：本文主要根据PROFIBUS-DP网络在POSMO A伺服电机控制系统中的应用，讲述了PROFIBUS-DP工业网络的组成及编程，PLC作为主站通过DP网络向智能电机传输控制信号，各智能电机作为PLC的从站，实现了整个系统的分布式控制，达到**定位的目的。
关键词：PROFIBUS-DP、伺服电机、POSMO A

1．SIMODRIVE POSMO A电机

    SIMODRIVE POSMO A是一种带有集成式变频器、定位控制器、可选变速箱以及PROFIBUS-DP通讯功能的智能电机。其驱动单元通过PROFIBUS DP进行通讯，因此可同时运行几个驱动系统。对于大型设备的安装，采用直线电源总线和通讯总线结构，可以显著减少所需电缆数量。另外，简单的连接器系统可保证在安装和维修方面节约大量成本。在SIMODRIVE POSMO A中，借助于SimoCom A可以多编程27个进给程序段。在编程之后，进给程序可以通过任何具有PROFIBUS能力的PLC启动，并且还可以进行编辑。其主要特点有：
    （1） 通过通讯总线和电源总线的有机统一，简化了机械结构。
    （2） 通过简单的通讯接口，即可集成在任何PROFIBUS-DP环境中。
    （3） 用户友好的功能块简化了使用STEP 7 在SIMATIC环境中的配置，只需提供GSD文件便可以作为从站。
    （4） 带有集成PROFIBUS地址开关和终端电阻的插入式连接盖，接线更换方便。
    （5） 可以通过PROFIBUS-DP和指示灯进行故障诊断。
    （6） 使用SIMATIC bbbeservice和路由以及通过DRIVE ES进行工程调试和远程诊断。符合全集成自动化理念，即联合通讯、配置和数据管理。
    （7）  采用SimoCom A，一种直观用户友好的调试工具，系统调试极其容易。

2．现场总线PROFIBUS-DP

    PROFIBUS-DP是经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系统和分布式I/O站以及现场设备之间的通信而设计，使用PROFIBUS-DP模块可取代价格昂贵的24V或0到20mA并行信号线。用于分布式控制系统的高速数据传输，其主要特点是小化的响应时间，高抗干扰性。

    PROFIBUS-DP使用物理层和数据链路层，这种精简的结构保证了数据的高速传输，特别适合PLC与现场分散的I/O设备之间的通信。直接数据链路映像程序DDLM提供对数据链路层的访问。用户接口规定了设备的应用功能、PROFIBUS-DP系统和设备的行为特性。PROFIBUS-DP特别适合于PLC主站与从站之间的主从方式，以及这两种方式的混合。

    PROFIBUS-DP用于设备级的高速数据传送，中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进行通信，多数数据交换是周期性的，除此之外，智能化现场设备还需要非周期性通信，以进行配置、诊断和报警处理。

    中央控制器周期地读取从设备的输入信息并周期地向从设备发送输出信息，总线循环时间必须要比中央控制器的程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供了强有力的诊断、保护、组态和配置功能，数据通信是由主站和从站进行监控的，具有同步和锁定功能。主站和从站的数据分三个阶段：参数化、组态和数据交换进行周期化传送。

3．控制系统组成

（1）组态主站和从站
    组态过程中应注意组态主站应该与实际硬件型号完全一致，否则造成PLC系统内部错误，组态站地址应与POSMO A中拨号开关设定从站地址相同，POSMO A的DP地址通过内置的拨号开关来设定，其高位为终端电阻。

图1：硬件组态及通信地址配置

（2） 程序编写
    1．建立数据块DB1，将数据块中的数据地址与从站中的PZD、PKW数据相对应。

    2．在OB1中调用SFC14和SFC15，完成从站数据的读写。周期性通信通过调用SFC14、SFC15直接访问PKW和PZD，数据交换快，实时性好。可以直接通过PROFIBUS-DP对电机进行实时控制，监控电机速度和位置。表1即为POSMO A的固定的报文结构：

表1：POSMO A报文结构

 
    3．对PZD的读写，通过PZD输出命令到从站控制电机的起动、停止及传输块的执行，读取PZD输入命令监控从站的工作状态，还可以通过触发传输块进行**定位，此过程中严格按照控制字的功能发送基本控制信号。例如点动1时将453F送到PZD1即可，PZD2的高位为块选择数值，下表2即为控制字各位的说明：

表2：控制字

表3：状态字

    4．对PKW的读写，通过PKW设置或读取重要参数。
    PKW一般为4个字，分别为PKE（参数表示符）、IND（参数从索引）、PWE（参数值高位）、PWE（参数值低位）。
    ① SFC15用于将数据写入PROFIBUS从站
    将DB1.DBX12.0开始的连续4个字写入从站，向从站发送读（写）参数请求。
DB1.DBW12—→ PKE_W1 
DB1.DBW14—→ IND_W1 

