基于西門子840D的數(shù)控系統(tǒng)教研機(jī)的構(gòu)建與應(yīng)用

劉 斌

（華意壓縮機(jī)股份有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333001）

公司機(jī)加車間現(xiàn)有較多的從德國、意大利引進(jìn)的西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，車間級維修技術(shù)人員的技能水平良莠不齊，為了在短時(shí)間內(nèi)快速提高專業(yè)技能水平，為公司培養(yǎng)一批維修現(xiàn)場先進(jìn)設(shè)備的高新技術(shù)應(yīng)用型人才，以保障公司高產(chǎn)的有序進(jìn)行，設(shè)備部門組織專門人員到北京西門子培訓(xùn)中心學(xué)習(xí)。學(xué)成回來之后，卻又沒有一個(gè)很好的技術(shù)交流平臺，為此，車間維修組提出合理化建議，用二級庫存的現(xiàn)有840D數(shù)控系統(tǒng)備件用來構(gòu)建一臺教研機(jī)，并安裝在可移動(dòng)機(jī)架上。

1 西門子840D數(shù)控系統(tǒng)簡介

840D系統(tǒng)為先進(jìn)的全功能數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)，整個(gè)CNC（包括集成式PLC）縮小為單個(gè)模塊集成于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，中英文操作顯示，最多控制31個(gè)軸，PLC為S7－300，具有強(qiáng)大的插補(bǔ)功能可完成多軸非線形插補(bǔ)。

840D系統(tǒng)包括操作面板（OP）、機(jī)床控制面板（MCP）、NCU模塊、驅(qū)動(dòng)模塊（611D）和可編程序控制器 S7－300。

（1）操作面板（OP）:包括彩顯、字母鍵、數(shù)字鍵、功能鍵和人機(jī)通訊模塊MMC，MMC模塊運(yùn)行在Windows95環(huán)境下，包含1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用戶接口。

（2）機(jī)床控制面板（MCP）:包括與操作面板的接口、電源接口、急停按鈕、開關(guān)S3和各種操作控制按鍵等，其中開關(guān)S3用于設(shè)定波特率、循環(huán)時(shí)間參考值和總線地址（包括OP、PLC、總線）。

（3）NCU模塊:包含CNC的CPU、PLC的CPU以及完成通訊任務(wù)的微處理器。還有至OP和MCP的多點(diǎn)接口（MPI）、至可編程序控制器的I/O接口，編程器接口、至驅(qū)動(dòng)模塊611D和電源I/R模塊的數(shù)字驅(qū)動(dòng)總線、連接手輪及串行通訊的I/O接口。

（4）驅(qū)動(dòng)模塊611D:包括電源I/R模塊、伺服軸模塊、伺服電動(dòng)機(jī)、主軸伺服模塊及主軸電動(dòng)機(jī)。

（5）可編程序控制器:可編程序控制器S7－300采用模塊化設(shè)計(jì)，其總線集成在每塊模板上，I/O配置靈活。包括:電源模塊PS、中央處理器CPU、信號模塊SM、功能模塊FM和通訊處理器CP。

2 教研機(jī)構(gòu)建和應(yīng)用

2．1 教研機(jī)的構(gòu)成

本教研機(jī)主要由人機(jī)通訊一體機(jī)MMC103、操作面板OP031、機(jī)床控制面板MCP、數(shù)控單元 NCU571．2、SIMODRIVE 611D的 U/E電源模塊、雙軸控制模塊、兩臺1FT6系列伺服電動(dòng)機(jī)和S7－300的PLC模塊構(gòu)成。

通過教研機(jī)的自主搭建，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的裝調(diào)理論，能夠完整而清晰地親歷整個(gè)數(shù)控設(shè)備的裝配和調(diào)試過程，并在構(gòu)建每個(gè)裝配和調(diào)試步驟中所涉及的技巧進(jìn)行歸納、總結(jié)，有利于維修人員對整個(gè)840D數(shù)控系統(tǒng)配置的深入認(rèn)識和裝調(diào)技能的掌握。

2．2 教研機(jī)的應(yīng)用

2．2．1 教學(xué)培訓(xùn)應(yīng)用

針對SIEMENS－840D專項(xiàng)培訓(xùn)課程安排，公司可派出專人外出培訓(xùn)后，學(xué)成回來，在教研機(jī)上實(shí)踐，鞏固和提高自身所學(xué)知識，并以“傳、幫、帶”的形式，對其余電氣維修人員進(jìn)行教學(xué)培訓(xùn)，印制相關(guān)教材，資源共享，還可對現(xiàn)場操作人員進(jìn)行崗前操作培訓(xùn)，達(dá)到理論和實(shí)踐相結(jié)合的目的，更快更好地提升維修團(tuán)隊(duì)的整體服務(wù)技術(shù)水平。

