西門子6FC5210-0DF53-2AA0 6FC5210-0DF53-2AA0維修

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上海君俞自動化科技有限公司

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西門子NCU571.5數(shù)控主板，西門子840Dsl數(shù)控系統(tǒng)，西門子802S操作面板，

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S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到高端性能范圍內(nèi)功能強大的 PLC。

SIMATIC S7-400 具有模塊化、無風扇設(shè)計和較高擴展能力，并具有全面的通信和網(wǎng)絡(luò)功能，可以簡便實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，用戶操作十分方便，因此成為中端到高端性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的理想解決方案。

SIMATIC S7-400 的應用領(lǐng)域包括：

• 汽車工業(yè)，如裝配線
• 機械設(shè)備制造，包括專用機械設(shè)備制造
• 倉儲技術(shù)
• 鋼鐵工業(yè)
• 樓宇管理系統(tǒng)
• 發(fā)電和配電
• 造紙和印刷領(lǐng)域
• 木材加工
• 食品和飲料領(lǐng)域
• 過程工程，如水務(wù)和污水處理
• 化工和石化領(lǐng)域
• 儀表和控制
• 包裝機械
• 制藥工業(yè)

由于具有多種性能等級的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動化任務(wù)。

任務(wù)擴展時，可通過附加模塊隨時對控制器進行擴展，成本不會很高。

SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：

• 具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有極高的工業(yè)適用性。
• 可以帶電連接和斷開各模塊。

S7-400H

在自動化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，對自動化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領(lǐng)域中，設(shè)備停機會產(chǎn)生極高的成本。此時，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。

容錯型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個或多個故障導致控制器的部件出現(xiàn)故障時，也能繼續(xù)運行。通過以這種方式實現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應用領(lǐng)域：

• 控制器發(fā)生故障后重啟會產(chǎn)生很高費用的過程（通常在過程工業(yè)中）。
• 停產(chǎn)的代價十分高昂的過程。
• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。
• 無人監(jiān)視的應用
• 涉及較少維護人員的應用

訂貨數(shù)據(jù)

關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應模塊。

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機不會給人員或環(huán)境帶來危險的過程進行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計：

• S7-400F：
  故障安全自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產(chǎn)過程會切換到安全狀態(tài)并中斷。
• S7-400FH：
  故障安全和高可用性自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產(chǎn)過程。

通過另外使用標準模塊，可以建立一個全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉藴使ぞ邔φ麄€工廠進行組態(tài)和編程。

SIMOTION型號列舉

該數(shù)控龍門加工中心由德國WALDRICH COBURG公司于1983年生產(chǎn)制造，機床為雙龍門且可以單獨控制操作，型號為20-10-600CNC。原機床共有X1軸、XA1軸(雙龍門同步移動)、Y軸(滑板)、Z軸(滑枕)、W1軸、WA1軸(橫梁同步移動)、S軸(主軸)、C軸(旋轉(zhuǎn)工作臺)、A軸(附件軸)9個軸，配有12個附件頭。原控制系統(tǒng)采用SIEMENS 8MC數(shù)控控制系統(tǒng)，X軸使用旋轉(zhuǎn)變壓器做位置檢測并配以機械同步傳動杠來保證立柱移動的同步要求。其他控制軸采用感應同步器做位置檢測元件，橫梁移動采用直流電動機串聯(lián)運行并配以機械同步傳動杠來保持傳動的同步，并在一側(cè)設(shè)有交流微調(diào)電動機作為調(diào)整之用。機床傳動全部采用模擬直流伺服系統(tǒng)控制。

機床技術(shù)規(guī)格和參數(shù)：

· X 軸行程: 0--27000mm, 速度:5--10000mm/min；

· Y 軸行程: 0--8000mm, 速度:5--6000mm/min；

· Z 軸行程: 0--1000mm, 速度:5--3000mm/min；

· W 軸行程:0--3900mm，速度:5-2000mm/min；

主軸具有定向功能,2個檔位,一檔轉(zhuǎn)數(shù)為6～275r/min；二檔轉(zhuǎn)數(shù)為17～750 r/min 。

數(shù)控系統(tǒng)的改造

選用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)改造原數(shù)控龍門銑床的SINUMERIK 8MC數(shù)控系統(tǒng)。新系統(tǒng)包括“10.4"彩色TFT(OP031)顯示器、MMC103帶硬盤。MMC軟件版本為5.3版本,WINDOWS 95操作系統(tǒng),“3.5"軟驅(qū)，R232標準通訊口。NCU為572.3系統(tǒng)，軟件版本為840D的5.3版本。PLC采用S7-300輸入/輸出模塊，同時利用840數(shù)控系統(tǒng)的PROFIBUS接口加裝13個S7-ET200BPLC模塊(其中兩塊模擬輸出模塊)，建立4個遠程控制分站。該接口數(shù)據(jù)傳輸速度為1.5Mbaudrate,遠高于X122接口187.5Kbaudrate的傳輸速度,提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。各分站之間采用西門子專用通訊電纜,與CPU進行數(shù)據(jù)通訊,這樣即節(jié)省控制電纜使用數(shù)量,也降低了電氣故障率。該機床還具有龍門軸功能及主-從功能(主要解決X1、XA1,W1、WA1同步運行)以及五軸聯(lián)動功能,中文顯示,標準的固定循環(huán),具有840D標準的系統(tǒng)功能。

