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C61160由床頭箱、刀架、尾座、閉式中心架構(gòu)成機床的主體。冷卻裝置、液壓裝置、油溫控制等作為機床的輔助設備。
　　改造前該設備采用的是繼電器控制方式：主軸的變速通過機械換檔實現(xiàn)；刀架由大拖板、中拖板、小拖板構(gòu)成，大拖板的運動可以通過大拖板電機和主軸帶動光桿兩種方式實現(xiàn)，中拖板的運動是通過中拖板電機實現(xiàn)的，小拖板是通過機械齒輪手動旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)，刀架位置檢測是通過安裝數(shù)顯表確定。尾座和頂針的運動分別有兩個電機拖動。

　　三、設計方案提出：

　　為了保證機床能實現(xiàn)粗加工和精加工，不改變原有操作方式的情況下，提出了如下改造方案：1主軸伺服（CT）驅(qū)動控制。2刀架大拖板、中拖板改為滾珠絲杠傳動，采用數(shù)字軸控制。3取消小拖板。4原機床的所有動作控制由原繼電器電路控制改為PLC控制。 
　　在滿足以上條件的要求下，選用了西門子的802D數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是西門子公司近年來推出的數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，它的車床版標準配置中帶了一塊PP72/48模板，可以實現(xiàn)72點輸入和48點輸出的PLC控制，同時驅(qū)動模塊為兩個單軸功率模塊，可以帶兩個線性軸和一個模擬主軸，在伺服電機中內(nèi)置了速度反饋和位移反饋傳感器可以和主機一起形成一個半閉環(huán)控制系統(tǒng)從而能達到很高的機床精度。而且價格適中，具有很高的性價比，可以很好的滿足設備數(shù)控改造的要求。 

　　四、硬件的配置與連接：

　　由于C61160車床在對核電轉(zhuǎn)子進行精加工，因此采用了1套802D數(shù)控系統(tǒng)分別控制刀架的運動。機床其他所有動作控制則全部由802D數(shù)控系統(tǒng)自帶的PLC控制單元來控制。采用802D系統(tǒng)的主要硬件配置為：
1、PCU主機 1塊 
2、全功能豎直鍵盤 1塊
3、PP72/48模板 2塊 
4、611UE驅(qū)動電源 1塊
5、611UE雙軸閉環(huán)控制單元 2 塊
6、611UE單軸功率模塊 2塊
7、1FK6電機 2個
8、外接2500P/旋轉(zhuǎn)編碼器 1個
9、連接電纜和PROFIBUS數(shù)據(jù)總線 若干
10、光柵尺 2根
11、主軸伺服驅(qū)動（M420R） 1個
12、手輪 1個

 

 

　　4.1 SITOP電源和電源饋入模塊 
　　SITOP電源為PCU模塊和輸入輸出模塊（PP72/48）提供穩(wěn)定的直流電源。伺服電源饋入模塊主要為功率模塊和611UE模塊提供控制和動力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時監(jiān)測功率模塊的狀態(tài)。根據(jù)所選電機的總?cè)萘縼泶_定電源饋入模塊功率的大小，選用帶有饋入裝置的電源模塊I/RF系列。伺服電源饋入模塊能否給611UE驅(qū)動模塊供電決定于它的脈沖使能信號（端子63與9），控制器使能信號（端子64與9），內(nèi)部接觸器使能信號（端子48與112），這些使能信號通斷都是通過PLC程序來控制實現(xiàn)的。其上電順序是，內(nèi)部接觸器使能信號，脈沖使能信號，控制器使能信號。

　　4.2 人機界面
　　人機界面主要用于圖形的顯示，數(shù)字與符號的輸入等。其中包括操作面板（MCP），NC鍵盤，液晶顯示屏三部分。根據(jù)該機床的特點，選用一種與802SMCP相同的機床操作面板，MCP背后的兩個50芯扁平電纜插座可以通過扁平電纜與PP模塊的插座連接。NC鍵盤通過SIEMENS 公司提供的電纜跟PCU的X10連接。液晶顯示屏與PCU板集成為一體。
　　三者之間的通信方式是這樣的：PCU接口X4與P72/48通過PROFIBUS總線連接，PCU1接口X8與P72/48接口X1跟SITOP電源相連，SITOP電源為它們工作提供恒定電源。