    ② SFC14用于读PROFIBUS从站的数据，读取所需要的重要参数
PKE_R1—→DB1.DBW0
IND_R1—→DB1.DBW2
PWE1_R1—→DB1.DBW4
PWE2_R1—→DB1.DBW6

    ③ W#16#100是硬件组态时PKW的起始地址
LADDER:硬件组态时PKW（或PZD）的起始地址。
RECORD：数据块（DB1）中定义的PKW（或PZD）数据区相对应的数据地址。
RET_VAL:程序块的状态字，可以以编码的形式反映出程序的执行状态和错误信息。
下图通过PKW设定电机速度，0Hex=0%,4000Hex=,在此我们设定P26=50：

图3：系统功能块调用

5、总结

    POSMO A电机结构紧密，适合高精度定位控制系统，特别是数控机床。安装、维修方便简洁，POSMO A智能电机功能强大，编程、调试和参数设定简单明了，采用人机对话的方式，用户可以很快灵活应用，其应用前景不可限量

：基于NumeripathCNC-800M系统的特性和被加工机件的结构特点，探讨了使用该系统编程的一些工艺处理方法和技巧。

1 CNC-800M系统的特性和被加工机件的结构、工艺特点

Numeripath CNC-800M是美国吉廷斯•路易思(Giddings&Lewislne．)公司使用在PC--50等镗铣加工中心上的一种计算机控制系统，其功能强大，控制**、方便，公制、时制尺寸模式可任选，分辨率为0．001mm(英制为0．0001”)。
该系统的特点可用坐标指令或增量尺寸指令；直接输入转速S、进给速度9(r/min或mm/min)的数值；可进行直线插补或圆插补；可原点偏移；系统中有加工程序存储器(PPS)，程序可通过穿孔纸带或操作键盘输入到PPS中，并可编辑，能存储1750个程序段，各轴向大可编程的数值为99999．999mm(英制为99999．9999”)；刀具长度可存人刀具存储单元，在编程中不必把刀具尺寸与零件尺寸相加；有99种刀具的长度和半径两个方向补偿功能；可自动或手动工作。
Numeripath CNC-800M系统主要用于壳体零件的加工，而壳体零件结构复杂、壁薄，被加工面多，精度要求高，生产周期长，加工量大，是机器和部件的基础零件。
壳体零件主要加工表面是一些精密平面和精密轴孔，通常平面的加工精度较易保证，而精度要求较高的支承孔，以及孔和孔、孔和平面之间的相互位置精度则不易保证，所以主要孔的加工是壳体加工考虑的重点，也是一般壳体加工的工艺特点。
壳体零件加工程序，比其它零件的加工程序要复杂得多，程序中要对零件加工的全部工艺过程、工序工步、走刀路线、刀具形状、切削参数、位移数据等，都必须有很详细的规定。编程人员必须对所用的机床和控制系统，以及各种指令代码格式都非常熟悉，具备必要的数学运算能力，而且还必须具备机械加工工艺知识和经验，能对零件加工的工艺过程作全面的分析和考虑。

2 编程技巧

2.1 工序相对集中
NumeripathCNC-800M系统控制的加工中心是可以实现钻孔、镗孔、铣削、铰孔、攻丝等加工的多功能自动机床，设备本身就是按工序集中、先面后孔、先基准后其它的加工原则设计的，编程时就要体现这个原则。壳体零件结构复杂，加工面多，而且要从多个方向完成加工，为了避免程序过长，方便操作，一般把加工一个方向上的所有要素作为一个程序，完成多部位、多要素加工。编程时合理采用工序集中的原则，可减少空程，提高效率。
对粗加工和半精加工，以提高效率为主，尽量按刀具集中工序，用一把刀加工完所使用该刀加工的部位，然后再换第二把刀，以减少换刀次数，减少空程时间；零件进行后的精加工，则以保证精度为主，尽量考虑按加工部位集中工序。
2.2 粗、精分阶段加工
壳体零件的毛坯一般为铸件，其总体加工方案可以有两种考虑：一种是毛坯经时效处理后直接上加工中心，先粗后精，全部在加工中心上完成，充分发挥机床的高效能；另一种是采用粗、精分阶段加工，粗加工在普通机床上加工，再转热处理时效，然后上加工中心进行精加工。
壳体零件一般内腔结构复杂，壁薄，容易产生变形，粗加工后进行时效，可以消除粗加工切削应力，减少变形，保证精密孔的精度质量；铸件毛坯误差大，加工余量不均匀，编程困难，不适宜在加工中心上加工；经粗加工的毛坯，余量较小，分布均匀，有利于编程，安排在加工中心自动加工，更能发挥自动设备的精密和高效的功能。因此，采用后一种方案，粗、精分阶段加工。这样处理，在当前数控机床较少的情况下，可减轻加工中心负担，有利于**设备的精度保持。
2.3 大孔高效粗加工
壳体一般有很多尺寸不同的的大轴孔，这些孔数量很多，结构不一，若按常规分粗镗、半精镗、精镗加工，则需要大量不同规格和品种的刀具，而且换刀频繁，增加了很多空程时间。如用原始的手工调整刀头的方法，则费时费工，效率低，质量也无法保证。编程时可以考虑以铣代镗，利用Numeripath CNC-800M系统的圆插补功能，只需选用很少的几种规格的圆柱铣刀，如**的高速切削刀具玉米铣刀，就可以完成所有较大孔的粗加工，非常经济高效。一般机壳上除部分小孔和深孔外，尺寸较大的孔都可以用这种方法。在加工同轴线上阶梯孔时，如果台肩比较大，精镗孔后再刮平台肩比较困难，且易划伤镗过的孔，出质量问题，这时，也可以采用以铣代镗。同样，在加工内环槽时，也可用此法，选择合适的片铣刀加工。
以铣代镗加工较大孔时，按经验采用“三圆弧插补法”铣内圆，刀具的切人、退出都用一段与孔圆相切的圆弧，避免孔过切，有利于保证加工质量。如图1所示少500mm内孔的加工，就采用“三圆弧插补法”，其中切深46mm，用φ80mm的玉米铣刀，刀具的切人、退出圆弧为R100mm。

