论文部分内容阅读
【摘 要】本文介绍了三菱双通道数控系统在桥壳车上的应用情况。包含硬件配置、参数设置、故障排除等内容。
【关键词】M70数控系统；主轴控制器
1 系统设计
1.1 硬件配置：桥壳车床要求对桥壳两端外圆同时进行车削加工，不进行螺纹加工，用于提升加工效率，其主要配置如下：
数控系统：三菱数控M70A-2P双通道系统
操作柜用I/O单元（远程I/O）：FCU7-DX711
远程I/O单元（扩展I/O）：FCUA-DX120（带一模拟量输出点）
驱动器：MDS-D-V2-160160（两轴驱动2台）
伺服电机：HF453S-A48（4台）
主轴驱动器：IMS-SCT4015G-N（时光科技产品，用于模拟主轴驱动）
主轴电机：SMU-015C43S5（时光科技）
手轮单元：三菱产品
整套控制系统控制4个伺服轴，可分别控制桥壳车床的两个刀架四个轴运动，实现精确定位以对工件制定部位进行加工处理。本系统的操作柜用I/O单元：DX711输入64点，输出64点，主要用处理与操作面板相关的输入输出信号。而远程I/O单元DX120，输入64点，输出48点，主要用于处理机床外围的输入输出信号。DX120单元还带有一模拟量输出点，该点输出与主轴速度指令相关的模拟电压，该模拟量信号直接与控制主轴旋转的驱动器相连，用于控制主轴的旋转。这样可以减少一伺服主轴从而降低成本。
1.2 I/O输入输出回路设计
数字信号的输出也分源型和漏型两种，本系统采用漏型输出，在NC系统的连接中，输入输出信号的接法最容易出问题。而且输出信号接错，就会烧损基本I/O板。
输入输出信号的接法取决于所使用的基本I/O和远程I/O的型号。对于输出信号， 其接法已经由基本I/O，远程I/O的型号确定。不能更改。如果输出信号中的电源或并列二极管方向接错，则会烧损基本I/O，远程I/O。
1.3 系统连接
数控系统与伺服的连接通过光纤（G380）连接，与I/O单元的连接是通过专用电缆G011和R211，伺服系统之间的连接是通过光纤、通信电缆，主轴速度控制是远程I/O上模拟输出电压控制，手轮接在基本I/O的手轮接口上。
1.4 PLC程序设计
由于是双通道系统，所以在设计PLC程序时，输入输出接口地址都要考虑系统1和系统2，不然系统运行时，需要的某些功能不会满足。在设计之前，要对输入输出地址进行分配，分配完之后，才进行正式的PLC程序设计。
1.5 主轴控制
本机床的主轴驱动采用时光科技的专用主轴控制器及电机进行控制，利用数控系统的模拟电压输出进行无级变速控制，带有定向准停功能。
2 参数设置
2.1 基本参数的设置
#1001―设定是单系统还是双系统以及PLC轴 的有无
#1002―设定NC轴及PLC轴的轴数。#1013――设定各轴的名称。
#1037―G代码体系与补偿类型。铣床： #1037=2， 车床#1037=3，
该参数必须在执行#1060格式化前设置。
2.2 伺服电机参数设置
#2219―（位置编码器分辨率）；#2220―（速度编码器分辨率）
#2225―（电机型号）；#2218--螺距；#1003--输入指令单位，#2201--电机侧齿轮数，#2203----机械侧齿轮数，#2236—（所连接的回生制动电阻或电源单元型号）
2.3 与主轴有关的参数
#1039―（设定系统有几个主轴）；#3024―（设定所连接的主轴类型；#3024=1.总线连接即伺服主轴）；#3024=2 模拟输出即变频主轴）；#3237=0004 （PLG有效）；#3238=0004 #3025=2 （编码器反馈串联通信有效。显示主轴实际转速）；#3239―主轴伺服驱动器类型；#3240―主轴电机类型；#3241―所连接的制动单元或制动电阻类型
2.4 PLC参数
#6449=00000011--PLC程序中的计数器，计时器生效。
#6450=00000101--报警信息和操作信息生效。
#6451=00110000--PLC程序通讯有效。
三菱NC的参数多达700个，不需要也不可能在开机时全部设定，而以上参数是开机后必须设定的。
3 系统调试遇到的故障及排除方法
开机后可能在[诊断]―[报警]画面上显示很多故障报警，而且有些报警调试与实际现象并不相同，需要分析判断予以解除。
3.1 [Z55-RI/O未连接]
现象：实际情况是系统根本未有配备RI/O.而另一情况是系统确实配备了RI/O而且连接完成。但为何还会出现这种报警？
（1）上电顺序不对。先对控制器上电而后对RIO上电，结果造成控制器检测不到RIO.
