数控机床电气设计数字化研究

2014-04-06刘洪强

制造技术与机床 2014年3期

刘洪强

(沈阳机床(集团)有限责任公司，辽宁沈阳 110142)

对于数控机床电气设计而言，主要工作就是绘制电路图、布局电气柜、编制和调试PLC 程序(如图1)。笔者根据德国培训内容，利用EPLAN Electric P8 2.0和S7-PLCSIM 这两款软件，结合HTC2535z 产品(国家专项“全功能数控双伺服动力刀架”子项目)，针对电气设计所涉及的这3 大块内容进行深入研究，最终实现Eplan 绘图规范化、国际化;电气柜内布局3D 化、简单化;PLC 程序仿真方便化、效率化。本研究可以大幅度提升电气设计的工作效率，且最大限度防止错误发生并减少损失，为实现电气设计的数字化指引方向。

1 电路图国际化、表格化研究

当前国内主要机床制造商绘制电路图普遍采用非专业的机械类制图软件AutoCAD，工作量大，容易出错，且缺乏统一规范。少数机床制造商应用EPLAN 软件，但该软件的高级功能未得到应用，无法真正的实现电气绘图的表格化、国际化。

HTC2535z 项目将电路图中的封面、导线定义的解释、设备标识的解释、参考标识的解释、目录、电缆总览、电缆图表、设备名称列表、设备连接图、端子连接图均制成表格，完成电气原理图的绘制后一键式自动生成所有表格，将原来在CAD 里做的工作，变为由EPLAN自动生成，使其更加准确、快捷;同时利用增补说明将图框做成统一规范;利用自动纠错的高级功能将原理图中的错误纠正，并将该项目做成基本项目模板，其他机床电气原理图均利用项目模板一键式功能生成上述所有表格。

1.1 基础表格的绘制

电路图中封面、导线定义的解释、设备标识的解释、参考标识的解释和目录属于基本表格，指导工人看懂原理图。

参考标识多数用直接输入文本的形式，此项目将其做成动态表格的形式可直接与其他基础表格一键式生成(如图2 所示)。

其他基础表格制作原则是简约、节约，如图3 目录所示。

1.2 工艺表格的绘制

电缆总览、电缆图表、设备名称列表、设备连接图、端子连接图为工艺表格。

电缆总览包含电缆长度、电缆规格、走线路径、电缆两端连接端子等信息(如图4 所示)。可方便电工连线及供应商报价。

电缆图表包含电缆长度、芯数、两端线号标记、所压端子类型、剥线长度等信息。可直接用于指导工人制作电缆(如图5 所示)。

设备名称列表包含机床所有电气设备名称列表，用于制作机床电气标识(如图6 所示)。

设备连接图和端子连接图用一个图表，包含柜内每个元件的每个端子连接目标等信息，该表格可用于自动生成设备间连线，工人可根据此表对柜内元件进行连线(如图7)。

1.3 统一图框标识

利用增补说明功能(如图8 所示)统一图框标识，使得图框更加规范化。

1.4 原理图纠错

原理图纠错对于基础项目而言十分重要。该功能国内电气设计人员很少用到，但国外电气设计人员用的较多。如图9 所示，通过系统自带的纠错功能找出原理图中的错误，可根据号码列中的错误代号在帮助中找到纠错的办法，形成规范的原理图。将完善好的电路图HTC2535z 作为基本项目，以为其他项目应用。

2 电气柜内设计三维化、自动化研究

EPLAN Electric P8 2.0 是把Eplan Cabinet 这个专门布局电气柜的3 维设计软件集成到EPLAN 里的一个创新版本，使得3D 布局电气柜更加直接、高效。

在该软件的布局空间→导航器→里可以直接从原理图中拖出原件到安装板上。如图10 所示为HTC2535z 的三维布局图。三维布局图完成后可直接生成如图11 所示的二维布局图，指导电气工艺人员安装电气元件。

另外Pro panel 软件也集成到EPLAN 中，能够对三维布局的电气柜进行自动布线，且能够自动导出线号等功能，直接输入打号机等设备，实现自动打号与电盘钻孔，达到设计与生产无缝链接的效果，使得电气设计更加智能化。通过以上内容最终实现电气的数字化设计与生产。

3 PLC 程序的仿真化、简约化研究

S7 -PLCSIM 是嵌于Step 7 中的一款专门进行PLC 仿真的软件。仿真软件提供了一个简洁的界面来监控PLC 中的变量，而不需要真正的PLC 硬件就可以完成程序的调试工作，避免由于PLC 程序逻辑错误造成的损失。通过PLC 程序仿真可以实现电气调试与机床安装同步或者提前进行，提高机床调试效率，为PLC 程序的仿真提供基础。

以伺服轴润滑为例，在实际机床上要求伺服轴每次润滑时间为30 s，每两次润滑之间的间隔时间为8 min。对这段程序进行仿真，为了节约时间，将润滑时间改为3 s，间隔时间改为8 s，对其进行仿真。I7.7为手动润滑按钮，Q34.5 为润滑泵，如图12、13 所示。