摘要: 介紹GNC61 數控係統在大（dà）連科（kē）德數控（kòng）有（yǒu）限（xiàn）公司生產的ZK600H 小型立式加（jiā）工中心上（shàng）的應（yīng）用。討論了機床設計（jì）的方案，給出（chū）了係（xì）統調（diào）試（shì）的具體方法，如PLC 調試、NC 調試等，為（wéi）GNC61 數控係統在此類機床上的應用提供了（le）有益的參考。

      關鍵詞: GNC61 數（shù）控係統; 立式加工中心（xīn）; 機床應用; 調試

      大連光洋科技工程（chéng）有限公司設計、生產製造的BT30 小型立式加工（gōng）中心ZK600H，除了鑽孔和攻絲加工（gōng）外，還（hái）可以進行銑（xǐ）削、鏜孔加工，廣泛服務於機械、汽車零部件、IT 精密零件、精密模具、模型等各個行業，加工領域也可根據客（kè）戶的要求不斷擴大（dà）。大連光洋科技工（gōng）程有（yǒu）限公司（sī）是同行業（yè）中國際上（shàng）首家在一家（jiā）企業實現完整數控技術產品產業（yè）鏈的企業，構建完成具（jù）有（yǒu）國（guó）際競爭（zhēng）力的（de）完整數控技術鏈和產業鏈，具備了從係統的角度去（qù）規劃、設計、分析、優化（huà）高檔數控機床的能力。此機床集高效生產、穩定運行、節約空間等優勢於一體，更是大連光洋科技工程有限公司強大（dà）係統集成實力的體（tǐ）現。

      1、 機床設計方案

       1. 1 機床情況簡介

      該機床有X、Y、Z 這3 個進給軸，1個主軸，1個容（róng）量為12 把刀的刀（dāo）庫，進給軸（zhóu）采（cǎi）用GONA 交流伺服（fú）電動機驅動，主軸采用超同步異步伺服電動機，具體設計指標見表1。

                                            表1

      1. 2 數控係統的選擇

      GNC61 光纖總線開放式高檔數（shù）控係統集NC、PLC、HMI、機床鍵盤、係統鍵盤於一體，係統與伺服之（zhī）間采用以光（guāng）纖為（wéi）介質的GLINK 全數字總線方式進行連接，配合模塊（kuài）化伺服驅動（dòng）結構，實（shí）現了（le）安全（quán）、可靠、最少化的布線。GNC61 光纖總線開放式高檔數控係統（tǒng）的（de）核心部件———數控（kòng）係統主控單元，它（tā）集成了數控係統和PLC的控製，包括相（xiàng）應的數（shù）控軟件和PLC 控製軟件，並帶有手輪及測量接口、IO 擴展接口、USB、以太網等設備總（zǒng）線接口，通過設備（bèi）總線（xiàn）接口可實現工廠集成控製。

     1. 3 GNC61 數控係統（tǒng）的應用方案

     GNC61 數控係（xì）統在此機床的應用原理圖如圖1所示。GNC61 數控係統具有係統鍵盤、機床鍵盤和手輪接口，可通過專用電纜與手輪連接。機床鍵盤的所有信號( 包括按（àn）鍵、主軸倍率、進給軸倍率信號和指示燈信號) 均為數字（zì）量，通過大連光洋自主知識（shí）產權的GLINK 協議總線與數控係統主控單元連接。整個機床的邏輯控製部分是由PLC 完成的，PLC 程序在GNC61 數控係統中循環執行（háng），所有的（de）輸入/輸出量均通過GLINK 協議傳送。

     模塊化光（guāng）纖總（zǒng）線式（shì）驅動器（qì）是大（dà）連（lián）光洋科技工程有（yǒu）限公司推出的新一（yī）代交流（liú）伺服驅動產品。可以實現高精度、高性（xìng）能的伺服控製功（gōng）能。它不僅能控製同步（bù）伺服電（diàn）動機，還能控製三相異步電動機、力矩電動機及直線電動機。采（cǎi）用光纖作（zuò）為通信介質，具有適應（yīng）能力強，不怕外界強電磁（cí）場和強電場的幹擾（rǎo）等優點。采用（yòng）共直流母線技術（shù），集中供電，電動機軸之間的能（néng）量共享、降低用戶用電成本。集成可編程PLC 功能，可用於機床電氣控製，代替了外置獨立的PLC 模塊（kuài），大大減少了機床內部連線。

