SINUMERIK840D数字驱动伺服611D参数分析与优化

机床电器200615数控 数显———SINUMERIK840D数字驱动伺服611D

参数分析与优化

SINUMERIK840D

数字驱动伺服611D参数分析与优化

高　峰,王清标　(湖大海捷制造技术有限公司,410082)

摘要:本文以840D的SIMODRIVE611D参数优化过程为例,说明驱动参数优化的必要性,为数控系统驱动参数优化提供一些参考。

关键词:数控机床;驱动伺服;参数优化

中图分类号:TG659　　　文献标识码:B　　　文章编号:1004-0420)05-AnalysisandoptimizingofERIK840D

-biao

ITechnologyCo.,Ltd,410082)

ofSINUMERIK840Dwasintroducedtoshowthenecessityofparameteroptimi2zing.Andparaoptimizingtoservosystemwasoffered.

Keymachinetools;parameteroptimizing

0　前言

随着工业技术的快速发展,数控机床已成为我国机床制造业发展的总趋势。在国内,三菱、FANUC、SI2

NUMERIK数控系统广泛应用于各类数控机床上。对

机的缺省数据被装载。这些数据是在不考虑负载情况下的一种安全值,往往是不适合加工要求的;

b.机床各轴的驱动、电机数据:速度、加速度、位置环

增益KV等直接影响轴的动态运行性能。如果这些参数设置不当,就会导致机床运行过程中的振动,伺服电机的哨叫,使加工无法进行,甚至会导致丝杆和导轨的损坏;

c.数控加工中,圆弧插补、样条曲线插补及其它一

于机床制造商来说,数控系统的驱动伺服参数调整是非常有必要的,而且也是一个难题。本文结合笔者在采用西门子SIMODRIVE611D型数字交流伺服驱动的数控磨床上的调试经验,对一些具体的伺服性能参数调整作出了分析说明。

些复杂加工时对伺服轴的动态响应、跟随性能有很高的要求。机床性能直接影响加工零件的各项精度。

在全数凸轮轴加工时,为了达到良好的零件加工精度,对驱动参数进行优化是一项必不可少的工作。

SINUMERIK840D数控系统(PCU50)为参数优化提供了便利的条件。

1　数字驱动器参数优化的必要性

全数控凸轮轴磨床是一种高精度高效率的数控机床,机床主要特点:凸轮加工是靠X轴(砂轮架)和C

轴(头架)两根轴插补来完成的。机床采用了数字交流伺服驱动系统,在机床调试加工过程中,电气调试除了一般性的PLC编程控制程序的编制、调试外,重点是在机床的伺服动态性能上的调节。高精度伺服系统的动态跟随性能对凸轮加工起到了决定性作用。

机床参数分为三个部分:通道数据(一般性数据)、驱动数据、电机数据。

a.在机床调试时,首先配置通道数据,然后配置机

2　机床准备数据的调整

机床准备的数据调整包括:确定直线进给、角度旋转的分辨率,NC程序插补器应设为精插补型,检查NC存贮器的预读和缓冲区的大小等。

3　驱动控制器的参数调整

以西门子SIMODRIVE611D为例参看如下控制器的模块图(图1)。

如图1所示,驱动部分有三个控制器:电流控制

床硬件:驱动、电机、测量等。配置完硬件后,驱动、电

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数控 数显———SINUMERIK840D数字驱动伺服611D参数分析与优化机床电器20061

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部分的情况下要进行手动调整。

312　参数的手动优化840D(PCU50)步骤

手动优化的过程:菜单—起动—驱动/伺服轴—电流环、速度环、位置环。设定必要的测量参数。然后开始测量。测量结果,可以通过显示菜单来查看幅值响应、相位响应。反复的修改参数,得到一个理想的幅值响应、相位响应。

