西门子驱动器6SL3210-5FB11-0UF1

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.FN3磨床电气系统设计

---- 电气系统设计的目的是将磨床机械部分与电气部分**地结合起来，使磨削加工成为高精度，率，的全自动化生产。

---- 电气系统设计总体上包括硬件、系统调试、软件三大部分。

硬件设计的原则是在满足磨削功能的条件前提下，降；

系统调试的原则是将标准的840C系统通过调整相关参数使之符合FN3磨床工作特性；

软件设计的原则是采用结构化程序设计，对每个部件的运行要进行的动态控制，并具有丰富的信息指示。

电气系统硬件设计
NC硬件设计主要是数控轴的设计。本加工中心的数控轴有X、Z、C、 S1、S2五个。

PLC硬件设计主要是指对外部执行部件监控电路的设计。它包括机床控制面板、机床辅助控制面板、驱动系统、液压系统、冷却系统、动平衡仪、MARPOSS测量仪、超声波检测仪等电气系统，这些电气的信号都要与840C的DMP模块（IO模块）连接。







电气系统调试
电气系统调试是对配置好的数控硬件系统进行相关参数的调整使之符合FN3凸轮轴磨床的工作要求。主要包括NC机床数据和PLC机床数据调整。

1.1 NC机床数据调整
NC机床数据调整主要是FN3磨床各轴参数的设置。其关键参数如下：




设置FN3磨床具有一个方式组、一个通道、三个进给轴、二个主轴；

定义三个进给轴各位置环接口（指令口和测量口）、二个主轴速度环接口（指令口）；

设置三个进给轴可计算的位控参数，如位置当量值、理论速度值：

设置三个进给轴运动特性的位控参数，如位置增益、加速度、轴速度等参数。




轴的运动特性与磨床的机械结构、磨损程度等有密切的关系。轴的位控参数是根据轴的运动特性来设定。

轴的位置增益是反映位置环中对轴运动位置的动态跟踪特性。

轴的位置加速度是反映位置环中在轴启动到设定速度和设定速度到停止期间，运动位置的加速、减速特性。

轴速度能反映出磨床的工作效率，速度越大，效率越高。它一般分为较大速度、手动快速度、手动速度、回零速度等。

轴位置增益与加速度也是互相影响。

1.2 PLC机床数据的调整
PLC机床数据调整主要是设定IO模块地址。
FN3磨床IO模块地址采用标准设置，直接由PLC机床数据设定。
FN3磨床配置了三个DMPL子站，每个DMPL子站可安装四个输入模块、四个输出模块。







电气控制软件设计
电气控制软件设计主要是指PLC程序的设计。在PLC系统中，为用户设计了标准的接口模块,即OB块，除OB块外，还有受OB块调用的FB、PLB、SB、DB、FX、 DX块。用户控制软件就编写在这些块中，它是用西门子STEPL5语言编制而成的。
在本控制软件中，OB块只使用OB20和OB1，其它程序块的编制按照控制对象功能，采用结构化编程。
主要完成：




初始化处理程序

基本信号处理程序（包括机床控制键盘、NC系统的通道、进给、砂轮轴等、轴限位信号、轴回参考点信号、急停处理）

异步电机处理程序（包括冷却液主系统控制处理、系统控制处理、润滑系统控制处理）

电磁阀处理程序（包括门开/关、工件、砂轮、金刚冷却液开/关、砂轮冷却喷嘴上/下、工件夹紧/松开、MARPOSS测头前/后运动）

金刚轮处理程序

安全保护程序。安全保护系统在磨床中起着很重要的作用。它**保护人的生命安全，*二避免设备受损。

---- 由于凸轮生成曲线的特殊性，它既不是园也不是直线，就决定了凸轮轴磨床磨削工艺的特殊性。提供给磨床的生成曲线是0－360度的离散点，数控系统如何利用这些离散点，磨削出符合要求的工件，需解决以下三个关键问题：

离散点变成连续的封闭曲线。可利用840C曲线表功能实现。

生成曲线转为磨削曲线。由于凸轮磨削时，磨削点与生成点不在一个点上，必须进行数学模型变换，而且这种变换还与凸轮的测量方式有关。

建立C轴调速曲线。这凸轮磨削中，为保凸轮加速度恒定，必须建根据C轴角度来调整C轴转速的调速曲线。

---- FN3磨削加工程序是根据凸轮磨削过程及840C提供的相关功能编制而成，主要包括凸轮生成/速度曲线计算和凸轮磨削二部分。

凸轮生成/速度曲线计算程序
凸轮生成/速度曲线计算将给定的凸轮生成表转换为磨削用的磨削曲线(C坐标值、X轴坐标值)。主要包括以下几部分：




凸轮生成曲线、速度曲线计算程序L900。它调用L100、L200、L981，L982、L983、L984、L988；

定义生成**凸轮生成曲线表L100。根据产品图纸给出的生成曲线表、每个凸轮的距离、相位角、基园直径写入此程序中；

定义生成**凸轮速度曲线表L200；

计算凸轮1、3、5、7生成曲线L981。根据L100生成曲线表，将生成曲线转换为磨削曲线，840C对这些数据进行平滑处理形成封闭曲线

计算凸轮2、4、6、8调速曲线L984。原理同L983；

计算生成曲线L988。功能是将生成曲线转换为磨削曲线。










凸轮磨削参数
凸轮加工中磨削程序要涉及许多相关参数,来保证产品质量。如磨削量、磨削速度值，若选择不当能引起工件变形、尺寸**差。这些参数主要有以下几大类：




工件参数
凸轮1－8位置参数、凸轮1－8角度参数、凸轮基园半径参数、凸轮测量方法。

砂轮参数
砂轮直径、砂轮宽度。

修整砂轮参数
金刚轮进给位置、速度、修磨量、修磨次数等。

磨削参数
砂轮进给位置、速度、粗磨量、半精磨量、精磨量、C轴各转速、凸轮补偿量等。





这些参数有些是固定的，有些是根据磨削效果进行调整的。







凸轮磨削程序
凸轮磨削主程序由％20完成。它调用生成计算L900、八个凸轮磨削L23、砂轮修整。L25等。每调用一次磨削一根凸轮轴。
凸轮磨削子程序由L23完成。它包括凸轮角度设置、粗磨、半精磨、精磨等，每调用一次磨削一个凸轮。

砂轮修整子程序由L25完成。每调用一次修整砂轮一次。
由于磨削程序较多，这里只给出主程序％20的部分程序如下：

---- 采用西门子840C的FN3凸轮磨床，经调试磨削出一件生成值和表面粗糙度合格的凸轮后，连续加工400件，抽检10％，检查系统的可靠性和稳定性。检查结果各项技术指标完全符合产品设计要求。本设备于2000年6月30日验收，并交付用户，现在仍在使用中，发挥着较大的作用