三座标数控冲槽机数控电气系统开发

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摘要：通过进行新型三坐标数控冲槽机数控和电气系统的研发工作，完成三坐标数控冲槽机研制并使其能够进行各种电机铁芯矽钢片的生产。现简要介绍其硬件设计和软件设计。 
关键词：三坐标数控冲槽机；数控系统；电气系统 

        0  引言 
        本科题是为解决冲剪分厂的扇形片、圆片和铆孔冲片的生产瓶颈问题而进行的三坐标数控冲槽机电气及数控系统的研究，哈尔滨电机厂有限责任公司冲剪分厂十六吨数控冲槽机工作台的液压伺服系统精度问题已不能进行扇形冲片及圆形冲片的生产,而铆孔冲片的生产也经常出现问题。为了彻底解决这一难题，开始进行新型三坐标数控冲槽机数控和电气系统的研发工作。其内容包括上位机，下位机，伺服和驱动系统及机床电气。通过这次研发实现原有机床的全部功能。 
        1  概述 
        通过进行新型三坐标数控冲槽机数控和电气系统的研发工作，完成三坐标数控冲槽机研制并使其能够进行各种电机铁芯矽钢片的生产。这一台三坐标数控冲槽机的研发完全是从新设计一个三坐标冲槽机的数控系统。对所有功能、产品的要求和生产工艺的要求编写数控系统程序流程框图。三坐标数控冲槽机是专用数控的设备，它是专门为电机生产行业加工各种电机定子、转子铁芯冲片而使用的。在其生产工艺上与其它数控冲床有相当大的区别。所以普通的应用于冲床的数控系统根本满足不了它的需要。根据以上情况我们必须进行数控系统本身的研究。经过周密的调研及对产品和生产工艺认真分析研究并进行了大量的准备工作，完成了三坐标数控冲槽机数控电气系统的研制工作。 
        2  研究内容 
        2.1 硬件设计  三坐标数控冲槽机数控系统采用当今世界上最著名的西门子公司的840D标准数控系统与台湾ADVANTECH（研华）公司的AWS-8430TP-G开放式高标准工业级工作站相结合的方式控制三坐标数控冲槽机的工作台运动。 
        该机床的系统控制采用层次的CNC系统思想，即AWS-8430TP-G工作站作为上位机，西门子840D的PCU50作为下位机的管理来完成对底层设备的管理和宏观控制。而三坐标数控冲槽机的位置控制、PLC控制由西门子840D数控系统的NCU573.2单元来完成。根据以上硬件设计原则，结合三坐标数控冲槽机数控系统的特点，提出了一种以西门子840D数控系统的NCU573.2单元器为控制核心，AWS-8430TP-G工作站为系统支撑单元的上下位机控制方式。 
        其中AWS-8430TP-G工作站作为系统的上位计算机，主要完成系统的管理、人机交互动态现实、预处理、参考计算及图象处理。上下位机之间采用当今最流行的工业控制总线PROFIBUS DP 进行通讯，通过PROFIBUS DP总线将西门子840D系统的 各个部分连接起来，NC CPU与PLC CPU之间的通讯采用双口动态存储器实现数据交换。 
        PCU 50单元：PCU50单元是西门子开发的作为人机交互界面的新一代的人机交互系统，它是安装在机床控制面板的背面 
        三坐标数控冲槽机是专为生产电机定子及转子铁心冲片的专用数控机床，它有与其他标准数控机床及普通数控冲床，冲切机不同的特点。根据

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所以我们选择了台湾ADVANTECH（研华）公司的AWS-8430TP-G开放式高标准工业级工作站。它给我们提供了由用户进行开发的可能性，使我们可以采用高级语言进行特殊工艺的计算及编程，这样用户可以自己编制友好的用户界面来完成用户的程序，如果用标准的数控系统来编程是相当困难的。

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　　另外由于冲床加工的高速性需要有一个高性能的数控系统来满足其加工的要求，所以我们采用当今最流行的西门子840D全数字数控系统并配以应用于冲床的高速软件及数字伺服驱动系统和高速大扭矩的交流伺服电动机来满足冲床加工的高速性。
        驱动组件的配置：西门子的DIMODRIVE 模块驱动系统组件是由电源过滤器再生电阻电源模块和驱动模块等。模块的排列必须是按照从左至右的顺序电源模块总是排列在第一的位置然后是滤波和监控模块，驱动转换系统是适应于各种工业环境的要求。
        配合西门子高性能的1FT6交流进给伺服电动机完成高动态响应的要求。机床的常规控制逻辑由西门子的S7 300 PLC实现，通过PLC的扩展单元把PLC CUP 与扩展单元连接起来，恰好满足了控制需要。
        2.2 软件设计  系统的研究内容。
        NC部分：三坐标联动数控系统的联动控制功能的研究。人机交互界面的研究。数据的管理和传输。机床参数的编制。
        根据以上要求我们采用了VB语言进行了程序的编制，然后通过串行通讯口实现数据的传输。这样就实现了三坐标数控冲槽机NC系统的各种专用数控功能。
        S7部分：改造后我们使用S7-300可编程逻辑控制器实现其上述功能其主要工作是实现三轴的联动和各种操作功能的实现。实现网络的数据传输。实现机床的各种开关量控制及机床自动生产的各种动作逻辑关系的协调。
        这台数控冲槽机是三轴控制的其控制方式是冲头按着一定的冲次连续动作，冲片在工作台的拖盘上卡紧。工作台做相对于冲头的直线运动定义为Y轴，拖盘做与Y轴垂直的横向运动定义为X轴。拖盘围绕自身的轴心旋转定义为Z轴。
        3  结论
        该数控系统以通用工控机为上位机，840D 数控系统为下位机，完成对NNS3数控冲槽机工作台三坐标位置控制和各种辅助操作的动作控制，实现了两个级别的开放度，上位机具有更好的人机交互能力和上层应用系统集成能力。便于生产厂家和用户对系统功能进行定制和参数调节，使系统具有更好的适应性。
        经过两年的工作三坐标数控冲槽机电气及数控系统的研究已经全面完成。试运行以达到了预期的效果。

逝水无痕

希望大家都有好运