HNC-21M系统用于镗铣加工中心再制造


福建浔兴拉链科技股份有限公司于 2006 年向武汉华中数控系统有限公司购买的 XK731 数控镗加工中心,采用华中Ⅰ型 HC- NC-IHA 数控系统控制。该系统是由华中数控系统有限公司研制开发的基于PC-NC 的经济型数控系统,其结构是在个人 PC 计算机(486 以上)安装控制软件,通过并口与数控控制板相连接,并由控制板向步进电机的脉冲电源发布方向及脉冲指令来驱动步进电机带动机械传动链完成机床的进给运动(图 1)。随着使用年代增加,该系统已严重老化,故障率高,原有通信接口出现故障,加上年代久远,备件已停止生产,维修困难。为满足生产需求,决定采用华中世纪星 HNC-21M 数控系统进行升级改造,即保留原有驱动模块及电机,更换新的数控系统、机床面板,  结合华中世纪星 HNC-21M 数控系统接口信号,编写新的 PLC 控制程序,重新匹配机床参数,将原有旧机床升级改造成具有现代技术水平的数控机床

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1      机床控制系统硬件设计

武汉华中世纪星 HNC-21MD 数控单元采用先进的开放式体系结构,内置嵌入式工业 PC,配置 8.4”或 10.4”彩色 TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管液晶) 显示屏和通用工程面板,集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式 PLC 接口于一体,采用电子盘程序存储方式以及 USB,DNC,以太网等程序交换功能。可实施最大联动轴数为 6 轴,并且配置 40 路开关量输入和 32 路开关量输出,足以满足该机床的控制要求。图0  为升级改造后的机床控制框图。

2       机床PLC 控制控制系统设计

2.1       PLC 地址定义

在系统 PLC 程序中,机床输入的开关量信号定义为 X(即各接口中的 I 信号);输出到机床的开关量信号定义为 Y(即各接口中的 O 信号)。 将各个接口(HNC-21 本地、远程I/O 端子板)中的 I/O(输入、输出)开关量定义为系统程序中的 X,Y 变量,需要通过设置参数中的硬件配置参数和PMC 系统参数实现。世纪星 HNC-21 数控装置的输入输出开关量占用硬件配置参数中的 3 个部件(一般设为部件20、部件 21、部件 22),如图 3 所示。

在 PMC(Production  Materials  Control,生产物料控制)系统参数中再给各部件(部件 20、部件 21、部件 22)中的输入输出开关量分配占用的 X,Y 地址,即确定接口中 I/O 信号与 X/Y 的对应关系,从而得到标准加工中心 PLC 程序地址及信号定义(图 4)。

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2  XK731 机床设计硬件连接框图

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图 3   硬件配置参数中I/O 开关量的设置

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图 4   硬件配置参数中I/O 开关量与X/Y 的对应设置

2.1       PLC 程序控制

华中世纪星数控系统采用内置式 PLC,是一种基于 C 语言的控制系统。C 语言软件Borland C++3.1 是编辑华中世纪星数控 PLC 程序的软件,但是 Borland C++3.1 是需要在 DOS 的系统环境下才能运行,因此需要在  WINDOWS  系统中安装一个DOS 的模拟环境来运行 Borland C++3.1,或者也可以直接用记事本创建后缀为“.CLD”的源文件来进行编辑 PLC 程序。华中世纪星数控系统提供了一个虚拟的 DOS 系统。要编写一个 PLC 程序,首先需要在DOS 的环境下进入数控软件的安装目录,通过外接键盘敲入命令来建立程序,如  C:\  HCNC2000\PLC,在

DOS 提示符下写入如下命令:

C:\ HCNC2000\plc> edit plc_aaaab.cld < 回 车 >

这样就建立了一个程序,并且该程序可以进行编译运行,只 是没有任何功能。如果要编译该程序,需要在数控系统的 PLC 目录下写入:

C:\ HCNC2000\plc> makeplc plc_aaaab.cld < 回 车 > 系统反馈完毕后,DOS 系统会再次回到程序目录。 C:\  HCNC2000\plc>

这样,一个简单的 PLC 程序就编写及编译完毕,编译出来的文件是 plc_aaaab.com。接下来,通过改变数控系统的配置文件,使数控系统在下一次启动的时候能够加载刚才编写的 PLC 程序。

华中世纪星数控系统必须提供初始化函数     int()、高速扫描进程函数 plc1()和低速扫描进程函数 plc2()。因此,将整个控制程序分成几个模块。包括初始化 PLC 模块、高速扫描进程模块、低速扫描进程模块、系统复位模块、定向停止模块和润滑模块等。下面以包含初始化函数 int()、高速扫描进程函数 plc1()和低速扫描进程函数plc2()及系统复位程序为例说明。

#pragma inline

#include  "plc.h"