（2）主电缆CF10（控制器―基本I/O）连接不良。
处置：（1）改变上电顺序。
（2）将CF10电缆重新插拔上紧。
（3）检查对RI/O的供电电源。
3.2 [EMG LINE]---由于连接不当引起的急停故障
分析：可能是某连接电缆的故障也可能是连接故障。
处置： 将各电缆重新插拔上紧。或将SH21电缆更换成R000
电缆。一般SH21电缆内有10根线，但对于V2型驱动器必须用R000型电缆。R000电缆必须是20根线全部接完。
3.3 [EMG SRV]--因为伺服系统故障出现的急停
分析：（1）SH21 电缆断线可能引起该故障。SH21电缆连接不良也可能出现该故障。
（2）上电顺序不对也会出现该故障。
处置：更换SH21电缆并按正常顺序上电。
3.4 [EMG PLC]--由PLC程序引起的急停
处置：监视PLC程序中引起的Y29F=ON原因，解除引起急停的故障。
3.5 [EMG STOP]—PLC程序未运行
处置：（1）检查控制器后面的“NCSYS ”旋钮是否=1”
将该旋钮置为“0”
（2）在显示器上设定PLC=“RUN”。
（3）在GX-D软件的通讯画面上执行“格式化PLC内存”后，重新传入PLC程序。
3.6 [U01-无用户PLC]-尚未输入PLC程序
处置：输入PLC程序。
4 结束语
通过以上步骤的安装、调试，该机床在生产线上已使用一年，各项功能、性能稳定。
参考文献：
[1]M70数控系统手册.
[2]孙德茂.编著.数控机床逻辑控制编程技术.
【关键词】M70数控系统；主轴控制器
1 系统设计
1.1 硬件配置：桥壳车床要求对桥壳两端外圆同时进行车削加工，不进行螺纹加工，用于提升加工效率，其主要配置如下：
数控系统：三菱数控M70A-2P双通道系统
操作柜用I/O单元（远程I/O）：FCU7-DX711
远程I/O单元（扩展I/O）：FCUA-DX120（带一模拟量输出点）
驱动器：MDS-D-V2-160160（两轴驱动2台）
伺服电机：HF453S-A48（4台）
主轴驱动器：IMS-SCT4015G-N（时光科技产品，用于模拟主轴驱动）
主轴电机：SMU-015C43S5（时光科技）
手轮单元：三菱产品
整套控制系统控制4个伺服轴，可分别控制桥壳车床的两个刀架四个轴运动，实现精确定位以对工件制定部位进行加工处理。本系统的操作柜用I/O单元：DX711输入64点，输出64点，主要用处理与操作面板相关的输入输出信号。而远程I/O单元DX120，输入64点，输出48点，主要用于处理机床外围的输入输出信号。DX120单元还带有一模拟量输出点，该点输出与主轴速度指令相关的模拟电压，该模拟量信号直接与控制主轴旋转的驱动器相连，用于控制主轴的旋转。这样可以减少一伺服主轴从而降低成本。
1.2 I/O输入输出回路设计
数字信号的输出也分源型和漏型两种，本系统采用漏型输出，在NC系统的连接中，输入输出信号的接法最容易出问题。而且输出信号接错，就会烧损基本I/O板。
输入输出信号的接法取决于所使用的基本I/O和远程I/O的型号。对于输出信号， 其接法已经由基本I/O，远程I/O的型号确定。不能更改。如果输出信号中的电源或并列二极管方向接错，则会烧损基本I/O，远程I/O。
1.3 系统连接
数控系统与伺服的连接通过光纤（G380）连接，与I/O单元的连接是通过专用电缆G011和R211，伺服系统之间的连接是通过光纤、通信电缆，主轴速度控制是远程I/O上模拟输出电压控制，手轮接在基本I/O的手轮接口上。
1.4 PLC程序设计
由于是双通道系统，所以在设计PLC程序时，输入输出接口地址都要考虑系统1和系统2，不然系统运行时，需要的某些功能不会满足。在设计之前，要对输入输出地址进行分配，分配完之后，才进行正式的PLC程序设计。