图1   “三圆弧插补法”铣内圆

程序清单：
N10 G W500.0  （移动工作台准备上刀）
N20 G M6 T1 H1 F360 S350
N30 G Z M12
N40 G Xl00.0 Y-110.0  （位置1）
N50 G W-46.0    （进JJ46）
N60 G02 X Y-210.0 I100.0 J M3 CA2（圆弧切入，路径1-2）
N70 G02 X Y-210.0 IJ-210.0（加工φ500，路径3-3）
N80 G02 X Y-110.0 IJ-100.0（圆弧切出，路径3-4）

2.4  熟练掌握零位跟踪
Numeripath CNC-800M系统利用零位跟踪来控制共轴线轴(W/Z)，自动跟踪这两个轴的运动，并计算出轴相对零件基准点的位置。
Z轴通常选用主轴的端面为其基点，钻、铰、攻丝、扩孔、划窝等加工一般采用Z轴运动完成，这一过程中刀具受力主要是轴向力，径向尺寸较小，用Z轴方便且高效。
W轴基点是零件上的一个面，通常是一个较大的端面，镗、铣等加工一般采用由W轴运动完成，即主轴轴向不动，零件移动，保证刀具的刚度，从而保证孔的形状精度。
W/Z轴表示主轴端面和零件基准面间的相对距离，除实际距离外，还受刀具补偿指令H和原点偏移指令P影响。当W/Z为正时，表示刀尖至零件基准面间的距离，为负时，表示刀尖进入零件基准面间的距离。
零位跟踪的W指令和Z指令是编程中的一个重点和难点，不易掌握，下面用图2来对照说明不同的W指令和Z指令产生的机床运动结果，以便于正确理解W指令和Z指令的作用。该理解方法在培训现场编程过程中使用，效果显著。

图2  不同W和Z指令运动结果对照
程序清单：
             （找正，定基准）
N10 G X Y W+250.0P Tl H1（选择刀具）
N20 G Z Ml6 M12    （装刀)
N30 G W+1.0    （移动工作台，留空1）
N40 G1 W-75.0FSM3    （工进75）
N5O G W+1.0    （移动工作台，留空1）
N60 G Y    （主轴箱上移)
N70 G P-125.0Z+1.0H1    （进刀）
N80 G1 W-75.0    （工进75）
N90 G W+250.0 P    （工作台后退）
N100 G Z Ml2    （卸刀）
N110 G W P T H M6    （复位，结束）
2.5  精密孔的精加工
精密孔的精加工，一般用在对刀仪上调好尺寸的精镗刀加工，而小孔用绞刀绞成，大孔用数孔镗头。NumeripathCNC-800M系统支持的数孔镗头属于机床重要附件，常见的为CH系列，如CH-8、CH-16等。数孔镗头装在主轴套筒上，由系统的计算机控制，利用W轴(机床工作台)的线性运动和Z轴(刀具的径向运动)进行加工。
加工同轴线上的几个精密孔时，为了保证同轴度，有意安排手动换刀，而不自动换刀，以避免自动换刀时坐标变化，消除重复定位误差。
加工孔距精度要求较高的一组孔时，为了提高定位精度，可采用单向定位编程法。以避免机床传动系统误差或测量误差对定位精度的影响；同时，移位速度要低，以减小惯性对定位的影响。

3 结论

以上介绍了使用Numeripath CNC-800M系统编程的一些工艺处理和编程技巧，采用这些方法，可以简化程序、减少空程时间、减少刀具数量，有利于充分发挥系统的效率。