     1. 4 係（xì）統配置清單

     根據機床的設計（jì）要求（qiú），經過詳細的（de）計（jì）算選型，主要的電氣元件清單如表2 所示（shì）。

   
                                        表2

     2 、係統調試

   
    機床裝配完畢後，進入到機床調試環節，主要的調試工作分成以下幾部分:
 
 
    2. 1 係統連接
 
    正確的連（lián）接是係統調試順利（lì）進行的基礎。係統的連接包括係統（tǒng）各（gè）部件的連（lián）接( 如個人計算機、牛耳排線、24 V 直流穩壓電源、手（shǒu）輪) 、光纖總線的連（lián）接、驅動係統和伺服電動機連接等。GNC61 是基於GLINK 總線的數控係統。輸入輸出信號是通過（guò）GLINK 傳送的，位置調節( 速度給定和位置反饋信號) 也是通過GLINK 完成的，因而GLINK 的正確連接非（fēi）常重要（yào）。
 
    2. 2 係統上電
 
    在確定係統的連接和（hé）供電（diàn）部分沒有錯誤後，將三相交流電接入電（diàn）源模（mó）塊，合上係統的主電源開關，GNC61 數控係（xì）統以及（jí）驅動器均通（tōng）電。其中，GNC61 主控單元為24 V 直流供電，伺（sì）服電源模塊為3 相380 V供電。第一次通電後（hòu）要（yào）檢測GNC61、伺服電源及驅動器狀態是否正常。若GNC61 進入係統界麵有報警顯示，則要根據報警信息確定（dìng）報警（jǐng）原因後再進行係統調試。
 
     2. 3 PLC 調試（shì）

    PLC 程序在（zài）數控機床係統中起（qǐ）著關鍵的作用，數控機床正常的運轉需要PLC 程序的參與，PLC 通過伺服上的I /O 口及係統內部的子程序和程序接（jiē）口向係統（tǒng）發出執（zhí）行（háng）動作命令（lìng），啟（qǐ）動（dòng）數控機床。在GNC61 係統中（zhōng），用（yòng）戶無需自我搭建（jiàn）PLC 應用程序，在調試數控機床之（zhī）前（qián），PLC 程序（xù）已編寫完成，根據機床運（yùn）行的狀態不斷修改PLC 程序，完成數控機床的PLC 程序調試及數控（kòng）機床的調試（shì）。

    在數控機床調試過程中，GNC61 係統中通過GPLCIDE-2 軟件（jiàn）來編寫及修改PLC 控製程序。同（tóng）時GPLCIDE-2 軟件提供（gòng）了應用於PLC 的子（zǐ）程序庫（kù），可視化界（jiè）麵編譯等模塊，數控機床調試者可根據（jù）自己的需要調用模塊中程（chéng）序，編（biān）寫相對應的（de）數控機床程序（xù）。由於ZK600 數控機床為三軸立式數（shù）控機床，故其PLC 程序相對不是很複雜，動作執行功能塊較少。主要包（bāo）括急停功能塊( SyEmergenc) 、複位功能塊( SyReset) 、主軸功能塊( Axis － Rotate) 、手輪功能塊( Axis-HandWhl) 、機床冷（lěng）卻模塊( Cooling) 、機床潤滑模塊(Lubricate) 、刀庫模塊( TOOL) 、MST 模塊( MST _ Cool) 、鍵盤模塊( Key-Board) 和其他模塊( 比如機床限位模塊，機（jī）床照（zhào）明（míng）及警示燈模塊) 等模塊。針對數控係統上各按鍵的功能（néng）實現，主要是編寫在PLC 鍵盤（pán）模塊子（zǐ）程序中; 機床NC 編（biān）程（chéng）中使用到的MST 代碼編寫在MST 模塊子程序（xù）中; 數控（kòng）機床中（zhōng）各輸入輸出（chū）信號編寫在（zài）各對應的功能塊子程序中。

     ZK600 立式加工中心PLC 程（chéng）序編寫完成之後，將其文件拷入GNC61 數（shù）控係統（tǒng）中（zhōng），然後通過編程軟件GPLCIDE-2 加載到數控係統中，實現機床的（de）操作。加載程（chéng）序完成後，運用軟件中的調試模式對PLC 程序進行調試。

