SIEMENS810/840D系統(tǒng)具有自動優(yōu)化功能，由驅動系統(tǒng)在負載狀態(tài)下自動測試和分析調節(jié)器的頻率特性，確保調節(jié)器的比例增益和積分時間常數(shù)。如果自動優(yōu)化的結果不夠理想，達不到機床最佳控制效果，在此基礎上需要進行手工優(yōu)化。

首先就SIEMENS810/840D自動優(yōu)化的具體步驟做一詳細介紹。

在優(yōu)化之前要使機床在JOG方式下，在如圖5畫面可以選Without PLC，這樣在優(yōu)化過程中PLC不生效。

圖5 840D自動優(yōu)化畫面

SIEMENS840D中PCU50軸優(yōu)化具體步驟：

1. 菜單→啟動→驅動/伺服軸→擴展→自動控制設置

2. 在自動控制設置窗口：設置好不帶PLC，上限、下限。

3. 按右側垂直菜單的啟動鍵，此時顯示“開始機械系統(tǒng)測量部分1” →確認

4. 按“程序啟動鍵”，電機正轉。然后顯示“開始機械系統(tǒng)測量部分2” →“確認”

5. 再次按“程序啟動鍵”，電機反轉。然后顯示“啟動當前控制的測量” →“確認”

6. 再次按“程序啟動鍵”。然后顯示“控制器數(shù)據(jù)開始計算” →“確認”

7. 窗口顯示：

8. 按右側垂直菜單的“保存”鍵，然后顯示“開始測量速度控制回路” →“確認”

9. 再次按“程序啟動鍵”。手動適當修改驅動參數(shù)1407。

自動優(yōu)化的結果并不一定是一個理想的結果，大部分情況下進行手工優(yōu)化。手工優(yōu)化一般是先利用自動優(yōu)化的結果，在原調節(jié)器比例增益和積分時間常數(shù)的基礎上，更好地確定調節(jié)器比例增益和積分時間常數(shù)。最后還要根據(jù)測量的結果設定各種濾波器控制數(shù)據(jù)，以消除驅動系統(tǒng)的共振點。

1. 速度控制環(huán)手動優(yōu)化

速度控制環(huán)優(yōu)化比例增益和積分時間常數(shù)兩個數(shù)據(jù)，先確定它的比例增益，再優(yōu)化積分時間常數(shù)。如果把速度調節(jié)器的積分時間常數(shù)MD1409調整到500ms，積分環(huán)節(jié)實際上處于無效狀態(tài)，這時PI速度調節(jié)器轉化為P調節(jié)器。為了確定比例增益的初值，可從一個較小的值開始，逐漸增加比例增益，直到機床發(fā)生共振，可聽到伺服電機發(fā)出的嘯叫聲，將這時的比例增益乘以0.5，作為首次測量的初值。

參考頻率響應是Kp(MD1407)和Tn(MD1409)優(yōu)化的最重要的方法。優(yōu)化后顯示的幅值(db)和相位圖1-6中，表示的是速度實際值是如何跟隨設定值的;0db表示實際速度和設定速度值是相同的幅值;0相位表明實際速度跟隨設定值具有最小的延時。手動優(yōu)化就是大量的、反復多次調整Kp(MD1407)和Tn(MD1409)數(shù)值，目的就是使頻率特性的幅值在0db處保持盡可能寬的范圍，而不出現(xiàn)不穩(wěn)定的振蕩情況，必要時也需要不斷調整濾波器參數(shù)進行優(yōu)化。

圖6 參考頻率響應圖

2. 位置控制環(huán)的優(yōu)化

位置環(huán)優(yōu)化主要是位置調節(jié)器的優(yōu)化。影響位置調節(jié)器的主要控制數(shù)據(jù)是它的伺服增益因子，因為系統(tǒng)的跟隨誤差與它有密切關系。調整位置調節(jié)器伺服增益因子的前提條件是速度調節(jié)器有較高的比例增益，因此速度調節(jié)器的優(yōu)化是位置調節(jié)器特性調整的基礎。

調整伺服增益因子的目標，應使系統(tǒng)的跟隨誤差達到最小。增加伺服增益因子可以減少系統(tǒng)的跟隨誤差，但是伺服增益因子不能調整得太大，否則會導致系統(tǒng)的超調，甚至出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。一般情況下，為了獲得較高的輪廓加工精度，應盡可能增大伺服增益因子。伺服增益因子在機床參數(shù)MD3220中設置。

優(yōu)化位置調節(jié)器最簡單的方法是觀察它的跟隨特性，當伺服增益系數(shù)改變時，在操作面板可以看到Following error(跟隨誤差)的變化，從中判斷伺服增益因子是否達到最佳。如圖7所示。

圖7軸服務畫面

通過對FANUC和SIEMENS系統(tǒng)速度環(huán)、位置環(huán)的調試，發(fā)現(xiàn)對機床參數(shù)的調整是一件復雜而繁瑣的工作，由于參數(shù)之間是相互影響的，需要反復的調試確定。參數(shù)優(yōu)化的好壞，決定加工效果。