周 寧

沈陽機(jī)床股份有限責(zé)任公司沈一車床廠，遼寧 沈陽 110142

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)控機(jī)床一般帶有自動換刀裝置，才能在裝夾一次工件后，完成大部分，甚至是所有加工工序。這種幾乎是一次成型的加工方式不但提到了加工效率，還有效降低了工作中多次做工件安裝操作所引起的誤差。電動刀架就是應(yīng)用在數(shù)控車床上的最簡單的一種自動換刀裝置，安裝與調(diào)試電動刀架，涉及到“電氣、軟件參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制”等多方面的工作，本文以SINUMERIK 802C base line數(shù)控系統(tǒng)連接四工位電動刀架為例，詳細(xì)闡述在安裝與調(diào)試電動刀架過程中用到的具體方法。

1 電動刀架與SINUMERIK 802C base line數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試

對SINUMERIK 802C base line數(shù)控系統(tǒng)的簡介：“SINUMERIK 802C base line是專門為中國數(shù)控機(jī)床市場開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CNC控制系統(tǒng)，在國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上得到廣泛的應(yīng)用?！盨INUMERIK 802C base line數(shù)控系統(tǒng)可以十分方便的與四工位、六工位、八工位的電動刀架十分方便連接。

1.1 電動刀架安裝與調(diào)試過程中的電氣連接

電氣線路包括兩部分：主電路與控制電路。主電路為電機(jī)運(yùn)行的動力電路，控制電路則對電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，自鎖，變速起到控制作用的。電動刀架的機(jī)械部分利用電機(jī)正轉(zhuǎn)完成刀架換位的操作，通過電機(jī)的反轉(zhuǎn)完成在刀架成功換位之后的鎖緊工作?？刂齐娐肪唧w為：“刀架內(nèi)部4個偵測當(dāng)前刀位的開關(guān)(霍爾元件)信號輸入到PLC，低電平有效，由于是OC門輸出，為了得到高電平，每個傳感器連接了1.8 kfl 的上拉電阻，也可以通過中間繼電器將低電平有效轉(zhuǎn)換成高電平有效，但增加了成本。PLC的輸出連接了兩個中間繼電器，一個正轉(zhuǎn)，另一個反轉(zhuǎn)，直接控制正反轉(zhuǎn)接觸器線圈 ”。

1.2 PLC程序介紹

PLC叫做可編程控制器，目前市場應(yīng)用的可編程控制器種類繁多，但是構(gòu)成原理大致相同，都是通過計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其功能，設(shè)計上也采用了計算機(jī)的結(jié)構(gòu)，組成硬件包括：CPU、RAM、ROM、I/O設(shè)備和接口等，并包含了 “A/D、D/A、高速計數(shù)、高速脈沖、PID控制、模糊控制、位置控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及物理量轉(zhuǎn)換”等高級模塊。因?yàn)镻CL以計算機(jī)技術(shù)為核心，因此PLC的各種功能主要還是通過軟件來調(diào)用實(shí)現(xiàn)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，梯形圖、助記符語句表語言、流程圖語言（SFC）甚至BASIC等高級語言不斷在可編程控制技術(shù)中得到擴(kuò)展和應(yīng)用，使可編程控制器在功能和使用的空間得到了很大的擴(kuò)展，因此在為可編程控制器進(jìn)行編程時要充分的利用這一有利條件。

