工厂经验之宝欧维改案例分享

案例一：通过NC-PLC接口信号实现数控系统手动控制

任务描述

某大型行车采用SINUMERIK 840D控制系统，实现四轴控制，其中纵向X1/X2为龙门结构，横向为Y1，垂直方向为Z1。原来行车控制完全在控制室通过西门子标准MCP面板实现，现在用户要求能够在操作现场通过一自制的手持操作盒实现行车的手动控制。要求能够实现轴的使能、轴的选择、运行快速和慢速两挡速度、急停功能。

现场手操控制行车运行任务说明：（1）将控制模式选择开关打到“手操快速或慢速”挡，行车处于手操控制模式；（2） 旋转复位急停按钮，行车处于急停状态；（3）按下使能按钮，行车处于就绪状态；（4）分别按下运行按钮，可实现行车各轴的正负方向运行，松开运行按钮，行车即停止运行；（5）运行按钮为双速按钮，轻按和重按分别实现两端运行速度，同时配合控制模式选择开关的“手操慢速”和“手操快速”两挡位；（6）将控制模式选择开关打到“控制室”挡，行车处于控制室操作模式。

硬件配置与连接

功能要求需通过NC-PLC接口信号来实现，因此需增加一信号模块。现场的NCU为571.4（6FC5 357-0BB12-0AE0），可通过NCU上面X111接口（SIMATIC IM360接口）连接一个IM361模块及一个SM信号模块；也可通过X102接口（PROFIBUS DP接口） 连接一个远程从站单元及SM信号模块。通过了解现场，用户原来的系统并未使用IM361接口模块，但是已经有PROFIBUS DP的从站单元实现外部的辅助功能，只不过是剩余的点数不多。因此，从方便且节约的角度出发，可直接在PROFIBUS DP从站下面增加一SM321信号模块（6ES7321-1BL00-0AA0），用于控制手持操作盒。

STEP 7程序实现

在SINUMERIK 840D数控系统中，外部输入输出信号与NC之间的通信连接通路就是“接口信号”，通过接口信号可实现机床控制的功能，也可获得数控系统运行的状态。在该案例中，通过编程相应的接口信号来实现用户所需功能，图1说明了外部信号与内部接口信号如何通过STEP 7的PLC程序来实现。程序中涉及到的接口信号如下：手动控制模式：DB11.DBX 0.2；轴的负方向运行：DB31-34.DBX 4.6；轴的正方向运行：DB31-34.DBX 4.7；轴的进给倍率：DB31-34.DBB 0；轴的快速倍率修调：DB31-34.DBX 4.5；轴的脉冲使能：DB31-34.DBX 21.7；轴的控制使能：DB31-34.DBX 2.1；轴的测量系统：DB31-34.DBX 1.5；轴准备好信号：DB31-34.DBX 93.5；进给倍率激活：DB21.DBX6.7；快速进给倍率激活：DB21.DBX6.6；急停接口信号：DB10.DBX 56.1；急停响应接口信号：DB10.DBX 56.2。

案例二：换刀不到位卡刀的故障维修

故障现象

自动换刀时刀套无法送到位，刀具先夹紧。当进行到自动换刀程序时，刀库调刀程序开始运行，但频繁卡刀，刀库停止运行。3min后机床自动报警。

分析处理

FZ12W巨浪立式加工中心原来的数控系统是西门子810M系统，由于数控系统使用年限长，元器件老化且故障率高，须改造升级。上海宝欧工业自动化有限公司把该数控系统改造成FANUC 0I-MD全数字数控系统，采用三轴联动，刀库是啄木鸟系列刀库，每把刀具上的机械刀臂是独立的，共20把刀具和机械臂。机床的换刀过程是：当执行M6和T代码时，程序会调用O9000的刀库宏程序，通过O9000的程序自动判断当前主轴刀具状况，并作出相应的逻辑判断进行换刀动作：刀具松开、刀盘向下并吹气、刀臂返回、译出所要的T码、更换当前T码、执行T码并刀臂送入、刀盘向上并主轴旋转、主轴定向（刀具定向过程是X 6.1信号是高、低、高）、刀具夹紧。由上述故障查报警知是换刀时间超出。经检查，故障是由于机械控制部分过于磨损导致频繁故障，这部分在主轴刀具定向的一个定向块上，定向块在装刀过程中由于主轴是旋转定向，所以长时间使用磨损量会增大，这样就会出现定向的信号误动作，造成刀具未到位就提前夹紧，使刀具无法送到位，换刀就会出现超时报警。更换定向块设计到主轴的精度等系列问题，难度极大。为此只有在PMC程序方面解决这个问题，通过修改程序，已经彻底把故障排除。