西门子802C数控系统在曲轴动平衡测量去重机上的应用

秦 飞

（重庆潍柴发动机厂设备动能处，重庆 402262）

西门子802C数控系统在曲轴动平衡测量去重机上的应用

秦 飞

（重庆潍柴发动机厂设备动能处，重庆 402262）

本文阐述SIEMENS 802C BASE LINE数控系统与动平衡测量系统采用RS-232C串口通讯协议，利用DNC在线加工功能进行自动测量、自动去重，同时介绍SIEMENS 802C通用数控系统在曲轴动平衡测量去重机应用中软、硬件的设计思路和难点。

SIEMENS 802C BASE LINE 动平衡测量系统 柔性编程 R参数

1 改造技术方案

1.1 硬件部分

SIEMENS 802C数控系统与动平衡测量系统共同设计控制接口，完成彼此控制功能，以防止因失控而发生意外；设计电气系统，主轴部分增加旋转编码器，组成全闭环位置控制；去重部分X、Y轴采用半闭环位置控制；设计电气柜，制作控制屏，完成对机床其他辅助动作的控制。

1.2 软件部分

绘制电气原理图，绘制控制流程图；编制PLC程序，合理分布控制面板的自定义按键；匹配控制接口，完成与动平衡测量系统的数据交换和控制功能；编制用户报警信息等；编制主程序及各功能子程序，确定计算R参数。

2 系统硬件设计

2.1 伺服系统

在满足正常使用的前提下，保留机床原有的松下A4系列交流伺服驱动器及伺服电机。

2.2 数控系统

从设计思路出发，要求动平衡测量系统通过RS-232C接口利用DNC功能在线传输程序及变量。由于松下A4系列伺服驱动器为模拟量控制，因此数控系统选用SIEMENS 802C base line。

3 系统软件设计

3.1 绘制控制流程图，编制PLC控制程序

PLC程序采用模块化编程，将控制接口、润滑、冷却等功能编制成不同的功能块，程序结构合理、层次清晰。同时，为机床各辅助功能编制M代码，以方便在NC程序中直接控制。

3.2 NC程序的编制

NC程序是整个数控系统的关键。由于WD615型柴油机用途不同，其配用曲轴的材料、尺寸略有差异。因此，在编程过程中使用变量代替固定数值，极大地提高了程序的柔性。使用过程中，只需要动平衡测量系统可靠传出曲轴左右扇面的不平衡量值、量值分布坐标及去重深度，并设置相应变量，便可由NC系统自行调用各功能子程序自动进行加工。

3.2.1 确定计算R参数

动平衡测量系统对原始量进行采样、分离、计算，得出曲轴左右扇面的不平衡量值、量值分布坐标及去重深度，并通过STEP2主程序分别赋予其相应的R参数。R参数是NC程序中最常用的变量，NC程序可以灵活将这些R算术参数与运算符描述成程序表达式，并结合一定的判断语句对表达式形成判断约束。STEP2中的部分R参数如下：

R0 曲拐数；

R1 左侧去重角度；

R2 左侧去重曲拐；

R3 左侧去重深度；

R4 右侧去重角度；

R5 右侧去重曲拐；

R6 右侧去重深度；

R7 左侧动平衡测量值；

R8 右侧动平衡测量值；

R9 左侧动平衡标准值；

R10 右侧动平衡标准值；

R50 测量去重循环次数。

3.2.2 各功能程序的编制

在编写程序前，首先依照控制流程图，明确各程序功能，理清相互关系。

编制主程序STEP1、STEP2。STEP1、STEP2程序具有结构简单、语句少、字符少、占用空间少等特点，方便写入动平衡测量系统中的FLASH中。

编制BIAODING、CELIANG、QUZHONG三个功能子程序，存储于NC内存中。

STEP1：调用CELIANG子程序；

STEP2：将测量结果分别赋予相应的R参数，并判断量值是否合格。若合格，则程序结束。否则，则调用QUZHONG子程序；

BIAODING：标定子程序，以标准轴对动平衡测量系统进行标准测定的子程序；

CELIANG：测量子程序，对曲轴进行动平衡测量的子程序；

QUZHONG：去重子程序，对曲轴进行动平衡去重的子程序。机床根据传入的量值分布坐标及去重深度，自动在曲轴的相应位置去除给定的质量，并根据钻孔的深浅判定是否自动断屑。

4 设置机床参数

机床参数的设置是NC调试应用中的一个重要部分，主要为设置PLC用户参数、设置通用数据、设置通道数据、设置轴数据。具体设置数据如下：

MD14510 设置间歇润滑时间；

MD10000 设定机床所有物理轴

MD20070 设定轴序号

MD20700 不回参考点禁止NC启动

MD30130 输出模拟信号

MD30134 双极性模拟输出

MD30240 设定轴反馈端口

MD34200 编码器零脉冲

MD31020 编码器脉冲数

MD31030 丝杆螺距

MD31050 减速箱电机端齿数

MD31060 减速箱丝杆端齿数

MD32250 额定电压

MD32260 电机额定转速

5 本次改造中的难点

动平衡测量系统传入的大量数据需要数控系统准确做出分析判断，从而精准地控制各部动作。因此，数据接口的匹配、控制接口和各功能程序的设计是本次改造的最大难点。

5.1 数据接口的匹配

数控系统与动平衡测量系统采用RS-232C串口通讯协议，利用802C的DNC功能完成变量和主程序的在线传输、加工。这也是选用SIEMENS 802C这类经济型通用数控系统的主要思路。

5.2 控制接口的设计

对PLC与动平衡测量系统的可编程接口编写控制程序，共同设计控制接口。双方遵照编写的控制程序严格执行，协调彼此权限，共同完成对机床的精确控制。

5.3 各功能程序的设计与编写

由于Bs-100型动平衡电测箱中FLASH空间较小，储存于其中的主程序STEP1、STEP2必须短小精悍，其他功能子程序则储存于802C内存中。在DNC加工过程中，NC只需接受由数据接口传入的主程序，通过调用内存中的各功能子程序完成对传入数据变量的分析、计算及判断，从而准确控制机床。

6 结束语

改造完成后，通过对动平衡测试精度及去重的准确性、可靠性、机床综合性能等方面进行检验，得出结论：CAB-960A曲轴动平衡测量去重机符合《JB/T9390—2002卧式硬支承平衡机技术条件标准》要求，最小可达剩余不平衡量emar≤0.05g·cm/kg、一次不平衡量减小率URR≥85%。可见，机床总体性能超过改造前的水平，电控系统工作稳定可靠，改造费用控制在原设备价格的30%以内，验收合格。

[1]王秋晓，徐宗俊.单缸发动机惯性力测试校正理论与实验的研究[J].内燃机学报，2005，（3）：283-287.

Application of SIEMENS 802C Numerical Control System in Crankshaft Dynamic Balance Measurement

QIN Fei
(Chongqing Weifang Diesel Engine factory equipment energy, Chongqing 402262)

This paper briefly introduces Siemens 802C base line NC system and dynamic balancing measurement system using RS-232C serial communication protocol, using DNC online machining functions of automatic measurement, automatic. At the same time, the paper Siemens 802C NC system on the crankshaft dynamic balance measurement to heavy machine application of soft, hardware design and difficult ideas.

802C BASE LINE SIEMENS, dynamic balance measurement system, flexible programming, R parameters