摘要：數控機床與傳統機床相比具有（yǒu）精度高，效率高的特點。但目前國（guó）內小（xiǎo）型企業仍以普通（tōng）機床為主，製約了小（xiǎo）型企業的發展。未解決上（shàng）述問題利用（yòng）現代（dài）先進數（shù）控技術（shù）對舊的設備進行改造和提升，以最少的投入來滿足現代化加工的需求（qiú），成為近幾年機床改造的發展方向。本文以C616普通車床的數控化改造為（wéi）例（lì），介紹以西門子802S為數控係統的電氣化改造（zào）方案。
 
     關鍵（jiàn）詞：西門子802S數控係統；控製電路（lù）
 
     1、 802S數控係統的基本功能與方（fāng）案配置
 
     德國西門子公司生產的802S數控係統（tǒng）是一種專門針對中國市場開發的經濟型機床數控係統。它采用32位的微處理器(AM486DE2)、集成PLC，分離式小尺寸操（cāo）作麵板、液晶顯示器（qì）和機床控製麵板。802S可以控製2～3個步進電機驅動的進給（gěi）軸和一個主軸。802S數控係統的基本功能如下：線性插（chā）補軸最多（duō）3軸(開環)；一個變頻器驅動的主軸，具有主軸編碼器反饋（kuì）接口；PLC模塊具有16個（gè）輸入點和16個輸出（chū）點，經擴展可以達到64個輸入點和64個輸出點；支持中（zhōng）/英文轉換；螺距補償和間隙補償；具有RS232C串行接口，可以與（yǔ）計算機通信；具有故障報警信息顯示和診斷數據顯（xiǎn）示；支持車削循環和銑（xǐ）削循環；刀具補償功能；螺（luó）旋插補功能；用戶程序（xù）存儲器256K；可以擴展兩個電子手輪；通過特定的參數設置可以獲得示教功能。
 
      本文C616改造方案（àn）中的配置為：選用802S NC係（xì）統，含（hán）顯示和操作麵板；根據X軸的進給功率要（yào）求，通過計算，選擇9Nm的步進電機；根據z軸的進（jìn）給功率要求，通過計算，選擇12Nm的步進電機；X軸和Z軸驅動器，選用（yòng）SETPDVEC型驅動器（qì）；主軸變頻器采用ATV-28HU90N4變頻器；主軸編碼器采用1024線變頻器（qì）；采用lOOVA的係統電源隔（gé）離變壓（yā）器（qì）；係統（tǒng）電源采用24V/4.5A電源；主電機仍采用原來舊機床的電機。
 
      2、 控製（zhì）電路設計
 
      2.1主軸電路
 
     （1）802S數控係（xì）統的主軸速度模擬量控（kòng）製電壓西門子802S數控係（xì）統的主軸速度模擬（nǐ）量控製（zhì）電壓為：DC-10V～+10V。其中0～+10V為主軸正轉速度（dù）控（kòng）製(執行M3指令)，0～-10V為主軸反轉速度控製(執行M4指（zhǐ）令)。而變頻（pín）器的速度控製電壓為0～+10V，其正/ 反（fǎn）轉由變（biàn）頻（pín）器的I/O端口輸入的狀態控製。如果直接把數控係統的速度控製模擬電壓輸出端直接與變頻器連接，將導（dǎo）致變頻器不能識別反轉控製電壓（yā）而不能實現反轉。電路KAl、KA2用於控製變頻器的正反轉，KA3用於對速度控（kòng）製電壓的極性進行轉換，保（bǎo）證變頻器的速度控製電（diàn）壓在反轉時也為0-+10V。
 
     （2）變頻器故障報警輸出
 
     變頻器的故障報（bào）警輸出作（zuò）為係統的報警（jǐng）輸入，如果主軸出現過流、短路、過熱等故障時均可及時停止係統的運行，並發出報警信號。
 
     2.2軸限位與參考點返回電路
 
    （1）軸的限位輸入端設置為（wéi）負邏輯
 
     采用負邏輯控製：使用（yòng）限位行程開關的常（cháng）閉觸點（diǎn），當限（xiàn）位開（kāi）關沒有壓下時I/O點與24V接通，當限（xiàn）位（wèi）開關被壓下I/O點與24V斷開，機床（chuáng）限位。這種接法消除因線路開路而產生限（xiàn）位失靈（líng）現象，提高了限位電路的可靠性。限位輸入端采用負邏（luó）輯需對係統的相關參數進行修改。采用負邏輯輸入的方法，這樣有利於提高數控（kòng）機床的可靠性和安全性（xìng）。本次數控改（gǎi）造（zào）使用的數控係統為西門（mén）子（zǐ）802S數控係統，實現負（fù）邏輯輸入要軟件、硬件兩方麵配合才能（néng）實現。
 
