68
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Danijel Pepelnik AVTOMATIZACIJA REVOLVERSKE GLAVE STROJA CNC Z ASINHRONSKIM MOTORJEM Diplomsko delo Maribor, junij 2016

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Danijel Pepelnik

AVTOMATIZACIJA REVOLVERSKE GLAVE

STROJA CNC Z ASINHRONSKIM MOTORJEM

Diplomsko delo

Maribor, junij 2016

Page 2: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

AVTOMATIZACIJA REVOLVERSKE GLAVE STROJA

CNC Z ASINHRONSKIM MOTORJEM

Diplomsko delo

Študent: Danijel Pepelnik

Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program Elektrotehnika

Smer: Elektronika

Mentor: red. prof. dr. Zmago Brezočnik

Page 3: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

Page 4: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

iii

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, prof. dr.

Zmagu Brezočniku, za ves trud in potrpežljivost ter

pomoč in vodenje pri opravljanju diplomske naloge.

Posebna zahvala gre moji družini, ki

mi je omogočila študij in mi ves čas stala ob strani.

Zahvala pa je namenjena tudi partnerki Moniki

za pomoč, spodbudo in potrpežljivost pri izdelavi

diplomskega dela.

Page 5: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

iv

Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z

asinhronskim motorjem Ključne besede: stroj CNC, revolverska glava, krmilnik NCU, vmesnik človek-stroj,

SIMATIC STEP 7.

UDK: 681.51.62-229.24(043.2)

Povzetek

Diplomska naloga predstavlja proces avtomatizacije revolverske glave za stroj CNC.

Avtomatizacija je izvedena v smislu izbire strojne opreme, konfiguriranja naprav in

programiranja krmilnika. Za pravilno delovanje stroja CNC z revolversko glavo smo

sprogramirali programirljiv logični krmilnik v standardnem programskem paketu SIMATIC

STEP 7. S programom HMI PRO CS smo konfigurirali izgled nadzorne plošče za lažjo

komunikacijo človek-stroj. Na koncu smo izvedli tudi zagon in uspešno testiranje delovanja

revolverske glave.

Page 6: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

v

Automation of CNC machine turret head with

asynchronous motor

Key words: CNC machine, turret head, NCU controller, human-machine interface,

SIMATIC STEP 7.

UDK: 681.51.62-229.24(043.2)

Abstract

The diploma wok describes the automation process of a turret head for a CNC machine.

Automation was carried out in terms of selecting the hardware, device configuration, and

controller programming. For the correct operation of a CNC machine with a turret head,

we wrote software for the programmable logical controller in the SIMATIC STEP 7 standard

software package. By using the HMI PRO program, we configured the appearance of a

control panel to facilitate human-machine communication. In the end, we carried out a

commissioning and a successful test of the turret head operation.

Page 7: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

vi

KAZALO

1 UVOD ........................................................................................................................................ 1

1.1 Cilji, namen in teze diplomskega dela................................................................................ 1

1.2 Predstavitev vsebine po poglavjih ...................................................................................... 1

2 OPIS REVOLVERSKE GLAVE STROJA CNC ................................................................. 3

2.1 Značilnosti revolverske glave ............................................................................................. 4

3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) .......................................................................... 5

3.1 Stroj CNC in program CNC ............................................................................................... 5

3.2 Opis krmilnika SINUMERIK 840D sl ............................................................................... 5

3.3 Zgradba krmilnika NCU ................................................................................................... 10

3.3.1 Priključki DRIVE-CLiQ .......................................................................................... 12

3.3.2 Vmesnik PROFIBUS ............................................................................................... 13

3.3.3 Preklopnik in reset tipka na krmilniku ..................................................................... 15

3.3.4 Pomnilniška kartica CF ............................................................................................ 17

3.3.5 Vmesnik USB in merilne vtičnice ............................................................................ 18

3.3.6 Baterija in ventilator ................................................................................................. 19

3.4 Vmesnik NX ..................................................................................................................... 20

3.5 Napajalni modul ............................................................................................................... 22

3.6 Regulator .......................................................................................................................... 23

3.7 Vezalna shema v Eplanu in opis komponent .................................................................... 23

4 NADZORNA PLOŠČA .......................................................................................................... 27

4.1 Panel PCU 50 ................................................................................................................... 28

4.2 Tipkovnica ........................................................................................................................ 30

4.3 Dodatne tipke ................................................................................................................... 33

4.4 Programska oprema za vmesnik človek-stroj ................................................................... 34

4.5 Izdelava programa za vmesnik človek-stroj ..................................................................... 35

5 PROGRAMSKA OPREMA SIMATIC ............................................................................... 40

5.1 Izvedba programa za revolversko glavo ........................................................................... 41

Page 8: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

vii

6 ZAGON MOTORJA IN ZAGON REVOLVERJA ............................................................ 48

6.1 Zagon motorja .................................................................................................................. 48

6.2 Zagon revolverja .............................................................................................................. 48

7 SKLEP ..................................................................................................................................... 50

LITERATURA ............................................................................................................................... 52

PRILOGA…………………………………………………………………...……………………..54

A.1 Podatki o študentu………………………………………………………………………….54

Page 9: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

viii

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Zgradba revolverske glave ................................................................................ 3

Slika 2.2: Različne možnosti vgradnje revolverske glave ...................................................... 4

Slika 3.1: Komponente, ki so lahko priključene na NCU ....................................................... 9

Slika 3.2: Zgradba krmilnika NCU 730.2 ........................................................................ 11

Slika 3.3: Prikaz priklopa komponent s povezavami DRIVE-CliQ ........................................ 13

Slika 3.4: Prikaz konektorja PROFIBUS ......................................................................... 14

Slika 3.5: Preklopnik S3 in S4 ter reset tipka .................................................................... 15

Slika 3.6: Prikaz LED diod na krmilniku NCU ................................................................. 16

Slika 3.7: Reža za pomnilniško kartico in sama kartica ....................................................... 18

Slika 3.8: Vmesnik USB in merilne vtičnice .................................................................... 18

Slika 3.9: Ventilator in baterija za krmilnik NCU .............................................................. 19

Slika 3.10: Vmesnik NX .............................................................................................. 20

Slika 3.11: Povezava med krmilnikom NCU in vmesnikom NX ........................................... 21

Slika 3.12: Napajalni modul ......................................................................................... 22

Slika 3.13: Regulator .................................................................................................. 23

Slika 3.14: Vezalna shema elektromotorja in regulatorja ..................................................... 24

Slika 3.15: Otok z vhodnimi signali ............................................................................... 25

Slika 3.16: Otok z izhodnimi signali ............................................................................... 25

Slika 3.17: Vezava z vhodnimi in izhodnimi karticami ....................................................... 26

Slika 4.1: Nadzorna plošča ........................................................................................... 27

Slika 4.2: Panel PCU 50 .............................................................................................. 28

Slika 4.3: Tipkovnica .................................................................................................. 30

Slika 4.4: Izbira verzije in imena projekta HMI ................................................................. 36

Slika 4.5: Glavni meni za izdelavo projekta HMI .............................................................. 37

Slika 4.6: Meni za Revolver v projektu HMI .................................................................... 38

Slika 5.1: Strojna konfiguracija stroja CNC z revolversko glavo ........................................... 41

Slika 5.2: Blok FC za krmiljenje revolverske glave ............................................................ 43

Slika 5.3: Diagram poteka preklopa med dvema vretenskima glavama ................................... 45

Slika 5.4: Notranja zgradba revolverja ............................................................................ 46

Page 10: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

ix

KAZALO TABEL

Tabela 3.1: Tehnični podatki konektorja PROFIBUS ...................................................................... 14

Tabela 3.2: Preklopnik S3 (stikalo NC) ........................................................................................... 15

Tabela 3.3: Preklopnik S4 (stikalo PLC) ......................................................................................... 15

Tabela 3.4: Opis pomena posameznih diod na krmilniku NCU ....................................................... 17

Tabela 3.5: Povezave in naslovi med krmilnikom NCU in vmesnikom NX ................................... 22

Tabela 3.6: Tehnični podatki motorja .............................................................................................. 24

Tabela 4.1: Opis funkcijskih tipk panela .......................................................................................... 29

Tabela 5.1: Prikaz pozicij za določeno vreteno ................................................................................ 46

Tabela 5.2: Prikaz določenih funkcij M za aktiviranje vretenske glave ........................................... 47

Page 11: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

x

SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC

NC – numerično krmiljenje (ang. Numerical Control)

CNC – računalniško numerično krmiljenje (ang. Computer Numerical Control)

CPU – centralna procesna enota (ang. Central Processing Unit)

MMS – minimalna količina mazanja-olje (nem. Minimum Menge Schmierung)

PLK – programirljiv logični krmilnik (ang. Programmable Logic Controller)

PG – programirna naprava (nem. Programiergerät)

MPI – večtočkovni vmesnik (ang. Multi Point Interface)

OB – organizacijski blok (ang. Organization Block)

FB – funkcijski blok (ang. Function Block)

FC – funkcije (ang. Function)

SFC – sistemska funkcija (ang. System Function)

SFB – sistemski funkcijski blok (ang. System Function Block)

DB – podatkovni blok (ang. Data Block)

OP – nadzorna plošča (ang. Operation Panel)

HMI – vmesnik človek-stroj (ang. Human-Machine Interface)

PC/PC – programirna naprava/osebni računalnik (nem. Programmierung Gerat/ Personal

Computer)

DP – decentralizirana periferija (ang. Decentralized Peripherals)

USB – univerzalno serijsko vodilo (ang. Universal serial bus)

LED – svetleča dioda (ang. LED)

JOG – oddaljeno ročno upravljanje (ang. Remote Jog Handle)

AUTO – avtomatično (ang. Automatic)

PROFIBUS – procesno vodilo (ang. Process field bus)

PROFINET – procesno omrežje (ang. Process field network)

STEP – enostavno programiranje krmilij (nem. STeuerung Einfach Programmieren)

Page 12: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

1

1 UVOD

Dandanes je na tržišču izdelovalcev strojev zelo velika konkurenca. Za izdelavo določenega

tipa stroja je potrebno izpolniti zelo veliko normativov, kot so na primer hitrost obdelave

izdelkov, stabilnost stroja, lahko in dostopno odpravljanje napak stroja in tako dalje.

