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西門子MOBY E識別系統(tǒng)

西門子840D數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)賦值和探測程序

探測程序的目的就是要把工件坐標系和機床坐標系重合，便于加工。如何把探測的值賦值到機床中

看圖中的坐標值為原始的機床坐標，如果工件坐標系和機床坐標系不重合的話，那么是無法直接按圖紙程序加工工件的。下面請看一個例子：

例1執(zhí)行完下面指令

$P_UIFR[1,X,TR]=110.001

$P_UIFR[1,Y,TR]=120.002

$P_UIFR[1,X,FI]=11.001

面板內(nèi)的值將變?yōu)椋?/span>

西門子SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

SINUMERIK 840D系統(tǒng)硬件組成原理如圖 所示。

圖  SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)硬件組成框圖

下面介紹SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)主要的功能部件。

（1）數(shù)字控制單元NCU

NCU（Numerical Control Unit）是SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的控制中心和信息處理中心，數(shù)控系統(tǒng)的直線插補、圓弧插補等軌跡運算和控制、PLC系統(tǒng)的算術(shù)運算和邏輯運算都是由NCU完成的。在SINUMERIK 840D中，NC-CPU和PLC-CPU采用硬件一體化結(jié)構(gòu)，合成在NCU中。

（2）人機通信中央處理單元MMC-CPU

MMC-CPU的主要作用是完成機床與外界及與PLC-CPU、NC-CPU之間的通信，內(nèi)帶硬盤，用以存儲系統(tǒng)程序、參數(shù)等。

（3）操作員面板

操作員面板OP的作用是：顯示數(shù)據(jù)及圖形，提供人機顯示界面；編輯、修改程序及參數(shù)；實現(xiàn)軟功能操作。

在SINUMERIK 840D中有OP031、OP032、OP032S、OP030以及PHG等5種操作員面板。其中，OP031是常使用的操作員面板。

（4）機床操作面板MCP

MCP的主要作用是完成數(shù)控機床的各類硬功能鍵的操作。主要有以下列6個硬功能鍵操作。①操作模式鍵區(qū)，可選擇的操作模式有JOG、MD、TEACH IN和AUTO 等4種操作模式。②軸選擇鍵區(qū)，實現(xiàn)軸選擇，完成軸的點動進給、回參考點和增量進給。③自定義鍵區(qū)，供用戶使用，通過PLC的數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)與系統(tǒng)的聯(lián)系，完成機床生產(chǎn)廠所要求的特殊功能。④主軸操作區(qū)，主軸倍率開關(guān)，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速0～150%倍率修調(diào)。主軸起停按鈕實現(xiàn)主軸驅(qū)動系統(tǒng)的起停，一般控制主軸驅(qū)動系統(tǒng)的脈沖使能和驅(qū)動使能。⑤進給軸操作區(qū)， 進給軸倍率開關(guān)，實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速0～200%倍率修調(diào)。進給軸起停按鈕實現(xiàn)進給軸驅(qū)動系統(tǒng)的起停，一般控制進給軸驅(qū)動系統(tǒng)的脈沖使能和驅(qū)動使能。⑥急停按鈕實現(xiàn)機床的緊急停車，切斷進給軸和主軸的脈沖使能和驅(qū)動使能。

（5）電源和驅(qū)動系統(tǒng)

主電源模塊主要功能是實現(xiàn)整流和電壓提升功能。驅(qū)動系統(tǒng)則包括主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進給驅(qū)動系統(tǒng)兩部分。

參數(shù)說明：

那么$P _UIFR[1,X,TR] =110.001的含義為：把X軸的G54粗設(shè)定（TR）為110.001

$P_UIFR[1,Y,TR]=120.002的含義為：把Y軸的G54粗設(shè)定（TR）為120.002

$P_UIFR[1,X,FI]=11.001的含義為：把X軸的G54精設(shè)定（FI）為11.001

$P_UIFR[1,Y,TR]中的1表示G54，如果是2表示G55，可參考下面參數(shù)：

$P_UIFR[0]等同于G500

$P_UIFR[1]等同于G54 

$P_UIFR[2]等同于G55 

$P_UIFR[3]等同于G56

$P_UIFR[4]等同于G57

$P_UIFR[5]等同于G505

… 

$P_UIFR[99]等同于G599

例2

執(zhí)行$P_UIFR[1]=cfine（y,22.002）結(jié)果如下：

$P_UIFR[1]=cfine（y,22.002）表示把G54中的X Y Z軸值全部清空后，把 Y軸中的精設(shè)定為22.002

執(zhí)行$P_UIFR[1] =ctrans（x,110.111,y,120.222）：cfine（x,11.111,y,22.222）結(jié)果如下：