1.5 主轴控制
本机床的主轴驱动采用时光科技的专用主轴控制器及电机进行控制，利用数控系统的模拟电压输出进行无级变速控制，带有定向准停功能。
2 参数设置
2.1 基本参数的设置
#1001―设定是单系统还是双系统以及PLC轴 的有无
#1002―设定NC轴及PLC轴的轴数。#1013――设定各轴的名称。
#1037―G代码体系与补偿类型。铣床： #1037=2， 车床#1037=3，
该参数必须在执行#1060格式化前设置。
2.2 伺服电机参数设置
#2219―（位置编码器分辨率）；#2220―（速度编码器分辨率）
#2225―（电机型号）；#2218--螺距；#1003--输入指令单位，#2201--电机侧齿轮数，#2203----机械侧齿轮数，#2236—（所连接的回生制动电阻或电源单元型号）
2.3 与主轴有关的参数
#1039―（设定系统有几个主轴）；#3024―（设定所连接的主轴类型；#3024=1.总线连接即伺服主轴）；#3024=2 模拟输出即变频主轴）；#3237=0004 （PLG有效）；#3238=0004 #3025=2 （编码器反馈串联通信有效。显示主轴实际转速）；#3239―主轴伺服驱动器类型；#3240―主轴电机类型；#3241―所连接的制动单元或制动电阻类型
2.4 PLC参数
#6449=00000011--PLC程序中的计数器，计时器生效。
#6450=00000101--报警信息和操作信息生效。
#6451=00110000--PLC程序通讯有效。
三菱NC的参数多达700个，不需要也不可能在开机时全部设定，而以上参数是开机后必须设定的。
3 系统调试遇到的故障及排除方法
开机后可能在[诊断]―[报警]画面上显示很多故障报警，而且有些报警调试与实际现象并不相同，需要分析判断予以解除。
3.1 [Z55-RI/O未连接]
现象：实际情况是系统根本未有配备RI/O.而另一情况是系统确实配备了RI/O而且连接完成。但为何还会出现这种报警？
（1）上电顺序不对。先对控制器上电而后对RIO上电，结果造成控制器检测不到RIO.
（2）主电缆CF10（控制器―基本I/O）连接不良。
处置：（1）改变上电顺序。
（2）将CF10电缆重新插拔上紧。
（3）检查对RI/O的供电电源。
3.2 [EMG LINE]---由于连接不当引起的急停故障
分析：可能是某连接电缆的故障也可能是连接故障。
处置： 将各电缆重新插拔上紧。或将SH21电缆更换成R000
电缆。一般SH21电缆内有10根线，但对于V2型驱动器必须用R000型电缆。R000电缆必须是20根线全部接完。
3.3 [EMG SRV]--因为伺服系统故障出现的急停
分析：（1）SH21 电缆断线可能引起该故障。SH21电缆连接不良也可能出现该故障。
（2）上电顺序不对也会出现该故障。
处置：更换SH21电缆并按正常顺序上电。
3.4 [EMG PLC]--由PLC程序引起的急停
处置：监视PLC程序中引起的Y29F=ON原因，解除引起急停的故障。
3.5 [EMG STOP]—PLC程序未运行
处置：（1）检查控制器后面的“NCSYS ”旋钮是否=1”
将该旋钮置为“0”
（2）在显示器上设定PLC=“RUN”。
（3）在GX-D软件的通讯画面上执行“格式化PLC内存”后，重新传入PLC程序。
3.6 [U01-无用户PLC]-尚未输入PLC程序
处置：输入PLC程序。
4 结束语
通过以上步骤的安装、调试，该机床在生产线上已使用一年，各项功能、性能稳定。
参考文献：
[1]M70数控系统手册.
[2]孙德茂.编著.数控机床逻辑控制编程技术.