陳先鋒(上海第二工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，上海 201209)

基于FB4實現(xiàn)SINUMERIK 840D雙通道NC程序的自動選擇

陳先鋒
(上海第二工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，上海 201209)

在數(shù)控加工過程中，尤其是多通道、多種零件程序協(xié)調(diào)的自動加工，往往要求自動選擇各個通道的加工程序，這樣能夠減少人為干涉，從而降低加工中出錯的概率。介紹了在SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中如何通過FB4基本PLC實現(xiàn)雙通道零件程序的自動選擇。

SINUMEIRIK 840D；雙通道；程序自動選擇

0 引言

國內(nèi)很多機床制造商在機床設(shè)計的過程中，很少把機床的加工現(xiàn)場和加工操作人員考慮進去，同時也沒有將系統(tǒng)功能完全地應(yīng)用到機床上面，以簡化機床操作、降低故障率。在這方面，國外進口的很多機床就考慮得比較周全，在機床設(shè)計方面也比較合理。比如在數(shù)控加工過程中，由于現(xiàn)場的操作人員高強度的頻繁作業(yè)，有可能偶爾精力不集中，進而引發(fā)不當(dāng)?shù)牟僮?。因此，操作人員過多地干涉整個加工過程往往會導(dǎo)致加工過程的中斷，降低加工效率。嚴重的時候還有可能引起誤操作，導(dǎo)致加工工件報廢，或者機床、刀具損壞。所以對于數(shù)控加工過程要考慮到如何盡可能地降低操作人員的人為干涉，從而減少由于人為操作失誤而導(dǎo)致的故障或事故。尤其是一些關(guān)鍵的操作功能，如果機床制造商能夠考慮到現(xiàn)場的各種因素，把這種操作功能從操作人員手中解放出來，做成機床自動功能，如此一來既能夠簡化操作，也能進一步提高機床加工的安全性能。

某汽車底盤后橋切削加工專用機床，采用西門子SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)，機床有4個工位，其中工位1和工位2用來加工零件A的粗加工、精加工工序；工位3和工位4用來加工零件B的粗加工、精加工工序。針對機床的這種加工要求，把機床配置為雙通道模式，在通道1中處理零件A的加工程序，同時在通道2中處理零件B的加工程序。通過面板上的按鈕功能自動選擇加工程序到通道1和通道2。

1 通道的基本概念

在數(shù)控系統(tǒng)中，通道可以理解成一個獨立的NCK（數(shù)控單元核心），也就是說通道包含獨立的NCK，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立的插補功能。數(shù)控系統(tǒng)中的機床軸、幾何軸、定位軸可以通過機床參數(shù)或零件程序分配到各個通道中。在指定的一個通道中，同一時刻只能有一個零件程序運行，每個通道能夠通過PLC進行控制，獨立運行零件加工程序。本文將介紹在SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)雙通道零件程序加工功能，以及通過PLC基本程序FB4實現(xiàn)通道中加工程序的自動選擇功能，從而提高機床的加工效率，且保證機床操作的安全性。

2 雙通道的配置

SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的雙通道功能除了需要硬件NCU版本的支持之外，由于它是屬于選件功能，所以還需要通過選件功能的機床參數(shù)激活，否則就不能使用多通道功能。激活雙通道功能后，可以實現(xiàn)機床數(shù)控系統(tǒng)的NC配置，通常按照機床級、通道級和幾何級來配置數(shù)控系統(tǒng)的軸功能。該案例中，某臺專用汽車底盤后橋切削加工機床，配置2個通道獨立加工運行零件程序，同時執(zhí)行加工動作互不干涉，兩個通道中分別配置X、Y兩個進給軸和一個主軸，其中進給軸通過SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)控制，而主軸通過變頻器驅(qū)動異步電機實現(xiàn)控制，不經(jīng)過SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)，其機床軸參數(shù)配置如表1所示。

表1 數(shù)控系統(tǒng)雙通道配置參數(shù)Tab. 1 The Parameters of dual-channe

在該機床中使用一個機床控制面板MCP、一個操作顯示單元OP，通過機床操作面板的切換通道，操作者即可以選擇機床面板控制通道1還是控制通道2。在PLC程序中調(diào)用2次FC19，處理機床控制面板MCP接口信號。

CALL "GP_HP" // FC19，處理機床控制面板MCP接口信號

CALL "MCP_IFM"

BAGNo :=B#16#1 //操作面板OP控制方式組1

ChanNo :=B#16#1 //操作面板OP控制通道2

SpindleIFNo:=B#16#0

FeedHold :=M0.0

SpindleHold:=M0.1

CALL "MCP_IFM" // FC19，處理機床控制面板MCP接口信號

BAGNo :=B#16#1 //操作面板OP控制方式組1

ChanNo :=B#16#2 //操作面板OP控制通道2

SpindleIFNo:=B#16#0

FeedHold :=M0.2

SpindleHold:=M0.3

3 NC加工程序的自動選擇

在SINUMERIK 840D的工具盤中，基本程序塊FB4“PI_SERV”可以用于在NCK區(qū)域中啟動一個程序?qū)嵗?wù)。比如某些程序需要實現(xiàn)特殊的功能，選擇一個加工程序，這種功能可以在NCK中通過PI服務(wù)來實現(xiàn)啟動。當(dāng)調(diào)用FB4，通過上升沿信號“Req”啟動一個任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行正常且沒有錯誤，則參數(shù)“Done”輸出為1，否則可以查看錯誤代碼確定錯誤類型。