驅(qū)動系統(tǒng)及電動機的配置

選用了西門子611D數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)及1FT6系列交流伺服電動機改造X1軸，XA1軸, Y軸，Z軸，W1軸，WA1軸,S軸，選用西門子611D數(shù)字模塊進行控制。

PLC部分

選用西門子S7－300和S7-ET200B改造原S5-PLC。采用SIEMENS 840D標準機床控制面板及用戶操作面板實現(xiàn)機床的一些輔助動作和功能。

機床標準功能設(shè)置

首先通過根據(jù)原機床標準功能，自行設(shè)計電氣原理圖，并組織現(xiàn)場安裝調(diào)試進行PLC、NC聯(lián)機調(diào)試。

通過選用HEIDENHAIN直線光柵尺(LB382C)更換原Y軸、Z軸、W1軸、WA1軸測量系統(tǒng)。用HEIDENHAIN的增量編碼器(ROD485)更換原X軸位置編碼器，主軸定向編碼器。 X軸同步功能利用2臺增量編碼器(ROD485)。利用840D的龍門軸功能實現(xiàn)X1軸、XA1軸兩臺電動機的同步運行。W軸同步功能利用LB382C直線光柵尺(左右各安裝一根直線光柵尺)。利用840D的龍門軸功能，實現(xiàn)W1軸、WA1軸2臺電動機的同步運行，并在WA1側(cè)設(shè)有微調(diào)電動機作為手動橫梁水平調(diào)整之用。

主軸根據(jù)滑枕上安裝的接近開關(guān)與附件銑頭上安裝的接近開關(guān)組合不同，通過PLC程序編制，可進行自動、手動安裝附件銑頭以及不同附件銑頭不同功率限制，用以保護附件銑頭不超功率進行工件切削。

機床數(shù)據(jù)配置

對于一臺標準的數(shù)控龍門加工中心，根據(jù)機床實際工作需要作了以下機床數(shù)據(jù)配置。

· X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S軸的NC參數(shù)配置；

· X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S軸的驅(qū)動參數(shù)配置；

· X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S軸的驅(qū)動優(yōu)化；

· X1,XA1,Y,Z,W1,WA1軸的螺距補償。

通過PROFIBUS總線對機床上各個用戶操作站進行硬件組態(tài)聯(lián)機及設(shè)定。設(shè)頂用戶報警信息及操作信息的編制和顯示、附件頭裝卸的程序編制、840D控制系統(tǒng)標準功能的實現(xiàn)。

PLC控制程序的設(shè)計及聯(lián)機調(diào)試

除了設(shè)計該機床正常工作所需各種功能的PLC程序外，針對于該數(shù)控龍門加工中心特殊功能，也作了以下PLC程序設(shè)計及調(diào)試。

利用兩臺增量編碼器，X軸龍門軸同步功能的PLC程序設(shè)計及調(diào)試。利用兩根LB382C直線光柵尺，W軸龍門軸同步功能的PLC程序設(shè)計及調(diào)試。W軸橫梁自動、手動調(diào)平PLC程序設(shè)計及調(diào)試。主軸及附件銑頭的功率限制的PLC程序設(shè)計及調(diào)試。

根據(jù)滑枕上安裝的接近開關(guān)與附件銑頭上安裝的接近開關(guān)組合不同，各種附件銑頭的自動識別及裝卸的PLC程序設(shè)計及調(diào)試；刀具輔助銑頭裝卸故障時的手動緊急處理的PLC程序設(shè)計及調(diào)試；橫梁前傾后傾的(掃刀裝置)PLC程序設(shè)計及調(diào)試；對各個座標軸限位的PLC程序，各個坐標軸Reference程序設(shè)計及調(diào)試；根據(jù)機床要求的用戶報警信息及操作信息的PLC程序設(shè)計及調(diào)試。

數(shù)控機床故障報警對機床操作者及維修技術(shù)人員，在操作和維修起很大作用，因此該機床故障報警劃分級別設(shè)計為：機床緊急停止、相應及相關(guān)動作停止、報警提示延時后停止相應動作、報警提示。機床設(shè)計為自動檢測主軸附件使用功率，在達到最大設(shè)定負荷時產(chǎn)生報警信息,超過最大設(shè)定負荷時停止相應進給動作。使用簡單的中文語言對報警進行描述，并提供相關(guān)的故障診斷信息。為保護機床，報警后相應故障、診斷信息不經(jīng)手動清除不得自動消除。上述信息在CNC顯示器上進行中文顯示設(shè)定。

機床安全保護、操作互鎖的PLC程序設(shè)計及調(diào)試。包括主軸換檔的PLC程序設(shè)計及調(diào)試；各個用戶操作站手動功能的PLC程序設(shè)計及調(diào)試,數(shù)控系統(tǒng)面板及擴展機床面板調(diào)試；其他輔助功能的PLC程序設(shè)計及調(diào)試。

通過配置SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)，西門子611D數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)及1FT6系列交流伺服電動機和選用西門子611D數(shù)字模塊、S7-300 數(shù)字量輸入輸出模塊、ET200B模塊等硬件。利用西門子專用TOOLBOX軟件，進行PLC程序設(shè)計以及840D數(shù)控系統(tǒng)NC機床數(shù)據(jù)正確配置，一次調(diào)試成功，達到了原機床設(shè)計功能，在很短時間內(nèi)試車成功，投入生產(chǎn)使用。同時，也使我們了解了SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)越性能，積累了數(shù)控機床設(shè)計和調(diào)試的經(jīng)驗。