基于PROFIBUS总线的数控系统在数控卷簧机中的应用

摘要：本文阐述了基于PROFIBUS总线的SINUMERIK 802DBL 数控系统和其相关的设备与部件在数控卷簧机中应用的具体设计思想和实现的方法。介绍了SINUMERIK 802DBL 数控系统控制所实现的宽的调速范围，高的稳定精度，快的动态响应等良好的技术特性。 SINUMERIK 802DBL数控系统的开发与研制为卷簧机的控制开辟了一条新的途径。 关键词：SINUMERIK 802DBL PROFIBUS 卷簧机 杭州之江机械设备厂是一家专门生产弹簧机械的机械厂家，它位于杭州市下沙工业区内，主导产品为数控卷簧机、烘簧机、磨簧机。公司的主要客户群是国内中小型弹簧生产企业。数控卷簧机是一台机械结构复杂，动态响应要求很高的机床。机床用于压缩弹簧（包括圆柱弹簧，截锥弹簧或双截锥弹簧）及拉簧（不打勾）的卷制。 一、系统介绍 1、简要工艺： 本机采用两个伺服电机，一个电机控制送丝长度（Z轴），另一电机控制螺距，切断和变径（X轴）。X轴每转3600为一个循环。根据设定的送丝长度值和推距凸轮展开角度的值，二电机均按比例运行，当Z轴走完长度值后停止，而X轴也同步走完螺距角度值。剩余角度X轴继续运行，完成切断的功能，直到3600走完。从00开始又重复下一个循环。轨迹图如下图所示。 在图一所示轨迹图中 阶段1的主要功能是将弹簧长度与螺距值全部走完，在这个阶段中X与Z两个轴处于联动状态，两个轴运动轨迹决定弹簧的形状。根据弹簧的工艺要求，此时两轴的增益应保持一致，以消除弹簧的轮廓误差。并且要求在不同的Z长度下X轴能够进行变速。 轨迹图中阶段2的主要功能是让X轴以最快的速度回到原点，执行弹簧的切断功能。 轨迹图中阶段3的主要功能是让Z轴的显示清零，回到上一个基准点。 轨迹图中阶段4的主要功能是让X轴的显示清零，回到上一个基准点。 执行完以上四个步骤之后，一个弹簧的加工正式结束。 2、项目设备概况如下表所示： 二、 控制系统构成： 1、 根据该机床的特点以及加工工件的工艺要求，选择Sinumerik 802dbaseline 数控系统作为主控制器，Lenze伺服驱动系统作为执行机构。 控制系统简介： SINUMERIK 802D base line 将所有CNC、PLC、HMI 和通讯任务集成于一身。免维护的硬件集成了PROFIBUS接口用于驱动和I/O模块并具有速装结构的超薄操作面板。具体特点如下： 加工工艺：车削和钻削、铣削 最多4个进给轴和一个主轴，最多3个手轮 360 KB 程序存储器 西门子 G 代码和 ISO 方言(目前支持 Fanuc 0M/0T) 24 ms PLC处理、12 ms 插补，3 ms 位置控制极坐标 预见功能（10） 刚性攻丝 FRAME 结构 (旋转，平移，缩放，镜象) 坐标转换（C轴）1) 固定点移动 1) PROFIBUS 扩展为同步方式用于位置闭环控制 这种扩展是一种对PROFIBUS总线用户开放的标准 PROFIBUS 可允许实现 1 ms 的位置控制 (12 M baud) 机床 I/O 也可以连接到相同的总线上 2、系统硬件配置图： 二、控制系统构成： 1、根据该机床的特点以及加工工件的工艺要求，选择Sinumerik 802dbaseline 数控系统作为主控制器，Lenze伺服驱动系统作为执行机构。 控制系统简介： SINUMERIK 802D base line 将所有CNC、PLC、HMI 和通讯任务集成于一身。免维护的硬件集成了PROFIBUS接口用于驱动和I/O模块并具有速装结构的超薄操作面板。具体特点如下：  加工工艺：车削和钻削、铣削  最多4个进给轴和一个主轴，最多3个手轮 360 KB 程序存储器  西门子 G 代码和 ISO 方言(目前支持 Fanuc 0M/0T)  24 ms PLC处理、12 ms 插补，3 ms 位置控制  极坐标  预见功能（10）  刚性攻丝  FRAME 结构 (旋转，平移，缩放，镜象)  坐标转换（C轴）1)  固定点移动 1)  PROFIBUS 扩展为同步方式用于位置闭环控制  这种扩展是一种对PROFIBUS总线用户开放的标准  PROFIBUS 可允许实现 1 ms 的位置控制 (12 M baud)  机床 I/O 也可以连接到相同的总线上 2、系统硬件配置图： 五、结束语 系统的投入时间为2003年11月份，首机交付用户使用时间为2003年12月份，运行情况一切正常，用户反应良好，觉得该机床同同类机床相比，系统工作稳定性搞，编程方便。