機床能夠加工A、B兩種工件，每個工件需要經(jīng)過工位1和工位2的加工，其中工位1由通道1控制，工位2由通道2控制，工位1和工位2同時執(zhí)行不同的加工程序。用戶要求在加工工件A時，能夠通過開關(guān)1自動選擇第1組程序（CH1LMPF. MPF和CH2RMPF. MPF）自動分別加載到通道1和通道2的程序運行區(qū)；能夠通過開關(guān)2自動選擇第2組程序（CH11L.MPF和CH22R.MPF）自動分別加載到通道1和通道2的程序運行區(qū)。對于用戶的這個功能可以通過FB4自動加工程序選擇來實現(xiàn)。

首先，在數(shù)控機床的PLC項目程序下建立數(shù)據(jù)塊DB199“mpf1select”、DB299“mpf2select”用于存儲加工程序的路徑及程序名稱。在DB199、DB299中分別申明相應(yīng)的變量，并賦初始值，保存數(shù)據(jù)塊并下載到數(shù)控系統(tǒng)的PLC中，如圖1所示。

圖1 申明數(shù)據(jù)塊的變量Fig. 1 Variables in data block

然后在PLC程序中新建一個用戶功能FC199，調(diào)用FB4實現(xiàn)零件程序的自動選擇。FB4的調(diào)用及參數(shù)分配如下：

CALL "PI_SERV" , DB109

Req :=I87.6 //分別賦值第1組/第2組加工程序的選擇開關(guān)

PIService:="PI".SELECT

Unit :=1 //分配通道1/通道2

Addr1 :="mpf1select".mpf1path //通道1/通道2加工程序的存儲路徑

Addr2 :="mpf1select".mpf1name //通道1/通道2加工程序的名稱

Addr3 :=

Addr4 :=

WVar1 :=

WVar2 :=

WVar3 :=

WVar4 :=

WVar5 :=

WVar6 :=

WVar7 :=

WVar8 :=

WVar9 :=

WVar10 :=

Error :=M210.0

Done :=M210.1

State :=MW212

4 結(jié)論

在機床中有一個SWITCH的切換開關(guān)，連接到I87.6和I87.7兩個輸入點，開關(guān)撥到左邊接通I87.6，選擇第1組加工程序，分別加載到通道1和通道2；開關(guān)撥到右邊接通I87.7，選擇第2組加工程序，分別加載到通道1和通道2。按下機床控制面板MCP上“CYCLE START”通道1和通道2的程序，并同時開始運行執(zhí)行加工動作。通過對機床在這種設(shè)計上的修改，可使機床操作人員只需簡單地選擇SWITCH的切換開關(guān)，然后按下程序運行的啟動按鈕，就可以實現(xiàn)所要求的程序加工。這樣就簡化了現(xiàn)場操作人員的動作，從而在更大限度上降低了現(xiàn)場操作人員由于精力分散而造成的機床故障。

[1] 陳先鋒, 何亞飛, 朱弘峰. SINUMERIK 840D/810數(shù)控系統(tǒng)功能應(yīng)用與維修調(diào)整教程[M]. 北京： 人民郵電出版社, 2010.

[2] SIEMENS. SINUMERIK 840D sl/840Di sl/840D/840Di/810D Functions Manual[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[3] SIEMENS. SINUMERIK 840DStart-Up, Programming and Maintaining[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[4] SIEMENS. SIMATIC S7-300 System Software and Standard Function[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[5] SIEMENS. SINUMERIK 840D NCU Configuring Manual[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

The Auto-selection of NC Program in Dual-Channel Based on FB4 for SINUMERIK 840D

CHEN Xian-feng
(School of Mechanical & Electronic Engineering, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, P. R. China)

In the CNC machining process, especially in the multi-channel and multi-part program coordinating automatic processing, often require the processing of each channel automatically selected the NC program. That can reduce the human intervention, thereby reducing the probability of faults in machine processing. The method to achieve the NC program auto-selection through FB4 in the SINUMEIRIK 840D CNC system is described.

SINUMEIRIK 840D; dual-channel; auto-selection

TP273

A

1001-4543(2012)01-0028-04

2011-06-07;

2012-02-07

陳先鋒（1979－），男，江西泰和人，博士在讀，主要研究方向為數(shù)控機床、伺服驅(qū)動，電子郵箱xfchen@meef.sspu.cn。

2009年度上海第二工業(yè)大學(xué)科研啟動基金（No.QD209014）