關于一種電動刀架的調試與安裝

周 寧

沈陽機床股份有限責任公司沈一車床廠，遼寧 沈陽 110142

現代工業生產中數控機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。電動刀架就是應用在數控車床上的最簡單的一種自動換刀裝置，安裝與調試電動刀架，涉及到“電氣、軟件參數設置、PLC程序編制”等多方面的工作，本文以SINUMERIK 802C base line數控系統連接四工位電動刀架為例，詳細闡述在安裝與調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數控系統的連接與調試

對SINUMERIK 802C base line數控系統的簡介：“SINUMERIK 802C base line是專門為中國數控機床市場開發的經濟型CNC控制系統，在國內的經濟型數控機床上得到廣泛的應用。”SINUMERIK 802C base line數控系統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。主電路為電機運行的動力電路，控制電路則對電機的正反轉，自鎖，變速起到控制作用的。電動刀架的機械部分利用電機正轉完成刀架換位的操作，通過電機的反轉完成在刀架成功換位之后的鎖緊工作。控制電路具體為：“刀架內部4個偵測當前刀位的開關(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，另一個反轉，直接控制正反轉接觸器線圈 ”。

1.2 PLC程序介紹

PLC叫做可編程控制器，目前市場應用的可編程控制器種類繁多，但是構成原理大致相同，都是通過計算機技術實現其功能，設計上也采用了計算機的結構，組成硬件包括：CPU、RAM、ROM、I/O設備和接口等，并包含了 “A/D、D/A、高速計數、高速脈沖、PID控制、模糊控制、位置控制、網絡通信以及物理量轉換”等高級模塊。因為PCL以計算機技術為核心，因此PLC的各種功能主要還是通過軟件來調用實現。隨著現代科技的不斷發展，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中得到擴展和應用，使可編程控制器在功能和使用的空間得到了很大的擴展，因此在為可編程控制器進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內置了PLC程序的常用功能，因此，對于配備了SINUMERIK 802C base line數控系統的數控機床，PLC程序特別適用。工作人員在使用時，僅需要對PLC程序的相應模塊做相應的參數修改，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機床參數決定鎖緊時間）、檢查刀架中刀位準備情況的反饋監控、換刀流程監控（在一定時間內如果無法找到目標刀具，程序自動停止）、換刀時停止進給操作等功能。這里需要特別作出強調的是，西門子系統作為示例而提供的PLC程序中，已經將所有的輸入輸出都設置為需要經過濾波處理。所以，如果操作人員需要搭建適合實際工作情況的應用程序，也可以直接利用子程序庫中提供的I/O參數（輸入/輸出參數），而不需要源程序提供的濾波功能。

另外，該程序還能夠對刀架電機進行過載監測，但此功能需要操作人員激活才能在程序中應用。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控制器的輸入點與主電路中的斷路器常閉開關的輔助觸點進行物理連接；

2）對主程序調用進行修改。修改主程序中調用的刀架控制子程序，修改局部變量，用第1步中連接的I點替換原“OVload”變量的輸入點。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，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數控系統操作界面上點擊“診斷”，然后選擇“調試”，選擇“編寫PLC文本”， 編輯報警號“700028”的報警文本： “刀架電機過載，請檢查”，對MD14516[28]進行擴展設置，編寫操作人員對報警的響應程序和清除條件。

至此，PLC系統已經完成對刀架電機過載監控功能的激活操作，冷卻電機的監控的激活方法與以上設置和修改方法相同。

1.3 PLC參數設置

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用，并滿足操作人員更多的需求，因此為PLC系統設計了專門的PLC參數擴展功能，操作人員只要簡單的根據相應情況需求調用出相應的PLC參數并進行配置，即可以使該參數達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參數作出的設置如下表所示。

PLC參數設置一覽表

2 結論

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容，如機械、電氣連接、PLC編程等。由于涉及面過多，在工作中難免會出現設計上的紕漏、操作失誤或連接故障，因此工作人員需要在為數控機床安裝電動刀架前認真研究數控機床和電動刀架的機械結構，提出設計思路，并作出相關設計方案和預備方案。并且在給數控機床安裝電動刀架的過程中做到實時調試，互相配合，仔細分析電路結構及信號控制過程。在出現故障時，仔細分析和檢查故障現象，并可以根據故障現象準確快速的找出產生故障位置，迅速的完成故障排除并總結經驗，使當前和以后的工作可以順利的進行。

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