摘要:伺服刀库的使用在机床行业中应用广泛,本文描述了如何将SINUMERIK 840Dsl和SINAMICS V90 PN连接通过PROFINET IRT进行通讯,并调用库程序FB283基于报文111的定位功能,实现SINUMERIK 840Dsl对SINAMICS V90 PN的PLC轴控制功能。
关键词:SINUMERIK 840Dsl,SINAMICS V90 PN,FB283,报文111
The debugging and application of SINUMERIK 840DSL with SINAMICS V90 PN in servo tool magazine via FB283 Epos based on Telegram111
Abstract : This paper introduces that the servo tool magazine is widely used in machine tool industry, This manual describes how to interface SINUMERIK 840Dsl with SINAMICS V90 PN via PROFINET IRT, and call the positioning function of library program FB283 based on Telegram 111 to be used as PLC axes function of SINUMERIK 840Dsl to SINAMICS V90 PN.
Key Words : SINUMERIK 840Dsl,SINAMICS V90 PN,FB283,Telegram111
1、项目简介
1.1、项目所在地,项目所在公司企业简介,公司的行业简要背景信息。
宁波天瑞精工机械有限公司SKYMASTER成立于2006年,位于浙江省余姚市城区谭家岭东路,是一家专注研发和生产高品质数控机械设备的合资企业,主要产品有立式加工中心、龙门加工中心、高速加工机、五轴加工机,与德国KRAFT公司建立全面战略合作,形成全新的品牌“天瑞—克拉夫特”。
1.2、项目的工艺需求描述。
SINUMERIK 840Dsl搭配伺服刀库的应用非常的灵活多样,可以是西门子伺服电机驱动,可以是第三方伺服电机驱动;控制方式可以是PLC的点对点硬线连接,也可以走PN通讯等等,如何在经济性、可靠性、使用方便性等各方面评估,从而实现驱动第三方伺服刀库的比较合理的方案。
1.3、项目当中使用的西门子 SINUMERIK CNC、数字化产品的型号、数量、类型等信息。
本项目中采用西门子高端数控系统SINUMERIK 840Dsl,NCU版本为730.3B PN,22寸触屏彩色显示器,PP72/48 IO模块,MCP483控制面板,HT2手轮,V90 PN驱动及1FL6电机控制第三方刀库。
1.4、本项目中的刀库
图1-1 刀库实物
2、项目方案系统构成
2.1、整个项目中的硬件配置、系统结构;各组成部分选择的依据。
本项目中采用西门子高端数控系统SINUMERIK 840Dsl,包含7个进给轴和1个主轴的数控系统一套,由西门子S120驱动控制,NCU版本为730.3B PN,一个轴控制模块NX15.3,一个西门子标准控制面板MCP483C PN,一个HT2手轮,2块PP72/48PN IO输入输出模块。
台湾聖杰刀库:刀盘旋转、刀臂旋转及刀爪臂后运动分别通过西门子V90PN驱动和1FL6电机组成。
2.2、SINUMERIK 方案配置及说明,系统控制策略。
由于840Dsl和V90的可以通过PN进行通讯,将对应的V90在step7项目中组态,然后在step7项目中编辑调用系统功能块FB283基于111报文的定位功能,即可实现840Dsl对V90的位置控制。
2.3、多种可选方案的比较。
840Dsl对第三方伺服刀库的控制可以有多种形式:
2.3.1、第三方伺服驱动
第三方刀库由第三方伺服(例如台达、汇川等)驱动,则需要通过PLC点对点的方式进行信号的交互,这种方法需要增加输入输出点位,同时电气的接线方面也会增加故障点,另外控制方式完全由第三方伺服来控制,系统这边几乎没有调整的余地。
2.3.2、西门子S120驱动
第三方刀库由S120驱动控制,刀库由840Dsl NC或者PLC控制,接线简单,控制灵活可靠,但是系统需要增加轴选项,同时也会影响对应电源模块的选型,从成本上面来考虑的话,此方案为非最佳方案。
2.3.3、S7-1200+V90驱动
第三方刀库由V90驱动控制,通过S7-1200控制V90的运行,840Dsl与S7-1200进行PN通讯,V90的控制在S7-1200项目中用工艺对象编写,此方案接线简单,控制灵活可靠,编程方便,但需要增加一个S7-1200 PLC硬件。
2.3.4、840Dsl的plc直接控制
第三方刀库由V90驱动控制,针对第三种方案的一个优化,840Dsl直接与V90进行PN通讯,将V90的硬件在840Dsl的S7项目中组态,通过840Dsl调用系统功能块FB283基于111报文的定位功能,实现840Dsl对V90的位置控制,此方案虽然较方案三在编程上面有所繁琐,但是省一个PLC的硬件。
本项目基于控制方式的简单可靠、编程的灵活性及成本等多方面考虑,采用第4种控制方案。
3、控制系统完成的功能
3.1、根据项目的要求,结合西门子 SINUMERIK 产品,较详细地介绍控制系统实现的功能;完成的指标。
为了实现840Dsl和V90 PN的PN通讯,运用PLC功能块FB283基于111报文的定位功能,需要在840Dsl和V90PN侧完成相应的硬件连接及配置,在840Dsl的PLC软件中编程以实现二者的通讯及相关的逻辑动作控制。