Navsezadnje in zelo pomembno pa je tudi upoštevanje želja kupca.

1.1 Cilji, namen in teze diplomskega dela

Namen diplomskega dela je proučiti, kako avtomatizirati del stroja, ki se uporablja na primer

v avtomobilski industriji ali kakšni drugi industrijski panogi. Obseg dela zajema samo

zasnovo ideje, načrtovanje in vezavo močnostnega dela krmilja, pa vse do izvedbe in zagona

programskega dela. Tako bomo v diplomskem delu predstavili avtomatizacijo revolverske

glave z asinhronskim motorjem v stroju CNC. Revolverska glava oziroma revolverska

stružnica se uporablja predvsem za obdelavo takšnih obdelovancev, pri katerih je potrebno

delati z različnimi orodji, kot so stružni noži, svedri, grezila, povrtala in pri čemer se morajo

ta orodja zvrstiti v določenem zaporedju.

Z uporabo revolverske glave predpostavljamo, da se bo zmanjšal čas menjave orodja, lažja

bo dostopnost menjave orodja, manjši bo zavzet prostor v samem stroju in povečala se bo

stabilnost samega procesa pri izdelavi kosov.

1.2 Predstavitev vsebine po poglavjih

V drugem poglavju predstavimo revolversko glavo stroja CNC in njene glavne značilnosti.

Nato v tretjem poglavju sledi opis zgradbe krmilnika 840D Solution Line, ki smo ga

uporabili pri samem zagonu revolverske glave. Predstavimo njegovo zgradbo, povezljivost

z drugimi komponentami in njegove karakteristike. Opišemo vezalno shemo, ki smo jo

narisali v EPLANU, elektromotor in drugo periferijo, ki smo jo uporabili na projektu. V

četrtem poglavju se osredotočimo na vmesnik človek-stroj, to je krmilni pult. Predstavimo

panel OP012 in nadzorno ploščo MCP483C, opišemo programski paket HMI in kako

naredimo sliko v HMI-ju ter kako vnesemo določene spremenljivke. V petem poglavju

Page 13: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

2

opišemo program STEP7 in zgradbo programa za zagon revolverja. V šestem poglavju

prikažemo zagon motorja in zagon revolverske glave. V sedmem poglavju sledi sklep

diplomske naloge.

Page 14: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

3

2 OPIS REVOLVERSKE GLAVE STROJA CNC

Revolverska glava (revolver) je sestavljena iz več vretenskih glav. Poznamo revolverske

glave s štirimi, šestimi in vse do osmimi vretenskimi glavami. Vretenske glave se vrtijo s

pomočjo pogonske gredi, ki je vodena z elektromotorjem. V enem trenutku se lahko vrti

največ ena vretenska glava in sicer tista, ki je v danem trenutku v delovnem položaju, vse

druge pa so mehansko zaklenjene, tako da se ne morejo premakniti.

Vretenske glave so pritrjene na glavno rotacijsko glavo, ki se vrti okrog obračalne osi

revolverja in nam s tem omogoča, da lahko izbiramo, katera vretenska glava naj bo aktivna

oziroma nam premakne vretensko glavo v delovni položaj. Celotni revolver je pritrjen na

ohišje revolverja. Na sliki 2.1 je prikazana zgradba revolverske glave.

Slika 2.1: Zgradba revolverske glave

Obračalna os revolverja Vretenske

glave Rotacijska glava

revolverja

Ohišje

revolverja

Pogonska

gred

Dovod

hladilne

mazilne snovi

Pogonska

gred Vretenska glava v

delovnem položaju

Page 15: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

4

2.1 Značilnosti revolverske glave

V strojni industriji lahko opazimo, da se čedalje bolj izrablja uporabnost revolverskih glav.

Uporabljamo jih lahko tako na obdelovalnih strojih, na raznih transfernih linijah kot tudi na

strojih z vrtljivo mizo. Z njimi lahko dosežemo zelo velike obdelovalne hitrosti orodja. Tudi

do 15000 obratov na minuto in še več. Imajo zelo kratek čas menjave položaja med enim in

drugim orodjem. Zelo velika prednost je, da se za samo krmiljenje orodja in menjavo med

orodji uporablja samo en elektromotor. Preklop med krmiljenjem motorja z orodjem ali med

menjavo orodja pa izvedemo s hidravličnim cilindrom. Zelo majhna je izguba moči, ker med

samim delovanje vrtimo samo eno orodje. To je tisto orodje, ki je takrat v delovnem

položaju. Vretenske glave so zaščitene pred vdorom raznih hladilnih tekočin ali opilkov.

Zaščitene so z uporabo labirint tesnil in z izpihovalnim zrakom. Hladilna maziva lahko

dovajamo na dva načina: zunanjega ali notranjega skozi vretensko glavo in nato skozi orodje.

Hladilno mazivo je lahko MMS (minimalna količina mazanja – olje) ali razne emulzije,

katerih tlak je lahko tudi do 10 barov. Zelo velika prednost pri revolverjih pa je tudi ta, da

lahko z njimi obdelujemo v vseh možnih smereh. Tako je možna vgradnja v vseh možnih

smereh. Na sliki 2.2 je prikaz, v kateri različnih smereh lahko vgradimo revolverske glave

[1].

Slika 2.2: Različne možnosti vgradnje revolverske glave

Page 16: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

5

3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE)

3.1 Stroj CNC in program CNC

Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali v začetku petdesetih let v Združenih državah

Amerike, zaradi potreb vojaške industrije, ki je potrebovala orodje za izdelavo vse

zahtevnejših letal in letalskih pogonov. Bili so stroji s krmiljem, imeli so svoj pomnilnik, ki

pa je bil omejen in vanj ni bilo mogoče vnašati daljših programov. Programiranje je bilo

enostavnejše, saj so to bili prvi zametki programsko vodenih strojev. Shranjevanje večjih

količin programov ni bilo možno, prav tako pa je bilo potrebno sprotno brisanje pomnilnika.

S pojavom miniračunalnikov in predvsem mikroračunalnikov so ti stroji prerasli v precej

naprednejše stroje CNC (Computer Numerical Control). Vgrajen računalnik je olajšal

upravljanje stroja, omogočil izvajanje zahtevnejših računskih operacij (interpolacije višjega

reda), izboljšal pomnilniške kapacitete krmilja, predvsem pa omogočil povezovanje

krmilij/strojev v industrijska računalniška omrežja.

Prednosti numerično krmiljenih strojev so:

- nespremenljiva kakovost obdelave,

- manjši stroški izmeta in nadzora,

- krajši obdelovalni časi,

- možnost nadgradnje v smislu večje avtomatizacije,

- izdelava zahtevnih, sestavljenih oblik,

- velika stopnja prilagodljivosti,

- velika ponovljivost,

- možnost arhiviranja in ponovne uporabe NC programov.

Stroj CNC

Klasični stroj opravlja eno samo delovno operacijo, potrebno ga je sproti nastavljati in

nadzirati, med stroji za različne delovne operacije pa moramo imeti medfazno skladišče.

Prednosti obdelave z večstopenjskimi stroji CNC:

- večino delovnih operacij opravimo z enim vpenjanjem na enem stroju,

Page 17: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

6

- od 6 do 10-krat večja storilnost kot pri konvencionalni obdelavi,

- za nadzor nad strojem je potreben le en delavec,

- kvaliteta obdelave in natančnost dimenzij sta neodvisni od razpoloženja delavca,

- servis kompletnega stroja opravlja ena oseba,

- obdelovancev med posameznimi fazami obdelave ni potrebno skladiščiti,

- izredno kratki pripravni časi,

- enostavna in hitra priprava tehnoloških parametrov,

- prilagajanje tehnoloških parametrov med delovnimi operacijami,

- visoka stopnja varnosti pri delu,

- možnost obdelave več različnih obdelovancev na isti delovni mizi z enim vpetjem,

- ponovljivost delovnih operacij tudi po daljšem časovnem obdobju z enako

natančnostjo,

- prihranek delovnega prostora zaradi zamenjave večjega števila klasičnih strojev z

enim samim.

Program CNC

Je zaporedje programskih ukazov. Ti programski ukazi določajo točno določen postopek za

izdelavo nekega izdelka. Ukaze lahko v grobem razdelimo na:

- geometrijske,

- tehnološke,

- orodne.

Geometrijske in tehnološke podatke vnesemo v krmilje v obliki programa NC, orodne

podatke pa vnašamo ročno ali pa s posebnimi programi.

Geometrijski podatki so podatki o:

- ključnih položajnih točkah orodja,

- poteh med njimi in

- smeri gibanja na teh poteh.

