SIEMENS 840Dsl主轴变挡信号交互功能

GXF360 2017-08-26

展开全文

摘要：SIEMENS 840DSL是西门子新一代数控系统，为了安全有效的进行主轴变挡控制，SIEMENS 840D系统PLC变挡程序使用M41、M42的译码来获取自动变挡命令，这样无法实现依据转速值的变挡，第二主轴译码复杂不稳定。此功能可快速实现SIEMENS 840DSL的变挡功能，各个信号都是变挡专用。

SIEMENS 840Dsl系统允许主轴有5个挡位，为每个挡位提供独立的参数组，包括齿轮比、转速范围及轴加速度等设置。系统根据NC程序及参数组选择主轴挡位，PLC再根据主轴实际挡位变挡，要求系统生效相应的参数组，变挡的相关信号位于“轴信号”DB31→DB61。最后测试SIEMENS 840Dsl在主轴变挡时，各相关信号的动作时序，为今后同类产品应用提供参考。

1. 信号转换

实际齿轮级：DBX16.0～16.2，将PLC信号转化为NC信号，通知系统实际挡位，使系统生效相应参数组（见表1）。

表1 信号转化表

挡位信号DBX16.2 DBX16.1 DBX16.0 1挡0 0 1 2挡0 1 0 3挡0 1 1 4挡1 0 0 5挡1 0 1

齿轮转换：DBX82.3，将NC信号转化为PLC信号，等于1时表示系统要求变挡。

2. 变挡形式

手动变挡没有NC参与，因此变挡完成后直接更新DBX16.0～16.2，通知系统当前挡位。主轴静止时新挡位生效。自动变挡时，由NC指定所变挡位，有两种方式，M41～M45变挡或M40无级变速挡。在NC程序由M41～M45指定挡位，如果与当前挡位不同，则系统启动变挡功能。DBX16.0～16.2全为0时系统认为1挡，此时M41不会启动（见图1）。

M40无级变速挡方法，当编程的转速值超出当前挡位的变挡区间时，系统根据转速值寻找与之匹配的挡位，如果找到则系统以该挡位启动变挡。

3. 参数组示例

变挡区间由参数35110[n]齿轮变挡的最大速度，及35120[n]齿轮变挡的最小速度确定。寻找方向：S＞35110[n]向高挡寻找n+，S＜35120[n]向低挡寻找n-。

正常设置时，1挡为35110[1]=10，35120[1]=0；2挡为35110[1]=40，35120[1]=8。如果当前为1挡，编程M03 S20，则因转速20＞35110[1]，向1+寻找，发现2挡满足要求，系统要求变挡到2挡（见图2）。

图1 M41～M45变挡信号测试

变挡范围有空白时，如1挡为35110[1]=10，35120[1]=0；2挡为35110[2]=40，35120[2]=20。如果当前为1挡，编程M03 S16，虽然转速16在1挡范围之外，但不在任何挡位区间，因此不进行变挡（见图3）。

变挡范围颠倒时，1挡为35110[1]=40，35120[1]=8；2挡为35110[2]=10，35120[2]=0。如果当前挡位1挡，编程M03 S5，S＜35120[1]寻找方向为1-，但1挡已经是最低挡，因此不进行变挡（见图4）。

4. 自动变挡的过程

系统选择挡位，通过DBX82.0～82.2传送到PLC，设DBX82.3=1要求PLC执行变挡。主轴从“控制方式”转换到“震荡方式”。如果变挡前主轴正在转动，则在“震荡方式”主轴要减速到0（见图5）。

图2 正常设置变挡示意图

图3 变挡范围有空白示意图

图4 变挡范围颠倒白示意图

若在“震荡方式”模式令“震荡速度”DBX18.5=1，则系统控制主轴震荡。要安全地使用震荡功能需重新设定下列参数，系统预设值过大。35400为摆动速度；35410为摆动过程中的加速度；35430为摆动过程中的起始方向；35440为M3方向摆动时间；35450为M4方向摆动时间。

在自动变挡期间系统发出提示信息“等待齿轮级切换”，它包含内部读入禁止，且锁定方式组，切换方式组系统报警（见图6）。

之后PLC执行变挡动作，使主轴变到系统要求的挡位。再通过DBX16.0～16.2通知系统实际挡位，设DBX16.3=1通知系统变挡完成，系统生效新的参数组，复位DBX82.3，主轴回到“控制方式”。DBX16.3上升沿有效。如果变挡前有主轴旋转指令，则变挡完成后该指令重新运行。例如：

在变挡M41完成后主轴重新运行M03 S9，如果DBX16.0～16.2与DBX82.0～82.2不符，则系统报警“实际变挡级与指定变挡级不符”，但系统仍根据实际变挡级生效参数组，此报警不影响且NC程序运行（见图7）。

图5 震荡方式变挡信号测试

图6 系统报警界面1

图7 系统报警界面2

使用M41～M45变挡后，M40无级变速挡不再有效，除非在程序中使用M40。例如，变挡范围1挡0～10r/min、2挡8～40 r/min，则在运行到M03 S15时，表2所示左边程序不变挡，右边程序变挡。

表2 不同变挡方式程序对比

M41 M03 S5 G1G91X10F10 M03 S15 M41 M03 S5 G1G91X10F10 M40 M03 S15

5. 挡位转速极限影响

35130[n]为齿轮挡最大速度，35140[n]为齿轮挡最小速度。如果编程转速值不在转速极限范围之内，则主轴以接近转速值的极限速度运行。

当参数配置为1挡35130[1]=10，35140[1]=0；2挡35130[2]=40，35140[2]=15。如表3所示，两段程序执行时，左边主轴以10r/min转动，右边主轴以15r/min转动，有PLC信号反应这种状态。左边程序对应DBX83.1“设定速度极限”，右边程序对应 DBX83.2“设定速度增加”。