SINUMERIK 802C base line甚至在出廠配置中就已經(jīng)內(nèi)置了PLC程序的常用功能，因此，對于配備了SINUMERIK 802C base line數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，PLC程序特別適用。工作人員在使用時，僅需要對PLC程序的相應(yīng)模塊做相應(yīng)的參數(shù)修改，就可以完成不同的功能。刀架控制是通過PLC程序中的一個子程序模塊完成的，該模塊所提供的功能非常豐富，包括換刀時手動/自動方式的切換、刀架鎖緊檢查（由PLC機(jī)床參數(shù)決定鎖緊時間）、檢查刀架中刀位準(zhǔn)備情況的反饋監(jiān)控、換刀流程監(jiān)控（在一定時間內(nèi)如果無法找到目標(biāo)刀具，程序自動停止）、換刀時停止進(jìn)給操作等功能。這里需要特別作出強(qiáng)調(diào)的是，西門子系統(tǒng)作為示例而提供的PLC程序中，已經(jīng)將所有的輸入輸出都設(shè)置為需要經(jīng)過濾波處理。所以，如果操作人員需要搭建適合實(shí)際工作情況的應(yīng)用程序，也可以直接利用子程序庫中提供的I/O參數(shù)（輸入/輸出參數(shù)），而不需要源程序提供的濾波功能。

另外，該程序還能夠?qū)Φ都茈姍C(jī)進(jìn)行過載監(jiān)測，但此功能需要操作人員激活才能在程序中應(yīng)用。操作人員激活此功能需要完成以下3個步驟，集體操作如下：

1）繼電器與PLC控制器的電路連接。將PLC控制器的輸入點(diǎn)與主電路中的斷路器常閉開關(guān)的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行物理連接；

2）對主程序調(diào)用進(jìn)行修改。修改主程序中調(diào)用的刀架控制子程序，修改局部變量，用第1步中連接的I點(diǎn)替換原“OVload”變量的輸入點(diǎn)。修改局部變量ERR4，用未占用的“用戶報警位”替換變量ERR4的輸出點(diǎn)，比如建立報警號為 700028的變量V16000003.4；

3）為此功能編寫用戶報警程序。在PLC數(shù)控系統(tǒng)操作界面上點(diǎn)擊“診斷”，然后選擇“調(diào)試”，選擇“編寫PLC文本”， 編輯報警號“700028”的報警文本： “刀架電機(jī)過載，請檢查”，對MD14516[28]進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)置，編寫操作人員對報警的響應(yīng)程序和清除條件。

至此，PLC系統(tǒng)已經(jīng)完成對刀架電機(jī)過載監(jiān)控功能的激活操作，冷卻電機(jī)的監(jiān)控的激活方法與以上設(shè)置和修改方法相同。

1.3 PLC參數(shù)設(shè)置

西門子公司為了使公司提供的示例PLC程序可以在更多的場合得到應(yīng)用，并滿足操作人員更多的需求，因此為PLC系統(tǒng)設(shè)計了專門的PLC參數(shù)擴(kuò)展功能，操作人員只要簡單的根據(jù)相應(yīng)情況需求調(diào)用出相應(yīng)的PLC參數(shù)并進(jìn)行配置，即可以使該參數(shù)達(dá)到操作人員的要求從而使整個程序滿足操作人員的個性化要求。例如：為了完成對4工位簡易霍爾刀架的連接，需要對PLC參數(shù)作出的設(shè)置如下表所示。

PLC參數(shù)設(shè)置一覽表

2 結(jié)論

安裝電動刀架的流程雖然簡單，但卻涉及到多方面的知識和內(nèi)容，如機(jī)械、電氣連接、PLC編程等。由于涉及面過多，在工作中難免會出現(xiàn)設(shè)計上的紕漏、操作失誤或連接故障，因此工作人員需要在為數(shù)控機(jī)床安裝電動刀架前認(rèn)真研究數(shù)控機(jī)床和電動刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提出設(shè)計思路，并作出相關(guān)設(shè)計方案和預(yù)備方案。并且在給數(shù)控機(jī)床安裝電動刀架的過程中做到實(shí)時調(diào)試，互相配合，仔細(xì)分析電路結(jié)構(gòu)及信號控制過程。在出現(xiàn)故障時，仔細(xì)分析和檢查故障現(xiàn)象，并可以根據(jù)故障現(xiàn)象準(zhǔn)確快速的找出產(chǎn)生故障位置，迅速的完成故障排除并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使當(dāng)前和以后的工作可以順利的進(jìn)行。

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