     a.硬件連接

                      圖2.1負邏輯輸入
     
     圖2.1所示的是負邏輯輸入的連接方法，信（xìn）號輸（shū）入使用（yòng）行程開關的常閉觸點。在正常情況下SQl是閉（bì）合的，該輸入點的邏輯值（zhí）為“1”，當SQl被壓（yā）下斷開時輸入點邏輯值為“0”。這時要求通過數控係統的參數設置或修改PLC程序把該點邏輯值“1”設定為無效狀態，而邏輯值“0”設定為有效狀態。如果從+24V端子到PLC的輸入點（diǎn）之問的線路出現開路或（huò）接觸不良時，該點被認為（wéi）有效，機床會立（lì）即報警，必須在電路連接（jiē）良好的情（qíng）況下機床才能正常運行。這種方法排除了因限位電路開路而造成故障的可能性，機床的（de）安全性得到提高。
 
     b.軟（ruǎn）件設置（zhì）
   
     負邏（luó）輯（jí）需要把邏輯“1”改為無效狀態而邏（luó）輯“0”為有效狀態，是（shì）通過在（zài）西（xī）門子SINUMERIK802S數（shù）控係統中改變參數實現的。
 
    （2）參考點返回采（cǎi）用雙（shuāng）開關方式（shì）
 
     用行程開關做（zuò）參考（kǎo）點返回減速開關，用接近開關作為參考點檢測開關。在各軸返回參考點時，先高速運動（dòng）到參考點返回減速開關，將其壓下後反向慢速（sù）逼近參考點，到參考點檢測開關後（hòu）完成參考（kǎo）點返（fǎn）回。由於這種方法使各軸在（zài）達（dá）到（dào）參考點前速度（dù）較（jiào）低(可通過參數設（shè）定改變（biàn）)，所以精度較高（gāo）並且可以消除絲杠的反向間隙（xì）。
 
     2.3  電動刀架控製（zhì）電路
 
    電動刀架的刀位檢測霍爾元件為輸出電路為集電極開路輸出方式，不能與數控係統直（zhí）接相連，需要在各刀位檢測電路（lù）輸出端添加集電極上拉電阻。如（rú）圖2.2所示。
   

    
  
                  圖2.2刀架電路
       
    2.4驅動器與步進電機的（de）連接線路
   
    驅動器與步進電機的連接電纜采（cǎi）用數控係統配（pèi）置的專用動力（lì）電纜。為保證步進電機（jī）的（de）相序準確，必須按照係統說明（míng）書的要求連接，否則步進電機不能正常運（yùn）轉。
 
     2.5係統接地（dì）電（diàn）路
   
    接地（dì）包括係統電源接地和步進（jìn）電機驅動係統（tǒng）接地。分別如圖2.3、2.4所示。

                   圖2.3 係統電源接地

                 圖（tú）2.4 步進電機驅動係統（tǒng）接地
   
    良好（hǎo）合理的接地是係（xì）統可靠工作的重（chóng）要保證。為提高係（xì）統抗幹擾能力各須接地的設備均通過10mm2的接地線直接與接（jiē）地排（pái）相連，地（dì）線排再通過16mm2的接（jiē）地線與（yǔ）電源係統的地線相（xiàng）連接。這種接地方法可（kě）以抑製各設（shè）備間的共態幹擾。
 
     2.6機床參（cān）數設置及控製（zhì）元件
   
     機床參數的設（shè）置應根據設計電（diàn）路情（qíng）況、802S係統的操作說明書以及C616機床的基本參數進行設置。針對C616普通車床的（de）改造共用到如下元件：802S數（shù）控係統含有主機操作麵板驅動單元、步進電機（jī）（X軸9Nm，Z軸（zhóu）12Nm）；航空插件；繼電器；空氣（qì）開關；接觸器；起停按鈕；急停開關；小按鈕（niǔ）；三相吸收（shōu）器；變壓器（用於步進驅動器電源和照明）；導線；電纜；風扇（用於強電櫃散（sàn）熱/操作櫃（guì）散熱）；熱縮管；線號管；電源指示燈；蜂鳴器；線槽和卡軌。
 
     結論
 
     本文（wén）對C616普通車床進行基於西門子802S數控係統的（de）數控（kòng）化（huà）改造，設計了其中主軸電路、刀架控製（zhì）電路等部分。對完成改造後的機床進行安裝、調試，其性能滿足用（yòng）戶使用要求。