3.1.1、 840Dsl和V90 PN的硬件连接示意图
图3-1 840Dsl和V90 PN连接示意图
网络中的硬件按如下进行连接:
NCU的X150 P2(项目中由于P1口连到了PP72/48 PN)连到第一个V90的X 150的P1,第一个V90的X 150的P2连到第二个V90的X 150的P1,第二个V90的X 150的P2连到第三个V90的X 150的P1。
3.1.2、硬件及软件说明
图3-2 840Dsl NCU730.3B PN硬件V90 PN 硬件
图3-3 V90 PN 硬件
3.1.4、PROFINET IO IRT
在Sinumerik 840D SL 中,PROFINET IO IRT 可用于 PLC也可用于NC。在此应用中,PLC将是一个高性能同步主站。输入/输出模块和驱动器可以使用PROFINET IO IRT。在这种情况下,Sinamics V90 PN 是高性能同步从站。
图3-4 PROFINET IO报文111
图3-5 报文111控制字
3.1.5、系统连接示意图
本项目中用到的Sinumerik 840Dsl(NCU730.3B PN)和3个V90 PN驱动所使用的设备名称、设备编号和IP地址如下
图3-6 系统连接示意图
3.2、项目中的控制难点、要点分析,并阐述如何解决及实现。
本项目中的控制要点及难点包括:(1)、如何在step7中建立正确的硬件配置及设置等时同步(2)、如何正确配置V90 PN的参数。
3.2.1对于第一个难点,进行如下调试过程解决:step7项目硬件配置
第一步、打开硬件配置界面,插入PROFINET 系统
第二步、设置840Dsl为等时同步主站
第三步、设置PROFINET IO Domain Management,将时钟设置为2ms
第四步、设置840Dsl的PROFINET IO 的IP地址
第五步、组态V90 PN驱动(如果没有V90硬件需要提前下载相应的GSD文件)
第六步、配置V90 PN的设备名称、设备号、IP地址(举例第一个V90 PN)
第七步、配置V90 PN的报文111(举例第一个V90 PN)
第八步、配置V90 PN的控制字地址和Process image(举例第一个V90 PN)
第九步、配置PROFINET IO 拓扑
第十步、连接PROFINET IO 拓扑
第十一步、V90 PN属性里设置成等时同步从站
第十二步、有多个V90 PN,需要重复步骤2.1.5-2.1.11,在所有的都完成上一步骤设置后,再进行下一步的操作。
第十三步、CPU属性里面配置OB61
第十四步、V90 PN属性IO Cycle里设置OB61
第十五步、有多个V90 PN,需要重复前一步操作,全部设置后,再进行下一步。
第十六步、再返回到CPU属性里面配置OB61,Ti 设500,To 设1000
第十七步、至此,840Dsl的硬件组态设置完成。
3.2.2、对于第二个难点,进行如下调试过程解决:通过V-ASSISTANT对V90 PN进行配置
第一步、通过设置参数 p29003 = 1 切换到内部设定值位置控制模式,保存参数并重启伺服驱动以切换到内部位置控制模式的设定。
第二步、连接第一个V90 PN,设置名称和IP地址
第三步、配置V90 PN的驱动及电机,并选择控制方式EPOS
第四步、选择报文111
第五步、根据实际机械配置,设置相关电子齿轮比,轴类型等
第六步、设置扭矩极限和速度极限
第七步、设置回参考点模式
第八步、保存参数并下载,断电重启。
第九步、根据以上步骤,分别设置好3个V90 PN的参数。
第十步、设置绝对值零点,将轴运行到要设置的零点位置,并在V90 PN的BOP 功能菜单
进行如下操作
3.3.3、FB283的端子定义:
3.3.4、FB283预定义UDT介绍
3.3.5、对FB283进行编程
第一步、打开下载的例程FB283_Bsp_V21.拷贝FB283,DB72,UDT30000,DT30001,UDT30002,UDT30008,以及其他系统块,另外还有VAT72_开头的变量表,便于功能测试。
第二步、由于系统本身有DB72被刀具管理的数据块占用,需要重新生成另外的数据块,同时修改对应块的符号名称,本项目生成DB310(Axis01_TLG111), DB311(Axis02_TLG111), DB312(Axis03_TLG111)
第三步、打开下载的例程FB283_Bsp_V21复制符号表到本项目中
第四步、修改符号表“Axis_TVB+MDI_TLG111”改成为“Axis01_TLG111”、“Axis02_TLG111”、“Axis03_TLG111”。
第五步、新建FC300,FC301,FC302,分别在子程序里面调用FB283,调用后生成各自的背景数据块DB300.DB301.DB302
第六步、FC300功能块示例
参考文献
[1] 西门子公司《FB283_V21_eng》,2011
[2] 西门子公司《SINUMERIK_840D_sl_with_SINAMICS_V90_PN_Epos_en》,2017
[3] 西门子公司《CU250X-EPOS_function_Getting_Started_part10_FB283_Telegram111_ for_positioning》,2016
[4] 西门子公司《CU250X-_EPOS_function_Getting_Started_part1_EPOS_function _introduction》,2016
原文链接:https://www.ad.siemens.com.cn/CNC4YOU/Home/ArticleContent/3320