數(shù)控機床標準的配置為伺服軸+主軸。伺服軸控制各坐標的運動，主軸控制主軸的速度、位置。數(shù)控系統(tǒng)標準配置的數(shù)字主軸，由電源模塊、功率驅動模塊、主軸電機構成，具有控制精度高，動態(tài)響應好的特點。但在主軸功率大，對控制精度和動態(tài)響應要求不是很高的情況下，數(shù)字主軸就顯得成本太高。這是可以采用數(shù)控系統(tǒng)的“模擬主軸”功能。模擬主軸就是數(shù)控系統(tǒng)輸出模擬電壓信號，后級采用普通的交流變頻器和交流變頻電機來實現(xiàn)主軸控制。目前一般的數(shù)控系統(tǒng)中都具有“模擬主軸”功能，按不同品牌此功能有的作為標準配置，有的作為用戶選件定購。
鼠籠式交流異步電動機使用交流變頻器調(diào)速時，變頻器將外部交流電源變?yōu)橹绷�，�?jīng)過平滑濾波，在經(jīng)過逆變回路把直流變成不同頻率的交流電，使電機獲得無級調(diào)速所需要的電壓、電流、頻率。這種變頻器結構簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)較好。近年來隨著控制技術的發(fā)展，由矢量控制模式逐步取代了傳統(tǒng)的V-F控制模式，調(diào)速性能有了很大提高。同時由于功率器件質量穩(wěn)定，保護電路設計日趨完善，交流變頻器的可靠性相當不錯，已大量的進入工業(yè)和民用的領域。同時隨著變頻器技術的成熟，配套于變頻器的變頻電機也得到廣泛應用。變頻電機在調(diào)速性能特別是低速段性能大大優(yōu)于普通交流電機。為了保證在不同的轉速下的通風散熱，變頻電機中的風扇不是安裝在電機軸上由電機同步帶動，而是有獨立的電源供給風扇電機，這部分結構與數(shù)控用主軸電機是類似的。
HZ-073數(shù)控陶瓷切割機，采用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)控制。數(shù)控軸為X、Y、Z三個伺服軸。主軸采用日本三菱FR-A540變頻調(diào)速器+11KW先馬變頻調(diào)速電機，主軸未裝編碼器，802D數(shù)控系統(tǒng)用“模擬主軸”功能控制主軸。
西門子802D數(shù)控系統(tǒng)標準配置可帶4個伺服軸和一個主軸。此主軸可以是使用西門子1PH7主軸電機的數(shù)字主軸，也可以是模擬主軸(變頻器)。模擬主軸功能的實現(xiàn)不需另加軸卡之類的硬件。802D的配套驅動模塊SIMODRIVE
611UE可以在同一模塊上設定一個疊加軸。例如一個車床系統(tǒng)帶有兩個數(shù)字進給軸和一個模擬主軸，正好由一個611UE模塊實現(xiàn)。611UE的模擬輸出口用于輸出主軸速度給定。611UE上的數(shù)字輸出可用于模擬主軸的使能控制。WGS接口用于主軸編碼器作為速度反饋。611UE的模擬輸出采用8位D/A轉換器，模擬給定的最小當量為78 m V,因此802D的模擬主軸不適用于要求精確定位的場合。
系統(tǒng)連接如圖在802D數(shù)控系統(tǒng)中如所配置的PLC I/O點允許，也可采用PLC輸出點控制變頻器使能信號。即上圖中KA3.KA4由PLC直接控制。
在設計、連接電氣控制系統(tǒng)時需要注意抗干擾問題。系統(tǒng)可以采用浮地連接，但推薦采用共地連接。共地連接可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，前提是必須由良好的地。共地是指系統(tǒng)的24V電源的0V于保護地PE連接，浮地指電源0V與保護地PE斷開。良好的接地是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的保證。
使用模擬主軸時要特別注意的是變頻器到主軸電機的電纜應與信號電纜分開走線，且在電氣柜中的長度盡可能短。此電纜最好采用屏蔽電纜.611UE為變頻器提供的模擬信號應采用屏蔽電纜與變頻器連接，屏蔽網(wǎng)應在變頻器一端接地。在完成正確的連接之后，需對數(shù)控系統(tǒng)及變頻器作正確的配置。
首先在802D PCU中作參數(shù)設置。
機床數(shù)據(jù)MD11240=3或4。
按正常情況設定主軸數(shù)據(jù)：
MD30130、MD30240、MD32000、MD32020、MD35130、MD35130、MD36200等。
MD30110、MD30220的值，與攜帶軸（即主軸模擬信號輸出所在611UE驅動模塊的A通道，PROFIBUS地址為12或10）設為一致。
MD30134,指定802D模擬主軸控制的3種不同模式
1.雙極性主軸，正負10V,數(shù)字輸出O0.A伺服使能。
2.單極性主軸，0-正10V,數(shù)字輸出O0.A 伺服時能，O1.A旋轉方向。
3.單極性主軸，0-正10V,數(shù)字輸出O0.A CW使能，O0.1A CCW使能。
選擇何種方式由所帶變頻器對輸入信號的要求決定。我們選用的三菱FR-540A對應選擇第2種控制模式。
MD32250 輸出模擬值的百分數(shù)。
MD32260 1OV模擬值時對應的主軸最大轉速。（調(diào)節(jié)模擬接口）
參數(shù)MD32250、MD32260要在西門子專家級系統(tǒng)口令下設定的，設定完畢后必須刪除此口令，以免由于誤操作導致改動系統(tǒng)設定。
下一步設定西門子伺服驅動器611UE數(shù)據(jù)，打開61UE模塊上的的模擬信號輸出。
這時需要使用西門子專用工具軟件SIMOCOMU。將計算機的RS232串口與611UE的X471口連接，啟動SIMOCOMU軟件，選擇聯(lián)機方式，激活顯示濾波器DISPLAY FILTER,進入專家表，配置攜帶軸的相關參數(shù)。
P890=4
P922=104
P1007=編碼器線數(shù)，與主軸參數(shù)31020相同。
存儲數(shù)據(jù)上電復位后
P922=0
P915(8)=50103
P915(9)=50107
下一步設定變頻器參數(shù)。
在我們使用的三菱FR-A540變頻器中，主要參數(shù)按常規(guī)設定。要注意的幾個參數(shù)是：
Pr73 對應802D模擬主軸的第2種控制模式，設定為 0。
Pr79 操作方式設定為2 ，外部操作。
Pr903 此參數(shù)與Pr73參數(shù)相關，調(diào)整為10V時偏置100%。
對于我們的切割機和磨床，還有Pr250
停止方式選擇要設定。我們設定停止方式為：當啟動信號變?yōu)閛ff,經(jīng)過設定時間后輸出停止，電機依靠慣性停止方式。使停止動作與磨頭機械結構相適應，避免產(chǎn)生快速制動力矩。由于數(shù)控系統(tǒng)中對軸的加減速時間參數(shù)是同一個，不可能在數(shù)控中設定完全符合我們的主軸所要求的加減速時間常數(shù)，所以對主軸停車時的控制必須在變頻器側輔助實現(xiàn)。
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