//#define plc1_time                                 16

//#define plc2_time                                 128

void  reset(void)//系统复位函数

{

int i;//定义临时变量

for(i=0;i<4;i++)          set_axis_stop(i);      //4 个坐标轴停止 handwheel(0,-1,0);           //手摇停止 spdl_ctrl=spdl_stat=0;             //主轴停止 if(Spdl_Dir_Change_Mode! =1)            out_dac(Spdl_DA_Mode*(-

32767));

else                                                out_dac(0);

jog_override=10;                            //点动进给修调为 10%

//step_mul=1;

*sys_ext_alm()=0;                          //清除外部报警  sv_en=0;

sv_n=1;                                   //系统已执行第一次复位

sv_stag=0;                                        //系统复位步骤归 0 if(reset_dwell==0)reset_dwell=40; // 复 位 延 时 1000; spdlcd_eng=0;          //主轴冲动取消  spdlcd_time=0;               //主轴冲动时间清零  spdl_zddwll=0;    //主轴制动时间清零  GS_Mark=0;                               //主轴攻丝状态取消  Finding_Axis_Zero=0;              //进给轴找Z 脉冲状态取消 I_O_Test_Timer=0;

if(mode_sel==0)             //如果当前无工作方式(第一次复

位)

{

asm cli

mode_sel=MODE_JOG;                       //定义位点动方式  Y[30]&=~0x1f;Y[30]|=4;       //点动方式按钮灯输出

*ch_ctrl(0)|=mode_sel;           //通知系统当前工作方式  asm sti

}

…    …    …   …

2       HNC-21M 数控系统的参数配置及优化调整

系统硬件连接及PLC 调试完毕后,需针对 XK731 机床的机械传动链进行参数配置。首先给系统上电,将外部急停信号(本  机床为X2.0)与系统本身 PMC 用户参数(X2.3)对应起来。各轴电机参数设置,使电机与驱动器能够很好的配合起来,首先是

0,1,2 的 3 个轴的参数设计(即 X,Y,Z 的  3 个轴)。下面以 0 轴配置为例示范,1 轴,2 轴同理:修改是否带反馈的参数为 46(不带反馈),修改步进电机拍数参数为 4,修改是否是步进电机参数为 1;在轴参数设置中,修改外部脉冲当量分子为-6(其中的

负号为系统轴的移动方向正向设置),修改外部脉冲当量分母为

1(图 5)。两者的商为坐标轴的实际脉冲当量,即每个位置单位所对应的实际坐标轴移动的距离或旋转的角度,即系统的电子 齿轮比。通过设置外部脉冲当量分子和外部脉冲当量分母,可实  现改变电子齿轮比的目的。也可通过改变电子齿轮比的符号,达  到改变电机旋转方向的目的。

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图 5   机床参数配置

 

本次XK731 数控镗加工中心升级改造增加了第 4 轴。第 4 轴采用华中数控全数字交流伺服驱动单元HSV-160B+-030。针对华大电机 110ST-M06020LFB 进行控制,则需对交流伺服系统进行设置,进入第一层选择 PA—0,进入运动参数模式,按上下键调整到PA—34 再按S 键进入修改参数为 2003,即可打开扩展模式,HSV-160B+-030 共有 24 种扩展参数,按 S 退出调整到

PA—43(驱动器类型)进入修改其参数值为 1206,用以选用的电机匹配。重新调整到 PA—34 并输入密码 1230,然后按 M 键切换到 EEWP1 方式,按 S 键将修改或设置值保存到伺服驱动器的EEPROM 中去,完成保存后,数码管显示 FINISH,完成驱动器参数设置,重新上电完成驱动器设置(图    6)。

修改第三轴轴名为 A, 先进入主菜单界面, 同时按住

ALT+X 进入 DOS 界面,输入 edit para 再回车,然后输入数控系统密码 HIG,进入参数索引的坐标轴参数--3 轴进行轴名修改为 A,再修改回参考点方式参数为 3(以规定的方向压下参考点开关后,接收到第一个 Z 脉冲的位置加上参考点偏差即为 A 轴参考点位置),如图 7 所示;然后返回 DOS 界面,按N 回车退出修改界面,保存修改的参数,重新上电,完成第 4 轴修改。

3       结语

再制造技术就是让已经老化或故障的机器设备重新焕发生 命活力的过程。以旧的机器设备为毛坯,采用专门的工艺和技 术,在原有制造基础上进行一次新的制造,而且重新制造出来的 产品,其性能和质量都不亚于原有的产品。原有 XK731 数控镗加工中心 1 个主轴和 3 个进给轴,经数控化升级改造后增加了第 4 轴(配以烟台生产的旋转工作台),可以实现四轴联动,加工功能增加许多。经实践证明,无论在在加工精度、控制功能、可靠性等  各项指标达到了设计要求。华中世纪星 HNC-21MD 数控系统功能齐全,接口信号完整,可以同时连接步进驱动电机和交流数字  伺服电机,使用面宽广,逻辑保护及报警功能完善,具有较大的稳定可靠性。



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图 6   全数字交流伺服驱动器参数设置

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图 7   第四轴(A 轴)参数设置

 








标签: 加工中心  
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