　　4.3 PCU數(shù)控單元
　　PCU數(shù)控單元是CNC控制部件的核心，根據(jù)NC和PLC存儲容量的不同，該機床選用PCU50列。PCU數(shù)控單元包含NC CPU和PLC CPU，它通過PROFIBUS總線連接，實現(xiàn)了對伺服電源模塊的控制，主軸伺服驅(qū)動裝置控制，進給伺服驅(qū)動裝置等的控制。

　　4.4 驅(qū)動系統(tǒng)和伺服電機
　　SIMODRIVE611UE配備PROFIBUS接口模塊用于速度環(huán)和電流環(huán)控制。伺服電機采用1FK6系列，編碼器為1VPP正弦波。802D的位置環(huán)控制由PCU完成。SIMODRIVE611UE控制模塊均為雙軸模塊，可根據(jù)PROFIBUS的配置作為單軸模塊使用，并且可以在同一個模塊上設定一個疊加軸（模擬主軸）。SIMODRIVE 611 UE 的模擬輸出接口X441用于輸出主軸速度給定（±10V），而SIMODRIVE 611 UE上的數(shù)字輸出接口可用于模擬主軸的正、反轉(zhuǎn)使能控制。WSG接口X472用于連接主軸編碼器（TTL）作為速度反饋。

　　五、軟件設計

　　SINUMERIK 802D的軟件設計就是處理NCK和MCP之間，NCK和PLC之間，PLC與MCP之間的接口信號，NC的參數(shù)配置（包括各種補償）以及PLC報警文本。NCK、PLC和MCP之間既相互獨立，各自負責一部分功能；又相互，彼此交換信息。

　　5.1 通訊電纜和PROFIBUS配置
　　在調(diào)試802D數(shù)控系統(tǒng)或611UE驅(qū)動器時個人計算機是*的工具.RS-232通訊電纜是連接兩者的*途徑.因此保證通訊電纜接線方式正確是非常重要的,RS-232通訊電纜用于PLC編程和611UE驅(qū)動器連接。
　　SINUMERIK 802D是基于PROFIBUS總線的數(shù)控系統(tǒng)，輸入輸出信號是通過PROFIBUS傳送的，位置調(diào)節(jié)（速度給定和位置反饋信號）也是通過PROFIBUS完成的，因此PROFIBUS的配置是非常重要的。在設計過程中利用一個數(shù)字坐標軸來攜帶主軸給定和反饋的方法實現(xiàn)對主軸的控制，攜帶軸必須是611UE模塊的A通道。PROFIBUS地址必須是12或10，由于選用的是單軸模塊所以PROFIBUS的地址是10。

 

　　5.2 PLC的調(diào)試
　　一般情況下，在802D的各個部件連接完畢后，則需開始調(diào)試PLC的控制邏輯。至關(guān)重要的是必須在所有有關(guān)PLC的安全功能全部準備后才能開始調(diào)試驅(qū)動裝置。

　　5.2.1PLC應用程序
　　創(chuàng)建一個802D的PLC應用程序非常簡單。本次設計是按照西門子802D標準配置，可以根據(jù)系統(tǒng)工具盤中提供的PLC應用程序?qū)嵗?font color="#002b66">車床版）和子程序庫，選用合適的子程序。
　　在使用PLC實例程序或子程序庫，必須使用系統(tǒng)提供的標準車床和銑床初始化文件（用二進制格式將工具盒內(nèi)的初始化文件利用PCIN軟件下載到802D中，文件路徑：Date\\Setup\\setup_t.ini）。
　　802Dzui多允許64個子程序，其中子程序0到子程序31為用戶預留，子程序32到子程序63為子程序庫占用。用戶可以根據(jù)實際情況在子程序32到子程序63之間選用自己需要得程序，并且修改相關(guān)參數(shù)。其中下列子程序在設計中被調(diào)用并修改輸入輸出部分地址