Podani so v obliki vektorjev v kartezičnem koordinatnem sistemu.

Tehnološki podatki pa opredeljujejo:

- način gibanja na poteh, ki jih določajo geometrijski podatki,

Page 18: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

7

- odrezovalne parametre na teh poteh,

- vrsto pomožnih funkcij, ki jih mora opraviti stroj med gibanjem.

Orodni podatki so podatki o dejanski obliki orodij t.j. o njihovi dolžini in natančnem

premeru, ko gre za rezkalna orodja oziroma o koordinatah konice orodja pri stružnih nožih.

Zelo pomemben je tudi podatek o položaju [2].

3.2 Opis krmilnika SINUMERIK 840D sl

SINUMERIK 840D sl je digitalno dovršen sistem, integriran v pogonski sistem SINAMICS

S120 in dopolnjen s sistemom za avtomatizacijo SIMATIC S7-300, ki je ustrezen za srednje

in velike programske razpone moči. Tako je omogočeno krmiljenje stroja tudi samo s PLK-

jem.

Tvori osnovo za modularen in enoten krmilni sistem in z le nekaj usklajenimi moduli lahko

zajamemo celoten spekter obdelave. Krmilnik zmore tako obsežne kot tudi enostavne

obdelave. Obsežne lahko zajamejo do največ 10 obdelovalnih kanalov (procesov) in največ

31 osi, medtem ko so lahko enostavne obdelave pozicioniranje samo ene osi v enem kanalu

[3].

V osnovi poznamo tri verzije krmilnika SINUMERIK solution line.

SINUMERIK 840D SL SINAMICS je izpeljanka iz SINUMERIK-a 840D POWERLINE.

Njegove značilnosti so naslednje:

- modularne in razširljive komponente,

- maksimalno 31 osi ali vreten, 10 kanalov,

- uporablja se za vse tehnologije.

SINUMERIK 840Di SL SINAMICS je izpeljanka iz SINUMERIK-a 840Di POWERLINE.

Njegove značilnosti so naslednje:

- je integriran v PC,

- omogoča maksimalno 20 osi ali vreten, 10 kanalov.

Page 19: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

8

SINUMERIK 802D sl je izpeljanka iz SINUMERIK-a 802D POWERLINE.

Njegove značilnosti so naslednje:

- maksimalno štiri osi, eno vreteno in en kanal ali dve osi, dve vreteni in en kanal,

- različne variante rezkanja in struženja.

Glavne značilnosti krmilnika SINUMERIK 840D sl so naslednje:

- maksimalna zmogljivost in fleksibilnost, predvsem za kompleksne večosne sisteme,

- optimalna integracija v omrežja,

- enotna struktura delovanja, programiranja in vizualizacije,

- integriran varnostni sistem za operaterje kot tudi za stroj (SINUMERIK Safety

Integrated),

- za programiranje za proizvodni sektor se lahko uporabi operacijska in programska

oprema kot so ShopMill ali ShopTurn, Motion Control Information System

Products (MCIS-Products).

V numerično krmilno enoto NCU (Numerical Control Unit) je za lažje programiranje in

vizualizacijo vgrajena ustrezna programska oprema človek-stroj (HMI). Če pa bi radi

nadgradili programsko opremo in dosegli večjo učinkovitost, se uporabi SINUMERIK PCU

50.3 – industrijski PC. Pri tem lahko na sam krmilnik NCU ali PCU 50.3 priključimo do

največ štiri nadzorne plošče in z uporabo povezave TCU (ThinClientUnit) lahko nadzorno

ploščo postavimo največ do 100 m stran od krmilnika. Slika 3.1 nam tako prikazuje, katere

komponente lahko vse priključimo na krmilnik NCU.

Page 20: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

9

Slika 3.1: Komponente, ki so lahko priključene na NCU

Na krmilno enoto NCU se lahko priključijo naslednje komponente:

- krmilni pult SINUMERIK s TCU ali PCU 50.3 in tipkovnica,

- nadzorna plošča SIMATIC CE,

- razne ročne enote (pomožni pulti HT8, HT6, BHG),

- SIMATIC S7-300 vhodno/izhodne enote,

- razdeljene PLC vhodno/izhodne enote z uporabo povezave PROFIBUS ali

vhodno/izhodne enote PROFINET (velja samo za NCU 720.2 PN in NCU 730.2 PN),

- razne programirne naprave,

- pogonski sistem SINAMICS S120,

- različne motorje

sinhroni motorji 1 FT / 1FK / 1FN / 1FW6 / 1FE1 / 2SP1,

asinhroni motorji 1PH / 1PM.

Page 21: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

10

3.3 Zgradba krmilnika NCU

Središče krmilnika 840D sl predstavlja numerična krmilna enota. Ker smo v našem primeru

uporabili krmilnik NCU 730.2, opišemo zgradbo tega krmilnika.

Krmilnik NCU je sestavljen iz strojnega in programskega dela. Programskih del je sestavljen

iz raznih kontrol, komunikacijskih nalog in komponent NCK, HMI in PLC.

Strojno opremo krmilnika sestavljajo naslednje komponente:

- X100 - X103 DRIVE CLiQ (pri NCU710), ali

- X100 - X105 (pri NCU720/730),

- X122 osem digitalnih vhodov/osem digitalnih izhodov,

- X132 štirje digitalni vhodi + štirje digitalni vhodi/izhodi,

- X124 napajanje 24 V,

- X120 3 ETERNET povezave za OP (nadzorna plošča) z PCU/TCU,

- X130 za mrežno povezavo podjetja,

- X127 ETERNET servisni priključek,

- X126 dva priključka PROFIBUS DP1,

- X136 DP2/MPI,

- X125, X135 USB-vmesnik za priključitev tipkovnice ali miške pri uporabi TCU-ja,

- X131-X134 tri analogne merilne vtičnice,

- X109 kartica CF,

- X190 baterija in ventilator.

Page 22: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

11

Na sliki 3.2 je prikaz zgradbe krmilnika NCU 730.2.

Slika 3.2: Zgradba krmilnika NCU 730.2

Na samem krmilniku najdemo tudi:

- stikalo S3 (SIM/NCK) za upravljanje z NC-jem,

- stikalo S4 (PLC) za upravljanje s PLK-jem,

- reset tipko,

- LED-prikazovalnik (RDY, RUN, STOP, SU/PF, SF, DP1, DP2, OPT),

- 7-segmentni prikazovalnik.

Page 23: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

12

3.3.1 Priključki DRIVE-CLiQ

Priključki DRIVE-CliQ samodejno zaznavajo komponente. Napajanje na DRIVE-CLiQ

vmesniku je 24 V/450 mA in so predvideni za priključitev dajalnikov in merilnih sistemov.

Pri samem povezovanju moramo upoštevat nekatera pravila.

Pravila za povezovanje DRIVE-CliQ:

- Komponent ne smemo povezati v krogu, ampak v tako imenovano vrstico.

- Vrstica se vedno začne na krmilni enoti (NCU-ju) in lahko ima največ osem vozlišč.

- Prva povezava gre vedno na napajalni modul, nato pa na regulatorje. Tako lahko

imamo največ šest regulatorjev, ki so namenjeni za en motor. Če pa imamo regulator

za dva motorja, se to šteje kot dve vozlišči.

- Na krmilno enoto so lahko priklopljeni največ trije neposredni merilni sistemi (na

primer merilne letve).

- Na vhode komponent je lahko pripeljana samo ena povezava in ne več.

Pravila za povezovanje vtičnic DRIVE-CliQ:

- na krmilni enoti mora biti vtičnica X100 povezana na priključek X200 napajalnika,

ki je za njim;

- povezave DRIVE-CliQ med motorskimi regulatorji se morajo začeti na priključku

X201 in končati na priključku X200 naslednjega regulatorja;

- močnostni del motorja in motorski dajalnik pozicije morata biti povezana iz

motorskega regulatorja. Pri tem pa mora biti motorski dajalnik pozicije priklopljen

bodisi na priključek X202 ali X203 pri dvojnem motorskem regulatorju.

Page 24: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

13

Na sliki 3.3 je prikaz priklopa komponent s povezavami DRIVE-CliQ.

Slika 3.3: Prikaz priklopa komponent s povezavami DRIVE-CliQ

S povezavami DRIVE-CLiQ lahko povežemo različne komponente. Pri tem si lahko

pomagamo z različnimi moduli, kot so SMI, SME in SMC. Z moduli SMI so zagoni

motorjev hitrejši in enostavnejši. Z njimi lahko avtomatsko prepoznamo Siemensove

motorje in dajalnike pozicij. Shranjujemo lahko različne podatke v dajalnik pozicije motorja,

kot tudi tehnične in logistične podatke. Z moduli SME in SMC pa lahko pri neposrednih

merilnih sistemih pretvorimo signal na povezavo DRIVE-CLiQ. Z njihovo uporabo lahko

tako uporabimo dajalnike in motorje tudi drugih proizvajalcev. Za parametriranje uporabimo

poseben meni.

3.3.2 Vmesnik PROFIBUS

Vmesnik PROFIBUS se nahaja na priključkih X126 in X136.

Lastnosti vmesnika PROFIBUS:

- izoliran vmesnik RS 485,

- maksimalna hitrost prenosa podatkov 12 Mbit/s,

- podpira gospodar/suženj delovanje,

- naslov PROFIBUS je nastavljen s konfiguracijo,

- priključek X136 lahko uporabimo tudi kot priključek MPI.

