1 機床電氣控制系統(tǒng)組成

　　該機床有3個直線坐標(biāo)，X坐標(biāo)驅(qū)動龍門架，其行程達(dá)10. 5m, 3個坐標(biāo)采用HEIDEHAIN直線光柵尺(1 Vpp正弦波)全閉環(huán)反饋方式，機床主軸為電主軸。針對該機床的結(jié)構(gòu)特點，為它的電氣控制系統(tǒng)配置了NUM1050數(shù)控系統(tǒng)、NUMDRIVE數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)、MDLU數(shù)字進(jìn)給驅(qū)動模塊;考慮到機床的DNC控制及FMS進(jìn)線的功能，配置了插人式的FIP-WAY網(wǎng)絡(luò)通信模塊;;3個進(jìn)給坐標(biāo)分別安裝了BPH電動機(X : 36Nm, 200r/min, Y: 17Nm, 200r/min,Z :17N m, 200r/min)，主軸裝備了施耐德變頻器。

2 NUM1050數(shù)控系統(tǒng)外圍接口模塊

　　NUM1050機床操作面板有多達(dá)39個自定義鍵。面板與系統(tǒng)采用光纖連接。我們結(jié)合該機床控制操作的自身特點要求，在操作面板上定義了一些操作鍵，完全滿足了機床控制的要求。

　　NUM1050為用戶提供了各種輸人輸出模塊。其中32位輸人模塊，每位帶LED指示，它除接受一般的24VDC開關(guān)量外，還可以接三線式的接近傳感器信號。這樣對該機床的一些三線式接近開關(guān)，提供了方便可靠的連接。24位的輸出繼電器模塊，最大的輸出電流可達(dá)8A。完全滿足了該機床電氣系統(tǒng)中對電磁閥、接觸器的控制要求。

　　NUM1050本身具有一個模擬輸人輸出及外部中斷接口(IT/ANA )，為機床提供了一個靈活的模擬輸出口，便于與其它模塊相連。本機床應(yīng)用該接口，將它作為主軸變頻器的指令電壓輸出，成功地實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)對變頻電主軸的無級調(diào)速。

3 NUM1050數(shù)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具

　　NUM1050數(shù)控系統(tǒng)為機床生產(chǎn)制造者提供了豐富的軟件資源和強大的軟件開發(fā)工具，如PLCTOOL,SETTOOL, MMITOOL和PCKITTOOL等。它們都是建立在WINDOWS平臺上，給機床電氣控制系統(tǒng)開發(fā)人員帶來了極大的方便。

　　NUM1050還為用戶提供了多種位置補償軟件，其中坐標(biāo)間位置矯正軟件(INTERAXIS CALIBRATION)就很有特色，它是針對龍門銑床而設(shè)計的一種位置補償軟件。由于龍門架上主軸的移動，主軸的重量造成橫梁縱向變形，這種變形沿主軸運動方向呈非線性變化。通過該軟件，系統(tǒng)能根據(jù)主軸頭在橫梁上的移動量，實時對Z向進(jìn)行位置補償，從而使機床取得良好的位置控制精度。

　　我們利用PLCTOOL軟件，在短時間內(nèi)開發(fā)了該機床的PLC控制程序，并應(yīng)用SETTOOL對機床參數(shù)及伺服驅(qū)動參數(shù)進(jìn)行了快速準(zhǔn)確的設(shè)置與調(diào)整，對機床有關(guān)的運動數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整設(shè)置(參考點、軟限位、機床最大進(jìn)給速度等)。利用激光干涉測距儀，對3坐標(biāo)的定位誤差進(jìn)行測定，運用系統(tǒng)提供的軸矯正軟件進(jìn)行參數(shù)位置的矯正。

　　NUMDRIVE數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用參數(shù)對機床的反饋元件進(jìn)行配置，系統(tǒng)兼容各種位置測量反饋系統(tǒng)，如TTL型,1 Vpp型、絕對位置編碼、串行SSI協(xié)議絕對位置編碼和串行EnDat協(xié)議絕對位置編碼等一系列的位置測量反饋元件。通過伺服參數(shù)的修改設(shè)置，可以方便地對PUI〕位置調(diào)節(jié)器的比例與積分因子進(jìn)行最佳的調(diào)整。數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)中還有低通濾波器功能，以用于特殊的應(yīng)用場合。對系統(tǒng)修改參數(shù)，可方便地進(jìn)行機床半閉環(huán)與全閉環(huán)的切換。這種功能對機床的調(diào)試特別有用。該機床采用了1 Vpp型直線光柵尺，不需要EXEC信號轉(zhuǎn)換單元，只對參數(shù)V0350進(jìn)行簡單設(shè)置，就可實現(xiàn)系統(tǒng)與測量系統(tǒng)的匹配。在調(diào)試機床Z向坐標(biāo)時，通過SETTOOL觀察其電流，及時調(diào)整Z向電動機的上下行電流一致，并調(diào)整了Z向的伺服參數(shù)V051與V052，使Z向坐標(biāo)運行平穩(wěn)定位準(zhǔn)確。系統(tǒng)能對光柵尺的反饋位置信號的品質(zhì)進(jìn)行實時檢測，信號出現(xiàn)故障及時報警。利用SETTOOL內(nèi)置示波器觀察坐標(biāo)進(jìn)給速度與電流的波形，準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)位置調(diào)節(jié)的品質(zhì)，對3坐標(biāo)伺服的速度比例增益與速度積分增益進(jìn)行了調(diào)整。通過激光測出的坐標(biāo)全長誤差，對光柵尺的長度拉伸縮放調(diào)整。利用SETTOOL觀察3個坐標(biāo)的靜態(tài)電流，及時進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)與機械系統(tǒng)的匹配調(diào)整，使3坐標(biāo)的靜態(tài)電流最小。10m多的X向進(jìn)給在取消了位置誤差補償下，僅利用伺服系統(tǒng)的自身位置調(diào)節(jié)，就達(dá)到機床驗收精度要求。總之，NUMDRI VE數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)對機床的位置靜動態(tài)精度的調(diào)整極為方便高效。