☞ 這是金屬加工（mw1950pub）釋出的第
14037
篇文章
編者按
數控改造升級選用HNC-818D數控系統，對除錯過程出現的問題分析後加以解決，並對主軸等進行減速比的設定。
1 序言
蘭州航空職業技術學院是高技能人才培訓基地，現有數控裝置的數控系統因生產年限較久，所以穩定性和可靠性較差。現有的數控系統落後，導致高技能人才、學校學生在培訓後，進入企業或參加技能比賽時不會使用新式系統，使得企業對我校的培訓學員評價不好或學員參加技能比賽的成績不理想。鑑於以上原因，我校組織相關專業人員，對數控系統進行升級改造。最終選擇華中數控系統HNC-818D系列對數控車床進行升級改造。HNC-818D數控系統是匯流排數控系統，它基於具有完全自主智慧財產權的NCUC工業現場匯流排技術，採用模組化、開放式體系結構的高可靠性設計，具有高速、高精、多軸多通道及雲資料等控制功能，價效比高。
升級改造後的數控車床擴充套件了數控系統的功能，提高了系統的各項精度、穩定性和可靠性，不僅可滿足生產和教學要求，而且與購置同檔次數控車床相比，成本大大降低。
2
升級改造及除錯
升級改造的伺服驅動採用華中新一代全數字交流伺服驅動器H S V-160u，具有高速工業乙太網匯流排介面，可實現和數控裝置高速資料交換，具有高解析度絕對式編碼器介面，位置反饋解析度最高可達到23位。伺服電動機採用華中華大電動機，電動機編碼器均為23位絕對式編碼器；主軸採用變頻主軸，具有獨立的主軸編碼器；IO單元採用華中HIO-1200-M1，為匯流排式IO單元，共有24位輸入、16位輸出，有DA介面（用於變頻主軸0～10V）和主軸編碼器介面。
下面就除錯過程和遇到的問題進行具體分析。
2.1 匯流排連線失敗
系統匯流排連線如圖1所示。
圖1 系統匯流排連線
匯流排要求連線成環，其中系統與機床操作面板僅由系統匯流排連線，機床操作面板的工作電源完全由系統匯流排提供，無其他的獨立電源。匯流排連線失敗時機床操作面板上無任何顯示，所有按鈕無效。外接手脈盒也連線在機床操作面板上，同樣也無任何反應，由此推斷伺服放大器也應如此。818A、818B和818C系列數控系統的參考設計圖在伺服放大器前都加了接觸器，只有系統自檢正常才吸合，按這樣設計818D系統匯流排還是無法起動。由此推斷問題出在伺服放大器的通電順序上，經檢查發現伺服放大器不事先通電，匯流排則無法連線。改變PLC程式後，系統匯流排連線正常，各硬體顯示如圖2所示。
圖2 匯流排連線正常時硬體顯示
圖2中#4代表主軸，#5代表顯示器的操作面板，#6表示機床操作面板，#7、#8分別代表H I O-1200-M1中實際的IO點和DA及主軸編碼器所佔用的虛擬IO點，#9、#10分別表示X軸和Z軸。
2.2 IO單元不受控
系統上電後，匯流排連線正常，但IO點不受控，首先考慮是硬體連線問題，查線完全正確，接著查閱相關資料，發現華中8型數控系統的IO地址分配時設定了監視系統（“看門狗”）。對818D在梯形圖編輯時應加入如圖3所示的內容，這樣響應的輸入和輸出點才在PLC中受控。
圖3 梯形圖應加入的內容
2.3 相關IO地址的分配
HIO-1200-M1有24位輸入和16位輸出，輸入可為PNP或NPN，同時還可接變頻器所需的0～10V輸出（可透過引數選－10～10V或0～10V）；還可接主軸編碼器，其輸入、輸出可透過引數分配為兩部分，一部分為真實的IO輸入輸出，另一部分為模擬量輸出和主軸編碼器的轉速輸入佔用的虛擬IO點，但兩者地址不能重疊，系統透過引數偏置實現。其引數具體設定如下。
（1 ）機床使用者引數 具體設定情況如下。010000（通道最大數）：1；010001（通道0的切削型別）：1（車床）；010009（通道0選擇標誌）：1（0通道對應為1）；010017（通道0顯示軸標誌）：0X5（邏輯軸0與2）。
（2）通道引數 設定情況如下。040001（X座標軸軸號）：0（邏輯軸0）；040003（Z座標軸軸號）：2（邏輯軸2）；040010（主軸0軸號）：5（邏輯軸5）；040023（主軸0程式設計名）：S（程式設計程式碼）；040027（主軸轉速顯示方式）：0（邏輯軸0）；040028（主軸顯示軸號）：5（邏輯軸5）。
（3）座標軸引數（對邏輯軸5） 設定情況如下。105000（顯示軸名）：S；105001（軸型別）：10（主軸）。
（4）裝置介面引數 不同裝置介面的引數設定情況如下。
1）裝置4（變頻）引數設定。504010（工作模式）：3（速度模式）；504011（邏輯軸號）：5；504013（主軸DA輸出型別）：0（0～10V）；504016（主軸編碼器反饋裝置號）：8；504017（主軸DA輸出裝置號）：8。
2）裝置7（實際I O地址）引數設定。507012（輸入點起始地址）：0；507013（輸入點組數）：10；507014（輸出點起始地址）：0；507015（輸出點組數）：10。
3）裝置8（虛擬I O地址）引數設定。508012（輸入點起始組號）：10（主軸編碼器佔X10～X13）；508013（輸入點組數）：10；508014（輸出點起始組號）：1 0 （D A 佔用Y 1 0 ～Y 11 ）；508015（輸出點組數）：10。
3 主軸及X軸、Z軸減速比的設定
主軸的減速比為2∶1，僅為一擋。主軸編碼器與主軸直連，擋內無級調速。由於電動機低頻效能較差，因此將電動機的起始頻率設定為30Hz，最高頻率設定為100Hz。主軸電動機為4級變頻電動機，忽略電動機轉差率，從而實現主軸450～1500r/min的轉速。
X軸、Z軸均透過聯軸節與滾珠絲槓直接聯接，螺距分別為4m m、6m m。伺服電動機的編碼器均為23位絕對編碼器，僅需在對應的引數100004和102004中輸入相應的螺距4000、6000，100005和102005中輸入8388608，而伺服放大器中位置指令脈衝分頻的分子、分母設為1∶1即可。
4
結束語
透過本次除錯，明顯感到華中數控系統的硬體連線簡化，一根匯流排連線所有關鍵裝置，大大方便了使用者。除錯畫面簡單有序、雜而不亂，讓使用者使用更便捷。
本文發表於《金屬加工（冷加工）》2021年第10期第85~87頁，作者：蘭州航空職業技術學院祁百學，閆沛淵，王明，盧建明，原標題：《數控車床升級改造後的系統除錯》。
推 薦 視 頻
關注金屬加工影片號，關注有態度的工業媒體
-End-