Page 25: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

14

V tabeli 3.1 so prikazani tehnični podatki konektorja PROFIBUS.

Tabela 3.1: Tehnični podatki konektorja PROFIBUS

Priključek Ime signala Tip signala Pomen

1 Nc - -

2 M Napetostni izhod Masa za P24_SERV

3 2RS_DP Dvosmerna

komunikacija

RS-485_Razlika signala

4 2RTS_DP Izhod Zahteva za pošiljanje

5 1M Napetostni izhod Masa za 1P5

6 1P5 Napetostni izhod 5V napajanje za vodilo

7 P24_SERV Napetostni izhod 24V napajanje za Teleservis 150mA

maksimalno

8 2XRA_DP Dvosmerna RS-485_Razlika signala

9 Nc - -

Na priključek PROFIBUS DP se lahko priključijo naprave, kot so:

- programirna enota PG,

- krmilniki S7 z vmesnikom PROFIBUS DP,

- različne vhodno/izhodne enote,

- razne pogonske enote z vmesnikom PROFIBUS-DP.

Na sliki 3.4 je prikaz konektorja PROFIBUS.

Slika 3.4: Prikaz konektorja PROFIBUS

Page 26: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

15

3.3.3 Preklopnik in reset tipka na krmilniku

Zraven konektorjev je NCU opremljen še z dvema stolpcema LED diod, sedem–segmentnim

LED prikazovalnikom in izbirnima preklopnikoma S3 in S4. S stikalom S3 krmilimo

krmilnik NCK, s stikalom S4 pa krmilnik PLC. Sedemsegmentni prikazovalnik diagnosticira

stanje celotne naprave. Slika 3.5 nam prikazuje preklopnika S3 in S4 ter reset tipko na

krmilniku.

Slika 3.5: Preklopnik S3 in S4 ter reset tipka

V tabeli 3.2 in 3.3 so prikazani položaji preklopnikov S3 in S4 ter njihov pomen.

Tabela 3.2: Preklopnik S3 (stikalo NC)

Položaj stikala Pomen položaja stikala

0 Normalo delovanje

1 Izbris podatkov NCK

7 NCK se pri naslednjem zagonu ne bo startal

8 Prikaz IP naslova za priključek X130

Tabela 3.3: Preklopnik S4 (stikalo PLC) Položaj stikala Pomen položaja stikala

0 PLC-normalno delovanje-P

1 PLC-normalno delovanje

2 PLC-STOP

3 MRES (izbris PLC podatkov)

Page 27: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

16

Tipka reset se nahaja za pokrivno ploščo.

S tipko reset resetiramo celotni sistem (Linux, HMI embeded, NCK, PLC, pogone) in tako

je potreben ponovni zagon sistema. To je primerljivo z izklopom celotne naprave, vendar v

primeru reseta nam ni potrebno izklopiti napajanja 24 V. Na sliki 3.6 je prikaz LED diod na

krmilniku NCU, katere nam prikazujejo stanje krmilnika NCU in napak na njem. Tabela 3.4

nam prikazuje pomen posameznih diod.

Slika 3.6: Prikaz LED diod na krmilniku NCU

Page 28: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

17

Tabela 3.4: Opis pomena posameznih diod na krmilniku NCU

Ime Funkcija Stanje Opis

RDY Pripravljenost Rdeča Prisotna je najmanj ena napaka

Rdeča/Rumena utripa

(0,5 Hz)

Napaka pri dostopu do spominske

kartice CF

Rumena Dostop do spominske kartice CF

RUN Delovanje

PLC-ja

Izklopljena

Zelena PLC v pripravljenosti

STOP Stop PLC-ja

Rumena PLC v stanju stop

SU/PF PLC zagon Izklopljena

Rdeča Aktiviranje zagona

SF PLC SF Izklopljena

Rdeča Sistemska napaka PLC-ja

DP1 BUS1 F Izklopljena

Rdeča Sistemska napaka PROFIBUSA

DP1

DP2 BUS2 F Izklopljena

Rdeča Sistemska napaka PROFIBUSA

DP2

OPT Različne

opcije

Izklopljena Na napravi ni ničesar priključeno

Rdeča Na napravi je prisotna najmanj ena

napaka

Zelena Naprava v pripravljenost

3.3.4 Pomnilniška kartica CF

Kartica CF se nahaja na vtičnici X109. Je obvezna za delovanje krmilnika NCU. Na njej so

shranjeni osnovni programi za SINUMERIK ter tovarniške nastavitve za SINAMICS.

Poleg tega na pomnilniški kartici najdemo še:

- uporabniške podatke (programi, konfiguracijski podatki, parametri),

- informacije o verziji (serijska številka, verzija, tip naprave),

- licenčni ključi za vse komponente.

Pri zamenjavi kartice CF na neki drugi krmilnik NCU nam tako ni potrebno prenašati licenc,

ker se le-te prenesejo s samo kartico. Na sliki 3.7 je prikazana reža za pomnilniško kartico

in sama kartica.

Page 29: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

18

Slika 3.7: Reža za pomnilniško kartico in sama kartica

3.3.5 Vmesnik USB in merilne vtičnice

Vmesnik USB in merilne vtičnice se nahajajo na priključku X125 in X135. To nam prikazuje

slika 3.8. Ti dve vtičnici sta tipa A in sta obremenjeni z 0,5 ampera toka po kanalu.

Merilne vtičnice so namenjene za izdajo analognih signalov. Na vsaki merilni vtičnici

nadzorne enote lahko dobimo poljubno velik izhodni signal. Maksimalno območje

izhodnega merilnega signala je lahko od nič do 5 V. Merilne vtičnice se morajo parametrirati

pred uporabo, saj niso dobavljene s standardnimi nastavitvami.

Slika 3.8: Vmesnik USB in merilne vtičnice

Page 30: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

19

3.3.6 Baterija in ventilator

Baterijo in ventilator v samem krmilniku NCU uporabljamo za hlajenje le-tega. Krmilnik

preverja stanje temperature na napravi in stanje ventilatorja. Kadar temperatura naprave

preseže 40 stopinj Celzija, se ventilator vklopi samodejno, če pa pride do napake na samem

ventilatorju, lahko to vidimo iz diagnoze naprave. V primeru previsoke temperature ali

napake na ventilatorju se nam na krmilniku NCU prižge rdeča lučka (SF LED). Na sliki 3.9

je prikazan ventilator z baterijo.

Slika 3.9: Ventilator in baterija za krmilnik NCU

Page 31: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

20

3.4 Vmesnik NX

NX uporabljamo za razširitev števila osi na stroju CNC. Poznamo dve vrsti vmesnikov NX,

in sicer NX10 in NX15. Razlika med njima je v številu NC osi, ki jih lahko priključimo na

njiju. Na NX10 lahko povežemo največ tri NC osi, na NX15 pa maksimalno šest osi [4, 5].

Na sliki 3.10 je prikazan vmesnik NX.

Slika 3.10: Vmesnik NX

Page 32: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

21

Značilnosti vmesnika NX so naslednje:

- štirje priključki DRIVE-CliQ (X100-X103),

- 4+4 digitalni vhodi/izhodi (X122),

- napajanje NX-a (X124).

Na NCU lahko NX10/NX15 povežemo prek priključka DRIVE-CLiQ. Pri povezavi moramo

upoštevati naslednje zadeve:

- Dovoljena je samo ena topologija med NCU-jem in NX-om. To pomeni, da je lahko

samo en NX10/NX15 priključen prek enega priključka DRIVE-CLiQ na NCU (slika

3.11).

- Priključki DRIVE-CLiQ, ki niso povezani z NX10/NX15, lahko povežemo z drugimi

komponentami.

- NX10/NX15, ki je povezan in s programiran na točno določen priključek DRIVE-

CLiQ na krmilniku NCU, ne smemo priključiti na kateri drugi priključek DRIVE-

CLiQ. Vsak NX ima namreč že vnaprej integriran naslov, prek katerega je določeno,

na katerem priključku DRIVE-CLiQ mora biti priključen. Tabela 3.5 prikazuje,

kateri priključek DRIVE-CLiQ je povezan na kateri naslov vmesnika NX.

Slika 3.11: Povezava med krmilnikom NCU in vmesnikom NX

Page 33: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

22

Tabela 3.5: Povezave in naslovi med krmilnikom NCU in vmesnikom NX

Priključek DRIVE-CLiQ krmilnika NCU Naslov od NX-a

X105 15

X104 14

X103 13

X102 12

X101 11

X100 10

3.5 Napajalni modul

Napajalni modul je namenjen temu, da z napetostjo oskrbuje krmilnik NCU in regulatorje

za motorje. Z njim generiramo enosmerno napetost (tako imenovali DC link), katero nato

regulatorji razsmerijo na motorje. Odvaja pa tudi presežek enosmerne napetosti, ki se pojavi

v generatorskem načinu dela motorja. Na sliki 3.12 je prikazan napajalni modul.

Slika 3.12: Napajalni modul

Page 34: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

23

3.6 Regulator

Regulator uporabljamo za regulacijo hitrosti motorjev. Ima štiri priključke DRIVE-CLiQ,

prek katerih je povezan s krmilnikom in z merilnim sistemom motorja. Regulator izberemo

glede na moč motorja. Ločimo enoosne in dvoosne regulatorje. Na sliki 3.13 je prikazan

regulator.

