基于西门子802s数控系统的车床控制电路设计

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1、基于西门子802S数控系统的车床控制电路设计摘要：数控机床与传统机床相比具有精度高，效率高的特点。但目前国内小型企业仍以普通机床为主，制约了小型企业的发展。未解决上述问题利用现代先进数控技术对旧的设备进行改造和提升，以最少的投入来满足现代化加工的需求，成为近几年机床改造的发展方向。本文以C616普通车床的数控化改造为例，介绍以西门子802S为数控系统的电气化改造方案。关键词：西门子802S数控系统；控制电路1802S数控系统的基本功能与方案配置德国西门子公司生产的802S数控系统是一种专门针对中国市

2、场开发的经济型机床数控系统。它采用32位的微处理器（AM486DE2）、集成PLC，分离式小尺寸操作面板、液晶显示器和机床控制面板。802S可以控制2〜3个步进电机驱动的进给轴和一个主轴。802S数控系统的基本功能如下：线性插补轴最多3轴（开环）；一个变频器驱动的主轴，具有主轴编码器反馈接口；PLC模块具有16个输入点和16个输出点，经扩展可以达到64个输入点和64个输出点；支持中/英文转换；螺距补偿和间隙补偿；具有RS232C串行接口，可以与计算机通信；具有故障报警信息显示和诊断数据显示；支持车削

3、循环和铣削循环；刀具补偿功能；螺旋插补功能；用户程序存储器256K;可以扩展两个电子手轮；通过特定的参数设置可以获得示教功能。本文C616改造方案中的配置为：选用802SNC系统，含显示和操作面板；根据X轴的进给功率要求，通过计算，选择9Nm的步进电机；根据z轴的进给功率要求，通过计算，选择12Nm的步进电机；X轴和Z轴驱动器，选用SETPDVEC型驱动器；主轴变频器采用ATV-28HU90N4变频器；主轴编码器采用1024线变频器；采用IOOVA的系统电源隔离变压器；系统电源采用24V/4.5A电

4、源;主电机仍采用原来旧机床的电机。2控制电路设计2.1主轴电路（1）802S数控系统的主轴速度模拟量控制电压西门子802S数控系统的主轴速度模拟量控制电压为：DC-10V〜+10V。其中0〜+10V为主轴正转速度控制（执行M3指令），0〜-10V为主轴反转速度控制（执行M4指令）。而变频器的速度控制电压为0〜+10V，其正/反转由变频器的I/O端□输入的状态控制。如果直接把数控系统的速度控制模拟电压输出端直接与变频器连接，将导致变频器不能识别反转控制电压而不能实现反转。电路KAI、KA2用于控制变频

5、器的正反转，KA3用于对速度控制电压的极性进行转换，保证变频器的速度控制电压在反转时也为0-+10V。(2)变频器故障报警输出变频器的故障报警输出作为系统的报警输入，如果主轴出现过流、短路、过热等故障时均可及时停止系统的运行，并发出报警信号。2.2轴限位与参考点返回电路(1)轴的限位输入端设置为负逻辑采用负逻辑控制：使用限位行程开关的常闭触点，当限位开关没有压下时1/◦点与24V接通，当限位开关被压下I/O点与24V断开，机床限位。这种接法消除因线路开路而产生限位失灵现象，提高了限位电路的可靠性。限

6、位输入端采用负逻辑需对系统的相关参数进行修改。采用负逻辑输入的方法，这样有利于提高数控机床的可靠性和安全性。本次数控改造使用的数控系统为西门子802S数控系统，实现负逻辑输入要软件、硬件两方面配合才能实现。图2.1所示的是负逻辑输入的连接方法，信号输入使用行程开关的常闭触点。在正常情况下SQI是闭合的，该输入点的逻辑值为“1”，当SQI被压下断开时输入点逻辑值为“0”。这时要求通过数控系统的参数设置或修改PLC程序把该点逻辑值“1”设定为无效状态，而逻辑值“0”设定为有效状态。如果从+24V端子到P

7、LC的输入点之问的线路出现开路或接触不良时，该点被认为有效，机床会立即报警，必须在电路连接良好的情况下机床才能正常运行。这种方法排除了因限位电路开路而造成故障的可能性，机床的安全性得到提高。b.软件设置负逻辑需要把逻辑“1”改为无效状态而逻辑“0”为有效状态，是通过在西门子SINUMERIK802S数控系统中改变参数实现的。(2)参考点返回采用双开关方式用行程开关做参考点返回减速开关，用接近开关作为参考点检测开关。在各轴返回参考点时，先高速运动到参考点返回减速开关，将其压下后反向慢速逼近参考点，到参

8、考点检测开关后完成参考点返回。由于这种方法使各轴在达到参考点前速度较低(可通过参数设定改变)，所以精度较高并且可以消除丝杠的反向间隙。2.3电动刀架控制电路电动刀架的刀位检测霍尔元件为输出电路为集电极开路输出方式，不能与数控系统直接相连，需要在各刀位检测电路输出端添加集电极上拉电阻。如图2.2所示。2.4驱动器与步进电机的连接线路驱动器与步进电机的连接电缆采用数控系统配置的专用动力电缆。为保证步进电机的相序准确，必须按照系统说明书的要求连接，否则步进电机不能正常运转。