常用數(shù)控磨床系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和維修特點(diǎn)
1 西門(mén)子3磨床系統(tǒng)
西門(mén)子3磨床系統(tǒng)是德國(guó)西門(mén)子公司20世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)出來(lái)的中檔全功能數(shù)控磨床系統(tǒng)，曾經(jīng)是西門(mén)子公司銷售量的磨床系統(tǒng)。可用于各種磨床的控制，有以下型號(hào)：3T——用于車床及車削中心；3IT——用于雙刀架或者雙工位車床；3M——用于鉆、鏜、銑或加工中心；3N——用于沖床；3G——專用于磨床。也可以按實(shí)際要求配置數(shù)控磨床系統(tǒng)，如3T也可以在兩個(gè)軸的銑床上應(yīng)用，3M磨床系統(tǒng)也可以用于數(shù)控磨床。
1．1西門(mén)子3磨床系統(tǒng)的構(gòu)成
西門(mén)子3磨床系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，由CPU模塊、NC存儲(chǔ)器模塊、操作面板接口、NC．PLC耦合模塊、測(cè)量模塊、邏輯模塊、PLC的CPU模塊、PLC存儲(chǔ)器模塊及各種接口模塊等17種模塊組成。西門(mén)子3磨床系統(tǒng)的機(jī)箱因配置、類型、型號(hào)的不同，可以分為以下三種形式：
1)單框架：帶可編程序控制器PLC 130W／B單元(PLCl)，最多可帶有4個(gè)PLC輸Ⅳ輸出接口模塊。
2)單PLC雙框架：帶可編程序控制器PLC 130W／B單元(PLCl)的雙列邏輯組件，最多可帶有11個(gè)PLC輸入／輸出接13模塊。
3)雙PLC雙框架：帶可編程序控制器PLC 130W／B單元(PLCl)的雙列邏輯組件，備用于帶PLC2的雙PLC結(jié)構(gòu)，最多帶7個(gè)輸A．／輸出模塊(PLCl)和3個(gè)輸入／輸出模塊(PLC2)。
西門(mén)子3磨床系統(tǒng)由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，并且有多種機(jī)箱供選擇，使用中構(gòu)成磨床系統(tǒng)方便，容易。下面介紹西門(mén)子3磨床系統(tǒng)的主要硬件構(gòu)成。
1.NC控制部分
(1)CPU模塊(6FX111-OA) CPU是該磨床系統(tǒng)的控制核心，主要實(shí)現(xiàn)磨床系統(tǒng)控制和監(jiān)控功能。主CPU采用IntelS086，總線控制器采用8288，中斷控制器使用8259。另外，在CPU模塊上還有一些DMA邏輯電路、地址譯碼器及RAM存儲(chǔ)器。
(2)存儲(chǔ)器模塊(6FXll20--2C) 其主要功能是存儲(chǔ)磨床系統(tǒng)程序、磨床數(shù)據(jù)和工件加工程序等。內(nèi)部由4片16K RAM芯片組成。可插接3塊外部子模塊，模塊1為RAM，其地址分配為20000-3FFFF，用以存儲(chǔ)NC工件加工程序及數(shù)據(jù)；模塊2為EPROM，其他地址分配為40000～7FFFF，用于裝載NC基本程序；模塊3為EPROIM用于存儲(chǔ)NC語(yǔ)言的磨床系統(tǒng)程序。
(3)測(cè)量電路模塊該模塊輸出進(jìn)給或者主軸運(yùn)動(dòng)的使能信號(hào)及控制指令模擬(-10V～+10V)信號(hào)到相應(yīng)的伺服電源，另外接收從位置傳感器來(lái)的位置反饋信號(hào)，構(gòu)成位控磨床系統(tǒng)的閉環(huán)或者半閉環(huán)控制。磨床系統(tǒng)要求的位置反饋元件是增量式位移傳感器。使用光柵尺時(shí)在該模塊上加裝EXE脈沖整形印刷電路板6FC398l—3HM01。