Slika 3.13: Regulator

3.7 Vezalna shema v Eplanu in opis komponent

Pri izdelavi projekta smo uporabili Siemensov regulator 6SL3120-1TE24-5AA3 in

Siemensov elektromotor tipa 1PH8105-1SG23-3LA1. Na sam regulator je pripeljana

enosmerna napetost 24 V za napajanje samega krmilja regulatorja. Močnostni del

elektromotorja pa smo povezali neposredno na regulator, brez kakršnihkoli vmesnikov.

Merilni sistem motorja je povezan s kablom DRIVE-CLiQ na priključek X202, ki je na

regulatorju. Prek te povezave se prenašajo vsi podatki za optimalno krmiljenje

elektromotorja. Na priključek X200 pride povezava iz regulatorja, ki se nahaja pred

regulatorjem za krmiljenje našega motorja, na priključek X201 pa je povezan regulator, ki

se nahaja za našim regulatorjem [6]. Na sliki 3.14 je prikaz vezave med regulatorjem in

motorjem.

Page 35: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

24

Slika 3.14: Vezalna shema elektromotorja in regulatorja

Pri vezavi je potrebno poznati tudi tehnične podatke motorja. Ti so prikazani v tabeli 3.6.

Tabela 3.6: Tehnični podatki motorja

Tehnični podatki Oznaka in enota Vrednost

Obrati n (vrt/min) 12000

Nazivna napetost U (V) 400

Nazivni tok I (A) 80

Moč P (kW) 15

Frekvenca f (Hz) 50

Za preklapljanje revolverja med posameznimi vretenskimi glavami je potrebna električna

vezava vhodnih in izhodnih signalov. Otok z vhodnimi signali je tipa 6ES7 141-4BF00-

0AA0 in je prikazan na sliki 3.15, otok z izhodnimi signali pa je tipa 6ES7 142-4BF00-0AA0

in je prikazan na sliki 3.16. Otoki so nato prek povezave PROFIBUS povezani na krmilnik

NCU. Senzorji, ki nam javijo položaj revolverja, so navadni induktivni senzorji. Za

Page 36: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

25

hidravlične ventile smo uporabili dvopoložajne ventile. Vezava vhodnih in izhodnih kartic

je prikazana na sliki 3.17.

Slika 3.15: Otok z vhodnimi signali

Slika 3.16: Otok z izhodnimi signali

Page 37: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

26

Slika 3.17: Vezava z vhodnimi in izhodnimi karticami

Page 38: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

27

4 NADZORNA PLOŠČA

Vsak stroj je ponavadi opremljen s nadzorno ploščo, ki je namenjena upravljanju stroja.

Nadzorna plošča je namenjena za povezavo med strojem in človekom. Sestavljen je iz treh

delov: panela PCU 50, tipkovnice in dodatnih tipk. Za programsko opremo pa uporabljamo

HMI. Uporabljamo jo za različne ročne funkcije ali aktiviranje določenih programov.

Nadzorna plošča je prikazana na sliki 4.1.

Slika 4.1: Nadzorna plošča

Page 39: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

28

4.1 Panel PCU 50

Panel je prikazan na sliki 4.2, razdeljen je na več tipkovnih blokov:

- ALPHA blok vsebuje črke od A, ..., Z in prazne znake,

- številčni blok vsebuje številke od 0, ... 9, znak (–) in decimalno vejico,

- kurzorski blok je namenjen za navigacijo po zaslonu,

- krmilni blok vsebuje posebne funkcije,

- miško sestavljata krmilno polje in dve tipki.

Slika 4.2: Panel PCU 50

Page 40: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

29

Panel deluje prek funkcijskih tipk, ki so opisane v tabeli 4.1. Prek njih lahko operater

komunicira s programsko opremo HMI, ki je namenjena za komunikacijo človek-stroj [4].

Tabela 4.1: Opis funkcijskih tipk panela

Page 41: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

30

4.2 Tipkovnica

Tipkovnico uporabljamo za krmiljenje NC osi. Prikazana je na sliki 4.3. Na njej so

uporabljene vse funkcije, ki so potrebne za vožnjo osi [7]. Te funkcije so:

- tipka Izklop v sili,

- tipka Reset,

- krmiljenje NC programa,

- delovni načini, funkcije stroja,

- tipke po izbiri kupca (T1 do T15),

- tipke za pomik servo osi (R1 do R15),

- krmiljenje vretena,

- krmiljenje pomika,

- preklopnik na ključ (štirje položaji).

Slika 4.3: Tipkovnica

Page 42: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

31

Tipka Izklop v sili

Tipka Izklop v sili je namenjena za izklop stroja v situacijah, ki so nevarne za operaterja in

stroj. Z njo izklopimo moč stroja, elektromagnete in motorje, gibanje ni več mogoče. Po

odpravljeni nevarnosti je potrebno tipko sprostiti z zasukom v levo, sistem resetirati,

pritisniti tipko "VKLOP MEDIJEV" za ponovni vklop moči in nadaljevati delo v

avtomatskem ali ročnem načinu delovanja.

Tipka Reset

Tipka je namenjena za prekinitev NC programa. Z njo se lahko resetirajo tudi napake na

stroju.

Delovni načini

Načini delovanja stroja so ročni, polavtomatski in avtomatski.

V ročnem režimu delovanja ali načinu JOG lahko izbiramo posamezne osi in jih premikamo

s pomočjo smernih tipk »+« in »-«. Vožnja osi je omejena z omejitvami hitrosti pomikov in

vrtenja. Vožnja osi poteka tako, da izberemo na strojni tipkovnici ročni režim »JOG«,

izberemo os, ki jo želimo premakniti, in nato s smernimi tipkami »+« in »–« postavimo os v

želeno pozicijo. Če želimo premik z večjo hitrostjo, pritisnemo poleg smerne tipke tudi tipko

»Rapid«.

Polavtomatsko delovanje MDA je namenjeno testiranju posameznih funkcij. V ta režim

preklopimo s pritiskom na tipko MDA. Uporabljamo ga za posamezne servisne posege. V

urejevalniku na nadzorni plošči vpišemo NC-ukaze in jih aktiviramo s tipko Start. Prekinitev

programa izvedemo s tipko NC stop ali tipko Reset. V tem režimu lahko testiramo

posamezne funkcije stroja, kot so obračanje revolverja, vožnja osi, M funkcije.

Avtomatski režim izberemo s tipko ali preklopnikom AUTO. V primeru, ko NC program

omogoča avtomatsko izbiro posameznih obdelovalnih programov prek komunikacije

NC/PLC, je potrebno izbrati le želeni obdelovalni program v sliki HMI-PRO. Po pritisku na

tipko »NC-Start« se stroj samodejno postavi v izhodiščno pozicijo. S ponovnim pritiskom

Page 43: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

32

na tipko NC-Start/START stroj začne delovati v izbranem načinu delovanja (praznjenje

stroja, segrevanje stroja, vožnja v pozicijo za menjavo kosa, obdelava…).

Inkrementi

Z inkrementalnimi tipkami lahko izberemo, za koliko želimo inkrementalno v ročnem

načinu prestaviti določeno os. Inkrementalne vrednosti lahko izbiramo od 0,001 mm do 10

mm.

Start

S to tipko startamo avtomatski cikel stroja, ko se stroj nahaja v izhodiščni poziciji. Start

avtomatike v glavnem kanalu (postaji ena) je možen le pri aktivnem glavnem pultu.

Kontrolna lučka v tipki signalizira aktivnost programa.

Takojšnja zaustavitev stroja

S to tipko lahko ustavimo avtomatski cikel stroja. Nadaljevanje cikla dosežemo s ponovnim

startom avtomatike (tipka »START«). Kontrolna lučka v tipki signalizira aktivnost funkcije

– program STOP .

Ustavitev na koncu cikla

V normalnem taktu stroja s to tipko aktiviramo, da se bo stroj varno ustavil na koncu cikla.

Kontrolna lučka v tipki signalizira aktivnost funkcije M01.

Pult aktiven

S to tipko aktiviramo glavno nadzorno ploščo. Start avtomatike v glavnem kanalu (postaji

ena) je možen le pri aktivnem glavnem pultu. Lučka v tipki signalizira aktivnost pulta.

WCS MCS

Tipka za preklop med strojnim in orodnim koordinatnim sistemom.

Hitrost vrtenja osi in vretena

Potenciometer za nastavitev hitrosti vrtenja vreten od 45 do 100%. V avtomatskem načinu

delovanja priporočamo nastavitev hitrosti vrtenja vreten na 100%.

Page 44: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

33

Potenciometer za nastavljanje hitrosti pomika servo osi od 0 do 120 %. V avtomatskem

režimu priporočamo, da je hitrost pomika nastavljena na 100%.

4.3 Dodatne tipke

Dodatne tipke se ponavadi v stroj vgradijo po želji kupca. Te tipke so na primer vklop in

izklop napetosti, vklop in izklop medijev stroja, odpiranje in zapiranje vrat, če so na stroju,

premostitev zaščitnih vrat in vklop in izklop luči.

Vklop krmilne napetosti

Ta tipka je namenjena za vklop krmilne napetosti. Pogoj za aktivnost tipke je predhodno

vklopljeno glavno stikalo na elektro omari. Kontrolna lučka v tipki signalizira, da je krmilje

vklopljeno.

Izklop krmilne napetosti

Ta tipka je namenjena za izklop krmilne napetosti. Istočasno izklopi tudi vse medije, vendar

je priporočljivo, da medije izklopimo s tipko »Izklop medijev« in to takrat, ko je stroj v

mirovanju. Tipko uporabljamo takrat, ko želimo stroj popolnoma izklopiti.

