基于GSK218MC数控系统的雕铣机床控制.pdf

R删ngQ nd砌nfe帕n∞改装与维修 基 于G SK 218M C数 控 系 统 的 雕 铣 机 床 控 制 罗敏刘凌云陈凌云陈志楚 湖北汽车工业学院电气工程系，湖北十堰442002 摘要针对EM 5060雕铣机床的控制要求，提出基于广州数控G SK218M C的控制方案。利用脉冲串控制 方式实现与SAN Yo交流伺服驱动的连接与匹配，完成了3个基本伺服轴的半闭环控制。利用10V 模拟接口控制VFD M 台达变频器，驱动电主轴。机床输入输出全部使用本地I／o。经实际运行考 验，证明机床的数控改造取得了成功。 关键词数控；雕铣机；伺服驱动 中图分类号TP23文献标识码B EngraV i ngm i i ng m achi necO nt r0ed by G SK 218M CN C syst em LU 0M i n，LIULi ngyun，C H ENLi ngyun，C H ENZhichu D epartm ent ofEl ect r i cal Engi neer i ng，Hubei Autom oti VeI ndust r ial Insti t ut e，Shi yan442002，CH N A bstr act Inorder t om eett he requi rem ent onEM 5060 engraV i ngm i l l i ngm achi ne，t he cont rolschem ebasedon G SK 218M C N Csyst emi sputforwar d．Thepul seanddi rect i oncont rolm ode is appl i ed for t hefeedser vo drive．Thei ncrem ent al posit i on encoder sare equipped f brsem i cl osel oop cont m l ．El ect ri c spi ndl e is dri venandV FD MD ELTAi nV er terarecontI’olled t hm ugh 10Vanal oginteI face．Thel ocalL／0is ap- pl i ed f ort hem achine．The pract i calappl i cat i on show st hatt heC N Cr etr 06tissuccessful ． Keyw ordNC ；engr avingm i ll i ngm achi ne；sen，o dri V e 1机床基本情况 EM 5060数控雕铣机床原控制系统为基于PM A C 运动控制卡的工控机控制方案。为了能在该机床上实 施国产数控系统的性能测试和比对等工作，特此将该 机床改造为多系统切换控制的数控雕铣机床。新增2 种国产数控系统分别是华中数控系统和广州数控系 统，见图1。本文将专门介绍广州数控系统对EM 5060 雕铣机的控制方案。 轴伺服椭伺服肼m伺服主轴电动机 电动机电动机电动机 图1多系统切换控制控晨铣机 枷笔者茎耋键 剩 2 基于广州数控的EM 5060雕铣机床硬件控 制方案 硬件方案采用广数G Sl 一RPC DIR一 方向指令 一F PC D I R -一 方向指令一◎ 一FPC EN 一 ◎伺服打开 一CO N T l D ALM 一 伺服报警 、一O U T8 ⑩ O V 一 一oU T ．C O M ⑩⑩◎◎ 一SG ◎ 24V 一一I N C OM ⑩ 一O U T- PW R 1．5K 囝]1转零脉冲⑩ PC f 一ZO P 图3伺服驱动接口 驱动器zO P输出 系统回零输入接口 ZOP。⑩ 旷K◎ 。。rc坚i ≮ ⑩、 一 轧r ’oV 0 图4系统回零输入信号 伺服驱动器与伺服电动机的连接参见图5，该图给 出x轴驱动器的连接，其它轴与之类似。驱动器动力电 源采用三相200V 交流电源，从C NA 之R 、S、T端子接 138 入驱动器控制电源采用单相200V 交流电源，从CNA 之r、t 端子接入。驱动器CN 2是编码器反馈接口。 褂m 伺服驱动器 R Sl A 03A A IC NAC N日 翻焉 到 巴 卫cN 2 到 PA _ P PA Y PB。叫 U X V X W X ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 。。。一 ④ ⑩ ⑩ 。。一 ⑩ ⑩ 压 绿 迅 辽 这 这 黑 瑚伺服电动机 P50808075H CSlJ 红 自 黑 黄 ④ ⑥ ⑩ ① ① ⑥ ① ⑩ M 图5伺服驱动器与伺服电机的连授 伺服硬件连接完成后，需要对伺服驱动和数控系 统的相关参数进行匹配设定。三洋伺服驱动器系统参 数和一般参数的设定分别见表l 和表2。 广数G SK 218M C 参数主要是电子齿轮比的设定。 