     2. 4 驅動器調試

    驅（qū）動（dòng）器作為（wéi）數控機床中一個重（chóng）要的驅動部件，其（qí）性能的好壞直接關係（xì）著電動機是否能夠（gòu）正常的運轉。調試驅動器需要使（shǐ）用（yòng）光洋自主研發的驅動器調試軟件。進入（rù）界麵後，點擊調（diào）試選項，輸入驅動器相關參數，通過驅動器調試軟（ruǎn）件旋轉（zhuǎn）電動機，調整驅動器及電（diàn）動（dòng）機相關參數，完成驅動器調試。

     2. 5 NC 調試（shì）

    在PLC 調試及驅動器調試完成後，進入到係統調（diào）試界麵（miàn）中，首先要對（duì）係統上（shàng）基（jī）本的數控（kòng）機床（chuáng）參數進行對應的設定及配置。如: 數控機床（chuáng）總線參數配（pèi）置，各軸狀態配置，各軸位置環參數（shù）配（pèi）置，各軸電動機性能配置，各軸運動性能配置，回參考點配（pèi）置，坐標係的配（pèi）置，軟限（xiàn）位（wèi）參數設定（dìng）等。然後點（diǎn）擊GNC61 係統調（diào）試，進入調試界麵，根據係統上繪製各監（jiān）視參（cān）數曲線及各軸運動狀（zhuàng）態，調整相（xiàng）對應的參數設定值，完成對數控機床狀態的調試。待調試完（wán）成後，數控機床進入到最佳的運行狀態。

     2. 6 刀庫調試

     GNC61 數控係統通過M 代碼及T 代碼來實現數控（kòng）機床的換刀過程。實現的代碼為M06TXX，字母T後麵為需（xū）要（yào）換的刀號。在調試（shì）刀庫（kù）之前，需要向數控係統（tǒng）刀庫文件中輸入本機床上使用（yòng）的刀具信息( 如刀具類型，刀具號，刀座號) ，係統會將根據設定輸入的刀具信息以及（jí）PLC 程序傳輸的（de）刀具信息（xī）進行相（xiàng）應的換刀動（dòng）作。

     在GNC61 數控係統中，用戶可采用二種方式進行換（huàn）刀操作，一種為手動方式（shì），一種為自動方式。但是（shì）在進行換刀之前，用戶必須要對刀（dāo）庫進行回零動作，將刀庫上當前的刀位移植到1 號刀位上方可進（jìn）行相應的操作。

     由 於ZK600 立式加（jiā）工中心采用12 把刀位的機械性（xìng）刀庫，故在每次（cì）換刀的時候係統會根據當前的Z 軸位置判（pàn）斷是否能進行換刀（dāo）操作，如果不能進行（háng）換刀（dāo）動作，用（yòng）戶需根據係（xì）統提示（shì）將（jiāng）Z 軸（zhóu）移動（dòng）到可換刀的位置上。待用戶移到換刀點後，點擊係統界麵上的MDI 按鍵，輸入M06TXX，再點（diǎn）擊（jī）執行當前行段，數控機床便自（zì）動（dòng）進行相對應的換刀動作。
 

   自動換（huàn）刀完成後，用戶可通過數控係統鍵盤上製定的換刀按鍵（jiàn）進行手動換刀（dāo）。在數控係統上通過按鍵K1、K2、K3 這3 個按鍵進行相應的換刀動作。

    在調試刀庫的時候，要注意數控機床實際運行的距（jù）離和PLC 程序中設定的距離是否一（yī）致，如發（fā）現各軸運行（háng）位置異常，需及時調整各軸位置或PLC 上設定的程序，以便（biàn）進行相應的換刀（dāo）動作。

     3、 結語

    該機床經過調試（shì）完全達到了設計指標，半年來運行情況（kuàng）良好，加工性能穩定。是大連（lián）光洋科技工程（chéng）有限公司GNC61 數（shù）控（kòng）係統在立式加工（gōng）中（zhōng）心的一次成功應用。再次證明了大連光洋科技工程有限公司具備了從係統的角度去規劃（huá）、設計（jì）、分析、優化各種高檔數控（kòng）機床（chuáng）的能力。