Vklop medijev

Ta tipka je namenjena za vklop medijev (vklop moči). Pri tem se vklopi pnevmatika,

hidravlika moč motorjev itd. Pogoj za aktivnost tipke je predhodno vklopljeno krmilje in

vzpostavljen sistem brez napak. V primeru, da vklop medijev kljub vklopljenemu krmilju ni

mogoč, je potrebno preveriti v meniju "Diagnose", do kakšne napake je prišlo v sistemu, in

napako odpraviti. Če je tipka pritisnjena in lučka v tipki ne sveti, ampak utripa, mediji še

niso vklopljeni.

Izklop medijev

S to tipko lahko izklopimo medije stroja (hidravliko, pnevmatiko, hlajenje). Izklop medijev

je priporočljivo uporabljati šele, ko stroj miruje. Z izklopom medijev se bodo izklopile vse

funkcije in vsi agregati, ki povzročajo gibanje stroja.

Page 45: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

34

Zaščitna vrata odprta/zaprta

S to tipko odklenemo ali zaklenemo zaščitna vrata v vidnem območju. Ko so vrata

odklenjena, sveti kontrolna lučka v tipki. Odklepanje vrat je možno le v ročnem režimu

delovanja. S ponovnim pritiskom na tipko se vrata zaklenejo, če so predhodno zaprta.

Osnovni položaj stroja

S to tipko startamo avtomatski cikel vožnje stroja v izhodiščni položaj. Kontrolna lučka v

tipki »Osnovni položaj stroja« sveti, ko se stroj nahaja v tej poziciji. Start obdelovalnega

cikla v glavnem kanalu je možen le, ko se stroj nahaja v izhodiščni poziciji .

Premostitev zaščitnih vrat

S ključem (SSG10) lahko premostimo zaščitna vrata na stroju. Če je ključ v poziciji

vklopljeno in je pritisnjena potrditvena tipka, lahko vklopimo medije stroja pri odprtih

vratih. Ko so mediji vklopljeni, lahko vozimo osi in testiramo vse funkcije stroja v ročnem

režimu, dokler je pritisnjena potrditvena tipka.

Vklop luči na stroju

S preklopnikom lahko vključimo oziroma izključimo osvetlitev na stroju.

Preklopnik za vrtenje revolverja

Preklopnik ima tri položaje. Skrajno desno lahko vrtimo revolver v pozitivno smer, skrajno

levo vrtimo revolver v negativno smer. Če je na sredini, revolver miruje, če pa se ravnokar

vrti, se bo ustavil na prvi doseženi poziciji za preklop v spindel položaj (vretensko glavo).

4.4 Programska oprema za vmesnik človek-stroj

S programsko opremo za vmesnik človek-stroj, lahko omogočimo lažje komunikacijo med

strojem in človekom. Za programiranje Siemensovih enot človek-stroj smo uporabili

programsko orodje HMI PRO CS. Le-to pokriva širok spekter najrazličnejših funkcij, ki so

potrebne za izdelavo kvalitetnega in enostavnega vmesnika človek-stroj. V to skupino

funkcij spadajo predvsem izdelava slik, kreiranje alarmov, komunikacija HMI enote in PLK

programa, povezava spremenljivk in drugih funkcij. V njem se nahajajo razne ročne funkcije

Page 46: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

35

(preklapljanje cilindrov, vklopi in izklopi ventilov), aktiviranje raznih režimov delovanja,

statistike stroja (število opravljenih ur, štetje izdelanih kosov).

Nadzorni sistemi človek-stroj predstavljajo vmesnik med procesom in operaterjem. To

zajema nekaj osnovnih in hkrati najpomembnejših opravil.

Vizualizacija procesa

Proces je simbolično prikazan na ekranu HMI-naprave in se dinamično posodablja.

Posodabljanje je neposredno odvisno od stanja procesnih spremenljivk.

Nadzor operaterja nad procesom

Operater izvaja nadzor nad procesom. To pomeni, da lahko vnaša vrednosti procesnih

spremenljivk, jih spreminja in prednastavlja.

Prikazovanje alarmov

Kritična stanja vrednosti spremenljivk znotraj procesa avtomatično sprožijo alarm. Ti alarmi

morajo vsebovati dovolj informacij, da lahko napako na sistemu lociramo in odpravimo.

Arhiviranje procesnih spremenljivk (tagov) in alarmov

Če hočemo imeti vpogled v preteklost dogajanja, moramo imeti arhiv. HMI PRO CS

omogoča izdelavo arhivov, v katerih so zapisana stanja spremenljivk in sproženih alarmov.

4.5 Izdelava programa za vmesnik človek-stroj

Za izdelavo našega projekta HMI smo uporabili programski paket HMI PRO CS

V07.03.00.32. Program HMI PRO CS je orodje za izdelavo programov HMI, ki nudi

prilagodljivo delovno okolje pri izdelavi različnih slik ali menijev. Ima zelo širok spekter že

izdelanih standardnih menijev, kar olajša delo s tem programom in poenoti več različnih

strojev različnih proizvajalcev. Je kompatibilno s Siemensovim programom Simatic

Manager, tako da lahko iz projekta Step 7 prenašamo strojno konfiguracijo, simbolno tabelo

in razne sistemske napake. Vnesemo lahko alarme, ki se krmilijo iz PLK-ja ali programa

NC.

Page 47: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

36

Pri izdelavi novega projekta gremo najprej v menijsko vrstico Datei → Neues Projekts

erzeugen oder Updaten des Projekts. Tukaj nato izberemo, katero verzijo projekta želimo

imeti. V našem primeru smo izbrali SL 04.05.03.02. Tako se nam prikaže spodnja slika, kjer

vpišemo ime projekta in to je na primer Revolver (slika 4.4).

Slika 4.4: Izbira verzije in imena projekta HMI

Sedaj izberemo Neues Projekt erzeugen in pridemo v glavni meni (slika 4.5). Pod menijem

Datei → Einstellung Zielrechner nato nastavimo IP naslov, kamor bomo kasneje naložili

projekt prek povezave Ethernet.

Page 48: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

37

Slika 4.5: Glavni meni za izdelavo projekta HMI

Na desni strani se nahaja meni s horizontalnimi funkcijskimi tipkami, ki se nahajajo v drugi

vrstici na nadzorni plošči PCU 50. Ti meniji so glavni meniji v programu HMI. Vsakemu

glavnemu meniju lahko dodamo podmenije v tako imenovane horizontalne funkcijske tipke.

Tukaj lahko dodamo največ osem podmenijev. V spodnjem levem kodu se nahaja knjižnica

z različnimi standardnimi Siemensovimi meniji, katere prenesemo v polja horizontalnih

funkcijskih tipk. Razporeditev slik je poljubna, pomembno je samo, da sovpadajo z glavnim

menijem.

Za vsak meni ali vsako ročno funkcijo lahko posebej programiramo tudi stopnjo zaščite.

Najnižja stopnja zaščite je število 7, pri katerem za delovanje ne potrebujemo nobenega

gesla. Najvišja stopnja gesla pa je število 1 in to je standardno Siemensovo geslo SUNRISE.

Za vpis v določeno stopnje zaščite obstaja več možnosti. Poznamo ročni vpis gesla ali vnos

Page 49: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

38

z različnimi ključki ali žetoni. Ključki in žetoni se glede na stopnjo zaščite razlikujejo tudi

po barvi.

Pri izdelavi podmenija za Revolversko glavo (slika 4.6) smo najprej iz knjižnice menijev

poiskali meni za Layout. Ta podmeni smo s tipkami Schift+Alt+levi miškin gumb prenesli

na želeno pozicijo v projekt HMI PRO CS. Ker je vsak podmeni sestavljen iz osnovnega

imena, npr. Layout, ki ga ima v knjižnici menijev smo za lažjo razumevanje to okno

preimenovali v podmeni z imenom Revolver. Ko odpremo podmeni Revolver, se nam na

spodnji strani novo odprtega menija prikaže orodna vrstica z različnimi orodji.

Kot lahko vidimo, lahko s temi orodji izdelujemo različne puščice, LED prikazovalnike,

vstavljamo lahko poljubne slike, poljubna besedila, vhodno izhodna polja, diagrame, tabele,

različne internetne povezave, tipke.

Slika 4.6: Meni za Revolver v projektu HMI

Page 50: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

39

Pri izdelavi menija za revolver smo uporabili na levi strani programske tipke, katerim smo

dodali ime in naslov podatkovnega bloka, ki se uporablja v programu PLK. Dodali smo še

nekaj vhodno-izhodnih polj, ki omogočajo opraterju lažje rokovanje s samim revolverjem.

Page 51: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

40

5 PROGRAMSKA OPREMA SIMATIC

Na krmilnikih SIMATIC uporabljamo programsko opremo STEP7. Programiramo lahko z

uporabo osebnih računalnikov ali programirnih naprav (PG-jev), na katerih mora biti

predhodno nameščen program STEP7.

Glavne značilnosti programa STEP7 so:

- izdelava konfiguracije,

- komunikacija strojne opreme med sabo,

- izdelava ter upravljanje projektov,

- diagnostika napak,

- parametriranje strojne opreme,

- izdelava novih programov.

STEP 7 je program, s katerim programiramo krmilnike SIMATIC S7, SIMATIC C7 in

SIMATIC M7.