把G54中X Y Z軸清空后重新賦值，這里我就就解釋含義了，相信大家已經(jīng)明白了。

$P_UIFR[1]=CTRANS():CFINE()是把G54X Y Z 值全部清空

看下面一段探測的賦值程序：

$P_UIFR[1,X,TR]=110  

$P_UIFR[1,Y,TR]=120 

$P_UIFR[1,Z,TR]=0

$P_UIFR[2,X,TR]=3  

$P_UIFR[2,Y,TR]=120 

$P_UIFR[2,Z,TR]=0

輕讀者自己在面板中填寫賦值

PID控制的難點在于整定控制器的參數(shù)。為了學(xué)習(xí)整定PID控制器參數(shù)的方法，必須做閉環(huán)實驗，開環(huán)運行PID程序沒有任何意義。用硬件組成一個閉環(huán)需要PLC的CPU模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，此外還需要被控對象、檢測元件、變送器和執(zhí)行機構(gòu)。例如可以用電熱水壺作為被控對象，用熱電阻檢測溫度，用溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標準電壓，用移相控制的交流固態(tài)調(diào)壓器作執(zhí)行機構(gòu)。
 有沒有比較簡單的實現(xiàn)PID閉環(huán)控制的方法呢？
 在控制理論中，用傳遞函數(shù)來描述被控對象、檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)和PID控制器。
 被控對象一般是串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的組合。在實驗室可以用以運算放大器為核心的模擬電路來模擬廣義的被控對象（包括檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)）的傳遞函數(shù)。我曾將這種運放電路用于S7-200和S7-1200的PID參數(shù)自動調(diào)節(jié)實驗。
 用運算放大器模擬被控對象一般需要做印刷電路板，還是比較麻煩。有沒有更簡單的方法呢？
 除了用運算放大器來模擬被控對象的傳遞函數(shù)，也可以用PLC的程序來模擬。為此我編寫了用來模擬被控對象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 SMART。使用模擬的被控對象的PID閉環(huán)示意圖如下圖所示，虛線右邊是被控對象，DISV是系統(tǒng)的擾動輸入值。虛線左邊是PLC的PID控制程序。
 


 被控對象的數(shù)學(xué)模型為3個串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié)，其增益為GAIN，3個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)分別為TIM1～TIM3。其傳遞函數(shù)為
 


 分母中的“s”為自動控制理論中拉普拉斯變換的拉普拉斯算子。將某一時間常數(shù)設(shè)為0，可以減少慣性環(huán)節(jié)的個數(shù)。圖中被控對象的輸入值INV是PID控制器的輸出值。被控對象的輸出值OUTV作為PID控制器的過程變量（反饋值）PV。
 下圖是模擬被控對象的子程序，實際上只用了兩個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)分別為5000ms和2000ms。用與PID的采樣周期相同的定時中斷時間間隔來調(diào)用這個子程序。
 


 下圖是用來監(jiān)視PID回路運行情況的STEP 7-Micro/WIN的PID調(diào)節(jié)控制面板，可以用它進行PID參數(shù)自整定或手動調(diào)節(jié)PID參數(shù)的實驗。標有PV（即被控量）的是過程變量的階躍響應(yīng)曲線。
 


 將上圖中的積分時間由0.03min（分鐘）增大到0.12min，下圖的超調(diào)量有明顯的減小。通過修改PID的參數(shù)，觀察被控量階躍響應(yīng)曲線給出的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間等特征量的變化情況，可以形象直觀、快速地學(xué)習(xí)和掌握PID參數(shù)的整定方法。