案例一：通過NC-PLC接口信號實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)手動控制

任務(wù)描述

某大型行車采用SINUMERIK 840D控制系統(tǒng)，實現(xiàn)四軸控制，其中縱向X1/X2為龍門結(jié)構(gòu)，橫向為Y1，垂直方向為Z1。原來行車控制完全在控制室通過西門子標(biāo)準(zhǔn)MCP面板實現(xiàn)，現(xiàn)在用戶要求能夠在操作現(xiàn)場通過一自制的手持操作盒實現(xiàn)行車的手動控制。要求能夠?qū)崿F(xiàn)軸的使能、軸的選擇、運行快速和慢速兩擋速度、急停功能。

現(xiàn)場手操控制行車運行任務(wù)說明：（1）將控制模式選擇開關(guān)打到“手操快速或慢速”擋，行車處于手操控制模式；（2） 旋轉(zhuǎn)復(fù)位急停按鈕，行車處于急停狀態(tài)；（3）按下使能按鈕，行車處于就緒狀態(tài)；（4）分別按下運行按鈕，可實現(xiàn)行車各軸的正負(fù)方向運行，松開運行按鈕，行車即停止運行；（5）運行按鈕為雙速按鈕，輕按和重按分別實現(xiàn)兩端運行速度，同時配合控制模式選擇開關(guān)的“手操慢速”和“手操快速”兩擋位；（6）將控制模式選擇開關(guān)打到“控制室”擋，行車處于控制室操作模式。

硬件配置與連接

功能要求需通過NC-PLC接口信號來實現(xiàn)，因此需增加一信號模塊?，F(xiàn)場的NCU為571.4（6FC5 357-0BB12-0AE0），可通過NCU上面X111接口（SIMATIC IM360接口）連接一個IM361模塊及一個SM信號模塊；也可通過X102接口（PROFIBUS DP接口） 連接一個遠(yuǎn)程從站單元及SM信號模塊。通過了解現(xiàn)場，用戶原來的系統(tǒng)并未使用IM361接口模塊，但是已經(jīng)有PROFIBUS DP的從站單元實現(xiàn)外部的輔助功能，只不過是剩余的點數(shù)不多。因此，從方便且節(jié)約的角度出發(fā)，可直接在PROFIBUS DP從站下面增加一SM321信號模塊（6ES7321-1BL00-0AA0），用于控制手持操作盒。

STEP 7程序?qū)崿F(xiàn)

在SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中，外部輸入輸出信號與NC之間的通信連接通路就是“接口信號”，通過接口信號可實現(xiàn)機床控制的功能，也可獲得數(shù)控系統(tǒng)運行的狀態(tài)。在該案例中，通過編程相應(yīng)的接口信號來實現(xiàn)用戶所需功能，圖1說明了外部信號與內(nèi)部接口信號如何通過STEP 7的PLC程序來實現(xiàn)。程序中涉及到的接口信號如下：手動控制模式：DB11.DBX 0.2；軸的負(fù)方向運行：DB31-34.DBX 4.6；軸的正方向運行：DB31-34.DBX 4.7；軸的進給倍率：DB31-34.DBB 0；軸的快速倍率修調(diào)：DB31-34.DBX 4.5；軸的脈沖使能：DB31-34.DBX 21.7；軸的控制使能：DB31-34.DBX 2.1；軸的測量系統(tǒng)：DB31-34.DBX 1.5；軸準(zhǔn)備好信號：DB31-34.DBX 93.5；進給倍率激活：DB21.DBX6.7；快速進給倍率激活：DB21.DBX6.6；急停接口信號：DB10.DBX 56.1；急停響應(yīng)接口信號：DB10.DBX 56.2。

案例二：換刀不到位卡刀的故障維修

故障現(xiàn)象

自動換刀時刀套無法送到位，刀具先夾緊。當(dāng)進行到自動換刀程序時，刀庫調(diào)刀程序開始運行，但頻繁卡刀，刀庫停止運行。3min后機床自動報警。

分析處理

FZ12W巨浪立式加工中心原來的數(shù)控系統(tǒng)是西門子810M系統(tǒng)，由于數(shù)控系統(tǒng)使用年限長，元器件老化且故障率高，須改造升級。上海寶歐工業(yè)自動化有限公司把該數(shù)控系統(tǒng)改造成FANUC 0I-MD全數(shù)字?jǐn)?shù)控系統(tǒng)，采用三軸聯(lián)動，刀庫是啄木鳥系列刀庫，每把刀具上的機械刀臂是獨立的，共20把刀具和機械臂。機床的換刀過程是：當(dāng)執(zhí)行M6和T代碼時，程序會調(diào)用O9000的刀庫宏程序，通過O9000的程序自動判斷當(dāng)前主軸刀具狀況，并作出相應(yīng)的邏輯判斷進行換刀動作：刀具松開、刀盤向下并吹氣、刀臂返回、譯出所要的T碼、更換當(dāng)前T碼、執(zhí)行T碼并刀臂送入、刀盤向上并主軸旋轉(zhuǎn)、主軸定向（刀具定向過程是X 6.1信號是高、低、高）、刀具夾緊。由上述故障查報警知是換刀時間超出。經(jīng)檢查，故障是由于機械控制部分過于磨損導(dǎo)致頻繁故障，這部分在主軸刀具定向的一個定向塊上，定向塊在裝刀過程中由于主軸是旋轉(zhuǎn)定向，所以長時間使用磨損量會增大，這樣就會出現(xiàn)定向的信號誤動作，造成刀具未到位就提前夾緊，使刀具無法送到位，換刀就會出現(xiàn)超時報警。更換定向塊設(shè)計到主軸的精度等系列問題，難度極大。為此只有在PMC程序方面解決這個問題，通過修改程序，已經(jīng)徹底把故障排除。