用于西門(mén)子3磨床系統(tǒng)的測(cè)量模塊有如下三種：
1)6FXll25一lAA，4個(gè)實(shí)際值輸入。
2)6FXll23—7AA，1個(gè)實(shí)際值輸入及6個(gè)指令值輸出。
3)6FXllll—1AA，3個(gè)指令值輸出及3個(gè)實(shí)際值輸入O
（4）PLC耦合模塊(6FXll22—2A) 該模塊為外接PLC的接口模塊，主要有以下功能：
1)PLC接口，通過(guò)該接口可以把一個(gè)NC與一個(gè)外接PLC連接起來(lái)，加上Nc耦合模塊可實(shí)現(xiàn)Nc與PLC之間的數(shù)據(jù)交換。
2)CPU監(jiān)控作用，可根據(jù)模塊上的指示燈判斷磨床系統(tǒng)程序出錯(cuò)、PLC不工作、電池故障等。
3)時(shí)鐘發(fā)生器，產(chǎn)生于CPU模塊的時(shí)鐘信號(hào)(5Hz或8Hz)，采用8284芯片。
4)24／TRY接口，通過(guò)該接口可以完成數(shù)控磨床系統(tǒng)與機(jī)外編程器或者通用計(jì)算機(jī)的通信。
(5)Nc耦合模塊(6FXll22一lA)該模塊是多個(gè)(包括單個(gè))NC與PLC的通信接口。由于西門(mén)子3磨床系統(tǒng)擴(kuò)展功能較強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)Nc(最多)之間的通信和控制，所以在Nc耦合模塊上設(shè)置了一個(gè)共同的耦合RAM區(qū)(即端El RAM)來(lái)進(jìn)行不同Nc之間的信息交換。耦合RAM的容量為2K字節(jié)。
(6)視頻接口模塊 該模塊主要進(jìn)行文字和圖形的顯示處理，輸出了分辨率的隔行掃描信號(hào)，傳給CRT顯示器的鍵盤(pán)接口模塊。
西門(mén)子3磨床系統(tǒng)視頻接口有如下三種：
1)6FXlll5珈A，單色不帶圖形2)6FXll23_2A，單色帶圖形3)6FXll25—5A，彩色圖形。
在6FXlll5珈A模塊中采用了6845文字顯示處理器，而在后面兩種模塊中采用了pLPD7220文字顯示處理器。
(7)電源模塊(6EU3054--0C) 為框架內(nèi)所有模塊提供電源的模塊，輸入電壓24V，能產(chǎn)生+5V(電流為25A)，+15V(電流為0．3A)，一15V(電流為0．3A)的工作電壓，具有穩(wěn)壓、短路保護(hù)及過(guò)載保護(hù)等功能。在電源模塊上還配有NC—ON接線端子CG、監(jiān)控發(fā)光二極管，磨床系統(tǒng)后備電池也安裝在電源模塊上。

2．鍵盤(pán)顯示部分(6FXl 125—7A)
鍵盤(pán)接口模塊具有如下功能：
1)傳送由視頻接口模塊輸出的文字或圖形信號(hào)至CRT顯示器。
2)把鍵盤(pán)輸入的信號(hào)傳送至NC進(jìn)行處理。
3)傳送I／O邏輯模塊的輸人／輸出信號(hào)。
鍵盤(pán)顯示部分組成如下：
1)鍵盤(pán)部分，共有38個(gè)字符按鍵和11個(gè)指示燈，其功能均由NC軟件識(shí)別，通過(guò)輸出指示燈信號(hào)可判斷磨床系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。’，
2)電源板(6EV3114珈AD)。該電源板的作用只是為鍵盤(pán)、顯示控制部分提供電源，輸入24V DC，產(chǎn)生5V DC電壓。
3)顯示器(CRT)。西門(mén)子3磨床系統(tǒng)可以配置三種顯示器，9ino單色顯示器(24V DC供電)、12in單色顯示器(220V AC供電)、12in彩色顯示器(220V AC供電)。
