本文以SIEMENS 840D机床伺服轴全闭环改造为例，意在说明伺服参数调整及优化的重要性，并为SIEMENS 840D的参数调整提供一些参考。

随着中国汽车发动机制造行业的飞速发展，对发动机产品加工设备的要求越来越高，对机械加工产品的要求也越来越高，如缸盖的座圈孔、缸体缸孔等的加工，这些都必须用数控机床来完成。

我公司在2000年初引进了一批数控机床，其中大多配备SIEMENS 840D数控系统，现在，这些机床的部分功能已经满足不了实际生产的需要。另外，有的功能在机床运行中暴露出了一些问题，我们在日常维修作业中发现，西门子公司提供的标准配置数据不一定完全满足实际需要，对部分机床参数进行针对性的设定及调整，可以提高机床的性能，优化机床的配置，适应不断变化的生产需要。

参数的设定与调整

SIEMENS 840D数控系统的控制系统参数是由机床数据（MD）与设定数据（SD）组成，机床数据与设定数据的范围及其定义见表1所示。从表1中可以看出，机床数据主要由通用、特别通道和特别轴等机床数据构成；设定数据由通用、特别轴和特别通道设定数据组成。SIEMENS 840D数控系统数据的调整也就是对这些通用数据、通道数据、轴数据和设定数据的调整。

在对机床的参数进行调整前，有两个与数据调整有关的问题需要特别注意西门子数控系统的数据保护级别和数据输入的有效方式。

1.数据的保护级别

西门子数控系统共设了7个等级的数据保护级别（见表2），级别0最高，级别7最低，且高级别向下兼容低级别。在修改数据的时候，若设定的密码（Password）级别不够高，将无法修改某些特定的机床参数。具体修改密码的方法是在操作面板（0P）上依次按如下的软键：

Start up→Password→Set password，然后输入密码，再按OK键即可（见图1）。

2.数据的有效方式

SIEMENS 840D数控系统提供了多种有效的数据保护方式，具体采用哪种方式取决于所修改数据的参数类型。数据的类型及其生效的方式共有如下4种：

（1）Power on（of）生效方式是按机床的操作面板上的NCK RESET软键；

（2）NEW-CONF（cf）生效方式是按操作面板的Set MD active 软键或按操作面板的RESET键；

（3）RESET（re）生效方式是按机床控制面板的RESET键；

（4）IMMEDIATE（im）生效方式是当数据输入后立刻生效。

应用实例

CROSS HULLER专机采用的是SIEMENS 840D系统，由20个工位组成，工件的传送机构及搬运机械手各轴由主机单独控制，其他工位与主机之间通过Profibus协议进行数据通信。工件传送驱动采用西门子SIMODRIVE 611D交流驱动装置，电动机采用西门子IFK7交流伺服电动机，电动机内置绝对值编码器以实现位置控制。

电动机与负载之间通过一个转矩限制器实现过载保护，转矩限制器与丝杠相连，当负载超过设定负荷时，转矩限制器能自动将电动机与丝杠脱开，避免发生碰撞。此输送机构的位置控制为半闭环控制，当电动机编码器损坏或传动端丝杠出现故障时，实际位置机床根本无法知晓，这样就大大增加了碰撞事故的可能性。

我公司计划将此传送机构的位置控制方式改进为闭环控制：在丝杠端增加一个绝对位置编码器；传送机构运动丝杠旋转时，这个编码器能知道丝杠实际走的位置，并与电动机编码器的位置进行比较；当两个位置偏差超过设定值，机床停机并出现位置偏差报警。具体参数调整步骤如下（见图2）：

1. MD 30200定义此轴编码器数量：由1置2；

2. MD 30240（1）增加的编码器类型：由0置4（Enadt接口）；

3. MD 31000（1）线性测量系统：由1置0（若是光栅则为1）；

4. MD 34200（1）回参考点方式：由3置0；

5. MD 31020（1）编码器每转标记：由2置1；

6. MD 1030直接测量系统实际值采集配置：由0置8（带Endat接口的绝对编码器）；

7. MD 1038编码器序列号:输入编码器序列号；

8. MD 1791由0置16（Endat接口）。

这样，通过对传送机构轴参数的配置就实现了传送杆的位置全闭环控制。经过一段时间的观察，运行效果很好，故障率大大降低，并且完全避免了碰撞事故的发生。

结语

本文以SIEMENS 840D机床伺服轴全闭环改造为例，分析说明了机床参数优化的重要性，并简要介绍了机床参数的分类及设定方法，在机床参数调整上对其他数控系统具有一定的借鉴意义。