2．2．2 技術(shù)交流應(yīng)用

利用這個(gè)技術(shù)交流平臺，班組經(jīng)常開展崗位技術(shù)練兵活動(dòng)，不斷夯實(shí)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)。在2011年公司開展“比管理、比安全、比現(xiàn)場、比形象”的競賽活動(dòng)中，機(jī)加車間維修班組織開展了兩次有關(guān)840D數(shù)控維修、編程等方面的技術(shù)比武活動(dòng)，收效顯著，逐步掀起了崗位“比學(xué)趕超、學(xué)技練兵”的新熱潮。

2．2．3 板卡檢測應(yīng)用

日常維修更換下來的故障模塊，在返修后，要進(jìn)行模板上電檢測，以前，必須放到生產(chǎn)線的相關(guān)設(shè)備上進(jìn)行檢測，這樣勢必會(huì)帶來不利影響:一方面，停機(jī)檢測模塊會(huì)耽誤生產(chǎn);另一方面，可能會(huì)對現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)生衍生故障，導(dǎo)致停機(jī)維修。

現(xiàn)在有了教研機(jī)，可直接在上面檢測模板的好壞，既方便又快捷，同時(shí)保障了生產(chǎn)線的有序、安全、高效運(yùn)行。

2．2．4 程序校驗(yàn)應(yīng)用

在教研機(jī)上還可以對設(shè)計(jì)的用戶加工程序或PLC程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬運(yùn)行演示，校驗(yàn)和調(diào)試應(yīng)用程序的安全性、可靠性、正確性。對人機(jī)通訊一體機(jī)MMC硬盤故障導(dǎo)致的系統(tǒng)引導(dǎo)程序破壞后的修復(fù)工作，也可在教研機(jī)上進(jìn)行，我們曾經(jīng)在教研機(jī)上用CF閃存卡成功替代MMC103中的硬盤，以提高數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。從而，將此技術(shù)推廣應(yīng)用到車間所有840D數(shù)控系統(tǒng)MMC103上。

2．2．5 故障分析應(yīng)用

為充分調(diào)動(dòng)青年員工學(xué)習(xí)和工作的積極性，根據(jù)車間維修崗位特性，我們推出了“師帶徒案例制”練功模式:即把員工練功的課堂搬到現(xiàn)場，面對國外進(jìn)口的復(fù)雜數(shù)控設(shè)備的典型故障處理，組織員工進(jìn)行現(xiàn)場分析、“解剖”、演練。通過在教研機(jī)上重復(fù)再現(xiàn)設(shè)備典型故障案例分析、排查的模擬實(shí)踐操作訓(xùn)練，從而提高維修技術(shù)人員的整體技能水平，減少數(shù)控設(shè)備的故障停機(jī)時(shí)間，提升維修服務(wù)的生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

通過教研機(jī)的構(gòu)建和應(yīng)用，產(chǎn)生了顯著效果:①較快提升車間設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)整體專業(yè)技能水平;②進(jìn)而縮短設(shè)備故障維修時(shí)間及非故障板卡檢測時(shí)間，提升設(shè)備生產(chǎn)效率;③充分利用現(xiàn)有庫存設(shè)備備件自主搭建教研機(jī)，降低人員外出重復(fù)培訓(xùn)成本和省卻采購一臺教學(xué)機(jī)成本，共達(dá)數(shù)十萬元。

隨著工廠制造裝配業(yè)步伐的逐步加快，加工產(chǎn)能和水平不斷提高，對機(jī)加車間數(shù)控設(shè)備的維修與維護(hù)問題日顯迫切，從提高SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)維修人員的技術(shù)水平，不斷降低維修費(fèi)用，確保生產(chǎn)高效運(yùn)行的需求出發(fā)，數(shù)控教研機(jī)應(yīng)有廣闊的市場應(yīng)用前景。

［1］汪木蘭．?dāng)?shù)控原理與系統(tǒng)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

［2］龔仲華．?dāng)?shù)控機(jī)床故障診斷與維修500例［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

［3］牛志斌，潘波．西門子系統(tǒng)現(xiàn)場故障速查手冊［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

［4］蔡厚道，羅春華．?dāng)?shù)控機(jī)床維修與調(diào)試［M］．北京:北京理工大學(xué)出版社，2010．