4)磨床控制面板(J85)，能啟、停控制加工程序的運(yùn)行，設(shè)定磨床工作方式，進(jìn)給軸、主軸的起動(dòng)、停止，快速和一般速度的設(shè)定以及設(shè)定運(yùn)動(dòng)方向，還配有一個(gè)急停開(kāi)關(guān)。
磨床控制面板有兩種信號(hào)輸入方式，一種是通過(guò)I／O邏輯模塊輸入到NC部分，再到PLC部分進(jìn)行處理；另一種直接由PLC部分輸入／輸出模塊輸入到PLC。
5)邏輯模塊(6FXll24-6A)。邏輯模塊不屬于西門(mén)子3磨床系統(tǒng)的產(chǎn)品范圍，是西門(mén)子810／820磨床系統(tǒng)的I／O模塊，在西門(mén)子3磨床系統(tǒng)中只處理磨床控制面板(J85)的輸入信號(hào)或處理磨床操作部分少量的I／O信號(hào)，該模塊具有如下三種方式：
1、64點(diǎn)輸入，24V DC。 2、24點(diǎn)輸出，0．5A、24V DC。 3、8點(diǎn)輸入，0．1mA、24V DC。
2、西門(mén)子3磨床系統(tǒng)控制面板最多可以連接兩個(gè)邏輯模塊。
3．PLC部分
西門(mén)子3磨床系統(tǒng)連接獨(dú)立式的PLC，使用的是西門(mén)子公司的SI-MATIC 130W／B可編程序控制器。該P(yáng)LC的容量大，可連接512點(diǎn)輸入／512點(diǎn)輸出信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)27A的負(fù)載。西門(mén)子3磨床系統(tǒng)外接PLC可控制到3個(gè)，一般情況下，PLCl用于控制磨床的順序動(dòng)作；PLC2用于輔助功能的控制，如顯示PLC報(bào)警信息、操作信息、刀庫(kù)管理等；PLC3用于與上一級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，所以西門(mén)子3磨床系統(tǒng)很適合加工中心和柔性制造磨床系統(tǒng)采用。
PLC的基本構(gòu)成如下：
(1)PLC—ＣPU模塊(6ES5921--3WB) 它是PLC的控制核心，由兩個(gè)模塊組成，即CPU模塊和存儲(chǔ)模塊。CPU模塊的主CPU采用了德國(guó)Valvo公司8X305微處理器，從PLC用戶程序中取出MC5指令(STEP5語(yǔ)言指令)，處理成可譯指令，再產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)輸入／輸出模塊來(lái)控制磨床的運(yùn)行。
PLc—CPu模塊可插接兩個(gè)EPROM模塊，上面一個(gè)用于插接存儲(chǔ)PLC磨床系統(tǒng)程序的EPROM；下面一個(gè)插接用戶程序EPROM，最多可存儲(chǔ)16KB用戶程序。另外，在CPU模塊上還有29KB的RAM區(qū)給用戶使用。
S5--130W／B控制器的存儲(chǔ)器占用表， 可以看到基本程序、用戶存儲(chǔ)器、NC耦合組件和組件的占用范圍。
(2)輸A／輸出模塊輸A／輸出接口模塊是PLC與磨床的接口。西門(mén)子3磨床系統(tǒng)主要用的接口模塊如下：
1)6FXll84叫A，48點(diǎn)輸入，24V DC；24點(diǎn)輸出，0．1A、24VDC。
2)6FXll92一AA，96點(diǎn)輸入，24V DC。3)6FXll30“BA，48點(diǎn)輸人，0．5A，24V DC。4)6FXllll叫AA，32點(diǎn)輸入，24V DC；32點(diǎn)輸出，0．1A、24V DC。