31211　电流控制器的参数调节

MD1120电流增益,轴的电流增益是反映位置环

图1　控制器模块图

电流积分时间,”对电,,然后0dB尽可能达到一个高的频

),此环节一般不作。

31212　速度控制器的参数调节

器、速度控制器、位置控制器。三个控器分别构成三个调节环:电流环、速度环、位置环。前一级优化结果对后一级有影响,电流环影响速度环,环。机床速度、:

MD1000、、速

度循环时间、这三个参数与系统的版本、。循环时间也就是各环节的采样处理时间,循环时间越短,各环节的调节时间越短,实践证明在选驱动模块时单轴模块的循环时间要比双轴模块短,反应到轴上,轴的工作频率也越宽,在各环节参数调整时进一步说明。循环时间是可以调整的,但受到840D数控系统的CPU的利用率限制,因为在加工状态时应保证NCU的装载率不能超过68%。

在参数优化过程中,也应遵循电流环速度环位置环的次序。SINUMERIK840D对参数优化有二种方式:自动优化、手动优化。

311　参数的自动优化840D(PCU50)步骤

轴的速度增益是反映位置环中对轴运动速度的动态跟踪特性。速度控制器的优化包含下列几步:使用

(速度控制系统)工具标识电机“speedcontrolsystem”

轴的机械共振点“pole”。使用“参考点频率响应”工具来设置速度增益Kp—MD1407,积分时间Tn—

MD1409,使用“干扰频率响应”、“阶跃频率响应”来检

查Kp和Tn值的正确性。

速度环参数有调节的是驱动参数调节的重点,有时在电机的标准机床数据的情况下,电机可能会产生噪声。这种情况下,应先减小速度环的增益值,标识出

共振点,设置(bandstop)波段抑制滤波器(840D驱动有四级电流滤波器),如果共振点飘移,应该设“low

pass”低通滤波器。然后再增加控制器的增益值。

菜单/自动控制设置。

a.在自动控制设置窗口:选定轴,设置好上限、下限;b.按右侧垂直菜单的起动键,此时显示“开始机

参考频率响应是Kp和Tn优化的最重要的方法。优化后显示的dB幅值和相位图,在幅值图中表示的速度实际值是如何跟随设定值的,0dB表示实际速度和设定速度值是相同的幅值。0相位表明实际速度跟随设置值具有最小的延时,Kp和Tn影响幅值和相位。在此环节中,要达到理想的结果,往往需要设置电流滤波器来平滑速度环。

31213　位置控制器的参数调节

械系统测量部分1”—确认;

按“NCSTART”,电机正转。然后显示“开始机械系统测量部分2”—“确认”;

c.再次按“NCSTART”,电机反转。然后显示“启

动当前控制的测量”—“确认”;

d.再次按“NCSTART”;

e.然后显示“控制器数据开始计算”—“确认”;f.按右侧垂直菜单的“保存”键,然后显示“开始测

轴的位置增益是反映位置环中对轴运动位置的动态跟踪特性。位置环的优化主要是位置增益KV,840D机床参数号为MD32200。位置增益与轴加速度相关,位置环机床参数优化结果直接影响到零件加工的跟随误差的大小。位置环增益、加速度超调(下转20页)

量速度控制回路”—“确认”。

自动优化的结果并不一定是一个理想的结果,大

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机床电器200615数控 数显———单轴数控系统的改造

3　绘制接线图

根据CLM的资料及我们的I/O定义,绘制接线图。包括CLM的电源、控制、CLM与PLC的连线、码盘接线、CLM与驱动器的接线。部分接线如图1。

mm,足以满足机加工要求,整改后废品率基本为0;改

造前,CNC100系统故障每月出现至少四次,每次维修更换的元器件,花费几百上千元,还要花费维修人员的时间,按每月四千元计算,一年元器件费用可节约五万元。

通过对CNC100系统的整改,提高了生产效率,降低了生产成本,提高了设备的稳定性;对于1～4轴控制的数控系统,及同类单轴、双轴模拟控制的机床都适用此方法,极具推广价值。,我们又将其余的数控系统,效。

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