其计算公式如下 电子齿轮比G黼篑象 式中己为丝杠导程，m m ；f为系统最小输出单位，m m ／ 脉冲；C为光电编码器分辨率，线数／r；z。为丝杠端齿 轮齿数；z。为伺服电动机端齿轮齿数。 齿轮比分子参数P160～P162 X ～z轴 齿轮比分母参数P165～P167 x～z轴 3个基本轴丝杠导程均为5m m ；系统最小输出单 位为0．00lm m ／脉冲；光电编码器分辨率2000线数／ r ；伺服电动机与丝杠直联，减速比11，则 电 子 齿 轮 比爹 暑 器詈 因此参数P160P1628；P165～P1675。 表l三洋伺服驱动器系统参数设定 序号参数号设定值意义 l sy00 00 伺服主回路采用三相A c电源 2 sy01 00 电机编码器类型为增量式 3 sy02 oo 编码器为省接线增量编码器 4 sy03 2500 电机编码器1转2500个脉冲 5 sy08 02 伺服驱动器选择位置控制模式 6 sy09 oo 位置控制为半闭环式 7 sy0B 02 使用外置再生电阻 固甍搿飞 i；一 zul4毕帚q朋 阳眩眩Ⅳ蚰W ％Ⅳ晒 }E争一驴眚阻 一一一一L_．一一L-．一一至蓁孽 表2三洋伺服驱动器一般参数设定 序号参数组 参数号设定值意义 1Gr8l l 02 位置指令采用“脉冲串方向”方式 2Gr8151／l 表示电子齿轮比l l 通用输入信号c0N Tl 定义为“使能” 3Gr90502 信号 通用输出信号0u聪定义为“电机励 4G r A0708 磁0N ”信号 5G r c0400 编码器脉冲分频输出选择电机编码器 6G以05I／I 编码器脉冲分频输出的分频比l 1 4主轴驱动的连接及设定 主轴驱动使用10V 模拟量接口，其连接如图6 所示。 主轴控制接口xs23台达变频器 vcM D ⑩ 一A Vl ⑩ G N D 一G N D 图6主轴驱动的连接 1数控系统侧主轴参数整定 P24612000主轴1档最高转速。当系统指令 S12000时，X S23主轴控制接口输出10V 模拟电压。 P2861主轴侧齿轮齿数1档齿轮。 P290l 位置编码器侧齿轮齿数1档齿轮。 2 台达变频器参数整定 P000l主频率输入由模拟信号0一10V 输入 A VI 。 P010101运转指令由外部端子控制，键盘 STOP键有效。 P03400最高操作频率400Hz。与lOV 模拟电 压对应。 回零减速信号；卜一j G17．oG 17．2L_一L{一 黧芋1转信号l一九几o儿丌一 11Pc厂一一1一一一]一厂 ABCD 图7回零过程示意图 5机床坐标轴零点的建立 参数P610回零模式设定为挡块后。 参数P6拍0回零方式设定为有1转信号。 国篆辫≮， zul q}月qM R删叼and砌m e加瞄改装与维修 机床回参考点的过程示意图如图7所示，包括3个 阶段 ①第一阶段L1系统执行机械回零，坐标轴往 设定的回零方向移动，距离为Ll ，速度为参数P100～ P102设定值5 000m m ／m i n，减速时间常数P352全轴 通用 设定值100m s。 ②第二阶段L2当回零开关感应到回零挡块时 回零减速信号G17．0～G 17．2有效，系统开始减速至 参数P342一P344设定值200m In／m in，加减速时间常 数P353全轴通用 设定值100m s。 ③第三阶段L3 当感应开关离开回零挡块时， 系统马上减速至参数P99设定值20m m ／m i n，等待编 码器1转信号nPc，收到nPc信号后系统停止，系统 将该点D 点作为机械零点，回零完成。 6 结语 采用广州数控系统G Sl 218M C实现EM 5060雕铣 机床的控制，于2013年7月成功投入运行。加之先前 已投入运行的PM C 运动控制卡和华中数控系统，至此 完成整个多系统切换控制的数控雕铣机改造。现总结 如下 ①广数G sl 218M c系统伺服控制接口采用脉冲 序列方式，主轴控制接口采用l oV 模拟量，均可以方 便地与第三方伺服驱动和主轴驱动进行连接和匹配。 ②广数G sK 218M c系统不提供远程I ／O ，只能使 用系统本地I／O 模块连接机床接口信号。 ③广数G sK218M c系统支持PLC 梯形图编程，调 试非常方便。 ④多系统实施切换时，需要对x／y／z坐标轴伺服 驱动CNl 接口、主轴驱动、手轮、机床强电输入输出回 路进行切换。切换均通过接插件实现。 参考文献 [1] 广州数控设备有限公司．G sK218M c系列加工中心数控系统安装 与连接手册[ z]．2012． [2] 广州数控设备有限公司．G SK218M c系列加工中心数控系统编程 与操作手册[ z]．2012． [3]中达电通股份有限公司．V FD M 使用手册[z]．2008． [4] sA NY0D EN l I．R 系列伺服驱动器说明书[z]．2007． 第一作者罗敏，男，1967年生，研究员级高级工 程师，教授。 编辑孙德茂 收稿日期2013一12一03 文章编号140“l 如果您卷发表对本文的看法。请将文章编号壤入读者意见调查表中的相应位置。 139