Programsko orodje STEP 7 obsega množico funkcij za enostavnejšo izvedbo vseh faz

izdelave krmilnega sistema:

- parametriranje strojne opreme,

- izdelave uporabniškega programa,

- testiranje, zagon in servisiranje krmilnega sistema, dokumentiranje in arhiviranje.

STEP 7 omogoča istočasno delo več programerjev na enem projektu. Z njim lahko izdelamo

uporabniški program v vseh treh standardnih predstavitvah:

- Nabor ukazov (an. Statement List, ne. Anweisungsliste) – je tekstovna oblika

jezika. Ukazi, pisani v STL obliki, se izvajajo po vrstnem redu, kot je zapisan

program,

- Kontaktni načrt (an. Ladder, ne. Kontaktplan) – je slikovna predstavitev STEP 7

programa,

- Funkcijski načrt (an. Control system flowchart, ne. Funktionsplan) – je tudi

slikovna predstavitev programa. Pri njem se uporabljajo bloki Boolove algebre.

Page 52: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

41

Za povezavo PC računalnika in krmilnika imamo dve možnosti. Prva možnost je, da

opremimo PC računalnik s kartico MPI (MPI card) ali uporabimo kabel s prilagodilnim

členom (PC adapter). Druga možnost pa je, da se priklopimo prek povezave Ethernet in nato

komuniciramo prek naslova IP [5, 8].

5.1 Izvedba programa za revolversko glavo

Na začetku pisanja programa PLK za krmiljenje revolverske glave smo naredili

konfiguracijo strojne opreme [9]. S tem smo določili vhodne in izhodne naslove karticam in

modulom, ki jih uporabljamo pri izvedbi projekta. Na sliki 5.1 je prikazana strojna

konfiguracija stroja CNC z revolversko glavo.

Slika 5.1: Strojna konfiguracija stroja CNC z revolversko glavo

Page 53: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

42

Program za revolversko glavo smo napisali v enem organizacijskem bloku OB1, ter več

funkcijskih blokih FC. Za pisanje programa smo uporabljali merkerje in podatkovne bloke.

V organizacijskem bloku OB1 kličemo posamezne funkcijske bloke in funkcije. Te funkcije

so lahko izvajanje preklopa cilindra revolverske glave, vpisane so vrednosti pozicij, in sicer

za koliko se naj zavrti motor za dosego določene pozicije na revolverju [10, 11]. Pri samem

preklopu in nato pri rotaciji revolverske glave smo uporabili tudi določene varnostne pogoje,

na primer, kje je dovoljeno varno območje za vrtenje revolverske glave v revolverskem

načinu. Določena je spodnja in zgornja meja preklopa. Prav tako uporabljamo kontrolo

merilnega sistema pri samem preklopu. Za sam preklop mora biti revolverska glava v točno

določenem območju merilnega sistema. Če se zgodi kakršnakoli napaka, da kateri od

pogojev za sam preklop revolverske glave ni izpolnjen ali kateri senzor ni dosegel končnega

položaja, sprožimo izhodne signale za alarme, ki opozarjajo operaterja o nastali situaciji. S

tem smo omogočili hitro in enostavno reševanje problemov s strani operaterjev ali

serviserjev.

Preklop med spindel in revolver pozicijo smo v programu PLK naredili tako, da se lahko

izvede tako v ročnem kot tudi v avtomatskem načinu. Slika 5.2 prikazuje izvedbo bloka FC

za krmiljenje revolverske glave.

Page 54: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

43

Slika 5.2: Blok FC za krmiljenje revolverske glave

Page 55: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

44

Za preklapljanje revolverske glave med vretenskimi glavami je določen vrstni red preklopa,

zato smo morali v našem primeru pri pisanju programa PLK, kjer se izvaja preklop

Revolverske glave, paziti na točno določeno zaporedje ukazov.

Revolverska glava se na začetku nahaja v delovnem položaju (položaj spindel) (Vreteno 1).

Ko pride zahteva za preklop na drugo vretensko glavo, se najprej vreteno ena postavi v

položaj preklopa. Vrednost pozicije preklopa je pri vretenu ena vedno okrog 0 stopinj. Ker

se ta preklop zgodi med dvema zobčenikoma, mora obstajati nekakšna zračnost med njima.

Ta maksimalna zračnost je ±0.5 stopinje. Ko smo v položaju za preklop iz delovnega

položaja v položaj menjave orodja (položaj revolver), se izklopi moč motorju, tako da je

revolver prosto gibljiv. Sedaj je v razbremenjenem stanju in tako s pomočjo hidravličnega

cilindra preklopimo revolver iz položaja spindel v položaj revolver ­ premaknemo os nazaj

v pozicijo vrtenja rotacijske glave. Pri preklopu se vretenska glava zaklene, tako da vedno

ostane v isti poziciji in ni možen zasuk vretena vretenske glave. Ko smo dosegli končno

pozicijo preklopa v revolverski glavi, nam to javi senzor, ki se nahaja v notranjosti

revolverske glave. Sedaj ponovno vklopimo moč motorju in zavrtimo revolversko glavo na

pozicijo želene vretenske glave (Vreteno 2). Pozicije naslednje vretenske glave se od

prejšnje razlikuje za 720 stopinj. Za lažje razumevanje je spodaj prikazan diagram poteka

izvedbe preklopa revolverske glave (slika 5.3).

Page 56: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

45

Slika 5.3: Diagram poteka preklopa med dvema vretenskima glavama

Za vsako vretensko glavo lahko zapišemo enačbo (5.1) o tem, kolikšna je njena pozicija.

Enačba bi se glasila:

P=(n-1)*720° (5.1)

Pri čemer je:

n - številka vretena

P - pozicija vretena (°)

Page 57: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

46

V tabeli 5.1 je prikaz vseh pozicij za posamezni vreteno.

Tabela 5.1: Prikaz pozicij za določeno vreteno

Številka vretena Pozicija vretena (stopinje)

1 0 ali 4320

2 720

3 1440

4 2160

5 2880

6 3600

Ko smo v želeni poziciji, ponovno izklopimo moč motorju in s hidravličnim cilindrom

preklopimo iz položaja revolver v položaj spindel (Vreteno 2). Končni položaj cilindra

kontroliramo z senzorjem. S tem preklopom smo odklenili vretensko glavo, ki je bila

prej zaklenjena, da je držala fiksno pozicijo. Sedaj lahko ponovno aktiviramo moč

motorja. Na sliki 5.4 je prikazana notranja zgradba revolverske glave.

Slika 5.4: Notranja zgradba revolverja

1 Vretenska glava (spindel)

2 Oznaka na pogonski gredi za pomoč pri nastavljanju ničelne točke revolverja

3 Rotacijska glava revolverja

4 Varnostni zatič

5 Šesterokotni vijak za pritrditev revolverske gredi

6 Revolverska gred

7 Glavna pogonska gred

Page 58: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

47

8 Sklopka med motorjem in pogonsko gredjo

9 Oznaka na revolverski glavi za pomoč pri nastavljanju ničelne točke revolverja

10 Zatič za točno ujemanje vretenskega glave

12 Pomična gred, kateri nam s pomočjo hidravlike preklaplja med položajem revolver in spindel

S5 Senzorja za zaznavanje položaja pomične gredi (položaj spindla ali položaj revolverja)

Ker je preklapljanje vretenskih glav v ročnem načinu korak za korakom dokaj zapleteno,

smo si ustvarili v PLK-ju podprogram, s katerim avtomatsko zavrtimo revolver za eno

vretensko glavo naprej ali nazaj. Za aktiviranje podprograma poznamo dve možnosti. Prva

možnost je premikanje v ročnem načinu (JOG). Dodali smo tripoložajno stikalo, s katerim

se pri položaju 1 zavrti revolver za eno vretensko glavo naprej. Pri srednjem položaju se

revolver ne premakne. In v položaju 2 se revolver zavrti za eno vretensko glavo nazaj. Druga

možnost pa je, da si v polavtomatskem načinu (MDA) ali v avtomatskem načinu (AUTO)

napišemo funkcijo M, ter se z aktiviranjem programa premakne revolver na želeno pozicijo.

Vsaka vretenska glava ima svojo funkcijo M. V tabeli 5.2 je prikazano, s katero funkcijo M

aktiviramo določeno vretensko glavo.

Tabela 5.2: Prikaz določenih funkcij M za aktiviranje vretenske glave

Funkcija M Aktivirana vretenska glava

M31 1

M32 2

M33 3

M34 4

M35 5

M36 6

Z namestitvijo stikala za preklapljanje revolverja smo tako omogočili operaterju stroja, da

lahko z njegovo uporabo hitreje in varneje zamenja orodje na revolverju. Tipko smo tako

vgradili v bližino revolverja, to se pravi na zunanjo stran zaščitnih vrat ali na nadzorno

ploščo.

Page 59: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

48

6 ZAGON MOTORJA IN ZAGON REVOLVERJA

6.1 Zagon motorja

Pri zagonu motorja smo najprej povezali elektromotor po električnem načrtu. Najprej

priklopimo ozemljitve in nato močnostni del iz regulatorja na motor. Pri priklopu je bilo

važno, da smo priklopili pravilno fazno zaporedje. To namreč vpliva kasneje na samo smer

vrtenja motorja. Prav tako je pomembno fazno zaporedje pri motorjih, ki imajo ločen merilni

sistem od motorja, in sicer pri odčitavanju faznega zamika. Zadevo smo si zelo poenostavili

z uporabo konektorjev.

Nato smo priklopili še merilni sistem iz regulatorja na motor. To smo izvedli s kablom

DRIVE za Ethernet. Pri motorjih, ki imajo konektorje DRIVE CLiQ, je priklop merilnega

sistema izveden neposredno na elektromotor, brez dodatnih vmesnikov. Pri motorjih brez

konektorja DRIVE CLiQ pa potrebujemo vmesnik SME.

Ko smo imeli priklopljeno vse po električnih načrtih, smo izvedli konfiguracijo priklopljenih

komponent na krmilniku NCU. Najprej smo aktivirali branje topologije za celoten sistem, ki

je priklopljen na krmilnik NCU. Pri tem se v konfiguracijo prečitajo vsi regulatorji,

elektromotorji in merilni sistemi. Nato smo morali vsakemu motorskemu regulatorju, ki je

priklopljen na krmilnik NCU, določiti, kateri tip motorja in merilnega sistema je priklopljen

nanj. V veliko pomoč so nam bile že vnaprej pripravljene knjižnice z raznimi motorji ali

merilnimi sistemi. Pri izbiri določenega komponente se pod parametre avtomatsko prepišejo

parametri, ki so pomembni za to komponento [12].

6.2 Zagon revolverja

Pri zagonu revolverske glave smo najprej demontirali vretensko glavo. Nato smo v sliki HMI

preverili položaj revolverja, ali je bil v poziciji za spindel ali poziciji za revolver. Nato smo

s preklapljanjem med položajem spindel in revolver preverili, ali se nam je izvajal

hidravlični preklop pogonske gredi in ali smo dosegli oba končna položaja, ki smo ju

nadzirali s senzorji.

Page 60: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

49

Sledilo je nastavljanje ničelne točke revolverja. Vizualno smo preverili pozicijo pogonske

gredi. Na sami gredi je označba, ki je morala biti pokrita z označbo na ohišju revolverske

glave. Če sta bili označbi zamaknjeni, smo si pomagali s posebnim orodjem „Leermeister“

nastaviti to pozicijo, da sta bili označbi pokriti ena z drugo. Po nastavitvi pozicije

revolverske glave smo odčitali pozicijo merilnega sistema in vrednost vpisali pod parametre

za parametriranje motorja [13].

Nato smo še odčitali in nastavili pozicije odmaknjenosti referenčnega signala od ničelne

točke merilnega sistema. Za to nastavitev smo si pripravili poseben podprogram, ki se

aktivira vedno, kadar je pozicija referenčnega signala izgubljena. Za aktiviranje

podprograma za iskanje referenčne pozicije smo si pomagali s polavtomatskim delovnim

načinom (MDA). Ko smo odčitali vrednost pozicije za referenčno točko, smo to vrednost

vpisali v vnaprej pripravljeno spremenljivko v sliki HMI. Pri naslednji aktivaciji revolverja

v avtomatskem ali polavtomatskem načinu se bo revolver zavrtel do referenčnega signala in

nato nazaj na ničelno točko za vrednost, ki smo jo vpisali v spremenljivko.

Na koncu smo še preverili vrtenje revolverja na vse ostale pozicije vretenskih glav.

Page 61: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

50

7 SKLEP

V diplomski nalogi smo opisali postopek avtomatizacije revolverske glave stroja CNC z

asinhronskim motorjem. Pri projektu sem sodeloval od samega začetka, ko se je zadeva

konstruirala, pa vse do zagona. Tako sem sodeloval pri risanju in načrtovanju elektro

vezalnih shem, kot tudi pri izbiri elektro komponent in revolverske glave. Pomagal sem tudi

pri razvoju programa za krmiljenje revolverske glave. V diplomi smo zelo podrobno

predstavili strojno opremo, ki smo jo uporabljali na projektu (krmilnik, HMI, nadzorno

ploščo, razne elektro komponente…), ter opisali postopke, ki so bili potrebni za zagon

revolverske glave. Prav tako smo opisali še del programa PLK za krmiljenje revolverske

glave.

PLK program je bil na začetku narejen kot nekakšna osnovna verzija, katera je zadostovala

samo za premikanje revolverske glave. Kasneje smo program dodelali z raznimi varnostnimi

funkcijami, ki so namenjene za varno preklapljanje revolverske glave med avtomatskim kot

tudi ročnim načinom gibanja. Program PLK smo nadgradili in razvili do te mere, da lahko

uporabimo en blok FC za vse tipe revolverskih glav, ki imajo šest ali osem vretenskih glav.

V programu spremenimo samo eno vhodno spremenljivko in ta je, kolikšno je število

vretenskih glav na revolverski glavi.

Da lahko operater lažje upravlja s strojem, smo prav tako nadgradili tudi menije v vmesniku

človek-stroj. Dodali smo tudi tri položajna stikala za ročno preklapljanje revolverske glave.

Na željo kupca je seveda možna tudi kasnejša nadgradnja še nekaterih stvari.

Dandanes je na tržišču izdelovalcev strojev zelo velika konkurenca. Za izdelavo določenega

tipa stroja je potrebno izpolniti zelo veliko normativov, kot so na primer hitrost obdelave

izdelkov, stabilnost stroja, lahko in dostopno servisiranje stroja in tako naprej. Našo nalogo

ocenjujemo kot uspešno, ker smo z uporabo revolverske glave dosegli cilj, ki smo si ga na

začetku zadali. Z uporabo revolverske glave smo tako dosegli zelo hitro in natančno izdelavo

izdelkov. S tem smo postali zelo zanimivi za potencialne kupce in konkurenčni drugim

proizvajalcem. Kot tudi vse stvari, ima tudi revolverska glava slabo stran. Le ta je, da lahko

uporabimo največ dve revolverski glavi, ki sta postavljeni ena zraven druge in tako

Page 62: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

51

obdelujemo največ dva kosa istočasno. Problem se pojavi pri vrtenju revolverskih glav. Tako

v primeru, kadar želimo obdelati več kosov istočasno, revolverske glave ne pridejo v poštev

in moramo iskati drugačno rešitev.

Pri zagonu nismo imeli velikih problemov, ker smo se na projekt dobro pripravili. Če pa so

se pojavili kakšni manjši problemi, smo jih poskušali sproti odpraviti. Ker smo projekt dobro

opravili, sedaj ta naprava že deluje in je vključena v proizvodni proces.

Page 63: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

52

LITERATURA

[1] Sauter, Produktinformation PI 25.3, Werkzeug-Kronenrevolver, november 2015,

internetna stran.

Dostopno na: Produktinformation PI 25.3 Werkzeug-Kronenrevolver 0.5.170.xxx [10. 4.

2016].

[2] Senčar, Uporaba sodobnih CAD/CAM metod pri načrtovanju in obdelavi

elektromehanskih postrojen, avgust 2008, internetna stran.

Dostopno na: Uporaba sodobnih CAD/CAM metod pri načrtovanju in obdelavi [10. 06.

2016].

[3] Siemens, SINUMERIK 840D sl type 1B, NCU7x0.3 PN manual, junij 2014, internetna

stran.

Dostopno na: NCU 7x0.3 PN, NCU 7x0.3B PN - Siemens Industry Online Support [14. 3.

2016].

[4] Siemens, SINUMERIK 840D sl/840Di sl Operator Components and Networking, junij

2009, internetna stran.

Dostopno na: Manual Operator Components and Networking - Industry Online Support [4.

11. 2014].

[5] Hans Berger, Automating with SIMATIC, Nuremberg, oktober 2003.

[6] Eplan, Eplan electric P8 Getting Started, junij 2006, internetna stran.

Dostopno na: Getting Started [4. 5. 2016].

[7] Siemens, Maschinensteuertafel MCP 483, april 2004, internetna stran.

Dostopno na: http://www.docs-engine.com/pdf/1/maschinensteuertafel.html [15. 5. 2016].

[8] J. Ritonja, Industrijska krmilja, Strojna in programska oprema krmilnikov S7-300, FERI,

Maribor 1999.

Page 64: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

53

[9] Siemens, HELP aplikacija v programu SIMATIC Manager, april 2016.

[10] Hans Berger, Automatisieren mit STEP 7 in AWL, Nürnberg 1998.

[11] Hans Berger, Automating with STEP7 in LAD and FBD, Nuremberg 2001.

[12] Siemens, DoConCD, SINUMERIK_SINAMICS_09_ 2009.

[13] Siemens, SINUMERIK 840D sl/828D Grundfunktionen, Funktionshandbuch, marec

2010, internetna stran.

Dostopno na: SINUMERIK 840D sl/828D Grundfunktionen - Industry Online Support [4.

11. 2014].

Page 65: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali

Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z asinhronskim motorjem

54

PRILOGA

A.1 Podatki o študentu

Naslov: Danijel Pepelnik

Laporje 10

2318 Laporje

Naslov el. Pošte: [email protected]

Rojen 21.10.1983

Izobraževanje: 1990-1998 Osnovna šola Laporje

1998-2003 SERŠ Maribor

2004-2008 FERI, Visokošolski strokovni študijski program

Elektrotehnika, smer Elektronika

Zaposlitev: 2008- Unior d.d.

Page 66: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali
Page 67: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali
Page 68: Danijel Pepelnik: Avtomatizacija revolverske glave stroja CNC z ... · 3 SINUMERIK 840D SL (SOLITION LINE) 3.1 Stroj CNC in program CNC Prvi stroji NC (Numerical Control) so nastali