數控雙伺服動力刀架的PLC程序研究

摘 要：伺服動力刀架是車床及車削中間的中心功用部件?！笆濉眹覈乐貙ｍ棥叭τ脭悼仉p伺服動力刀架”課題研討的首要意圖是完成雙伺服動力刀架系列化和國產化，進而進步中國數控機床及關聯配備的全體制作才能，推進國產數控機床功用部件的開展與進步。文章分換刀與刀位的介紹、PLC輸入端與CMC機床數控裝置1/0口的聯接和刀架的PLC程序分析進行了論述。

關鍵詞：刀架；刀位；程序

1 換刀與刀位的介紹

1.1 換刀控制總時序

當執行換刀操作后，系統會輸出刀架正轉信號TL+，同時系統檢測刀具到位信號，當檢測到刀具的到位信號后，關閉TL+輸出，延時NO.082設定的時間，然后輸出刀架反轉信號TL-。隨后檢查鎖緊信號TCP，相應值為：CTCP，K0011.3設定為1，當接收到此信號后，再延時NO.085設定時間，關閉TL-；若換刀結束檢查刀位信號CHET（K0011.5）設為1，刀架反轉結束以后判斷當前刀號是否與當前刀位輸入信號一致，否則系統報警。

1.2 刀位信號的處理

讀取刀位信號，N0.084中設置了總刀位PLC輸出端與機床強電信號連接數，若總刀位數>4，R0057.0為1，如果總刀位數=4，R0057.1為1，若總刀位數<4，R0057.2為1，同理，若總刀位數>6，R0055.0為1，若總刀位數=6，R0055.1為1，若總刀位數<4，R0057.為1。當刀位≤4，R0057.1、R0057.2接通，驅動R0151.0；當4<刀位≤6，R0055.1、R0055.2、R0057.0接通，驅動R0151.1；當刀位>6，R0055.0接通，驅動R0151.2

1.3 換刀過程

1.3.1 當需求換刀時，R0220.0已置位，將R0140中當時讀到刀位與F0026指令刀位數進行比擬，若比擬成果不持平，在無刀架回轉信號Y0001.7值為0時輸出刀架正轉信號Y0001.6的值為1，刀架開端正變換刀。當刀位與指令刀位持平時，中止正轉輸出，同時R0220.1置位，R0220.0復位，進入換刀下一過程。

1.3.2 當刀架刀位信號檢測到且輸出刀架正轉信號被中止后，由于慣性刀架還會轉變一小段間隔，從而脫離傳感器檢測位，刀位是否到位需再次檢測，若經再次檢測刀位沒有到位，將R0220.2置位，R0220.1復位，進入換刀下一過程。

1.3.3 刀架開端回轉鎖緊，由N083參數設定時刻，回轉鎖緊時刻到后刀架開端中止回轉，同時R0220.2復位、R0220.3置位，繼續換刀下一過程。但若回轉時刻大于DT0008所設時刻，TCP不為1，換刀超時報警。

1.3.4 根據N0182#2設置，若換刀結束時需檢測刀位信號，就在斷定刀架到位后將K0002.0復位；若換刀結束時不需檢測刀位信號，直接復位K0002.0。當無刀具的功用選通信號后，復位R0220.3、R0220.4、R0244、R0241，做好下次換刀準備。

2 PLC程序的基本結構與工作原理

PLC采用計算機結構，若把PLC視為一個系統，則該系統由輸入、輸出變量和PLC組成，外部的各種模擬信號、開關信號、傳感器檢測出的信號均可作為PLC的輸入變量，經PLC外部的輸入端子輸入到內部寄存器，在PLC內部經運算處理，傳送到輸出端，實現控制外圍設備的功能。由此，可把PLC視為一個變換器，實現將輸入變量到輸出變量轉變。

2.1 控制系統的組成部分

（1）輸入部分：與PLC輸入端子直接相連。（2）控制部分：反復執行用戶程序，產生各種輸出控制信號。（3）輸出部分：與PLC輸出端子直接相連接。

2.2 PLC程序的工作過程

（1）輸入處理：在執行程序以前，輸入信號先按地址編碼順序被讀入輸入映象寄存器，隨后執行用戶程序，在執行過程中，輸入映象寄存器的內容不會隨輸入信號變化。（2）程序控制：程序被執行時，用戶程序被順序掃描，每執行一條程序所需信息由PLC從輸入映象寄存器及其他內部寄存器中讀出，執行結果由PLC寫入輸出映象寄存器。（3）輸出處理：當執行完全部指令，輸出映象寄存器中的所有狀態都被傳送到輸出鎖存寄存器，構成PLC的實際輸出。

3 刀架的PLC程序分析

3.1 PLC編程步驟及程序的模塊化設計

3.1.1 PLC編程步驟

PLC編程既要以電氣系統I/O點分配情況為參照，又要將一切由PLC處置的邏輯動作包含其中，并根據各個邏輯呼應時刻的需求別離處置。立式數控車床系統開發總結出的PLC編程具體步驟可歸納為：（1）操控系統開發開始，斷定操控目標、斷定操控對動作的標準、算出輸入點數和輸出點數以及估量操控規模。（2）接口標準的擬定，DI、DO的分配，地址表的編制

3.1.2 PLC程序刀架的模塊化設計

（1）模塊的劃分。本研究將PLC程序劃分成公共信號模塊、根本操控模塊、主軸模塊、刀架模塊以及報警模塊5部分。公共信號模塊完成的是PLC與NC間接口信號的首要處置。根本操控模塊完成的是緊迫中止、程序啟停等信號的功用。主軸模塊完成對主軸正回轉以及定向等的操控。刀架模塊完成刀架的選刀及定位等的操控。報警模塊監測機床有無毛病及是否發生誤操作等。

（2）模塊的結構。每個模塊都包括輸入、數據主體邏輯和輸出3個部分。在程序執行時，輸入信號的物理地址由輸入部分轉化為PLC中心邏輯地址。主體邏輯數據是模塊的首要構成數據，用來完成操控過程中的邏輯和算術運算，然后把運算結果暫存到中心邏輯地址。輸出數據的作用主要是傳送主體邏輯數據運算結果，從而完成機床各部件的功能和為其它模塊提供接口信號以完成各種次序或連鎖操控等。

3.2 PLC調試

首先將計算機和802Ds1的COMI連接，802Ds1必須進入聯機方式，然后才能利用PLC編程工具軟件將該應用程序下載到802Ds1中，下載成功后，啟動PLC應用程序。

利用PLC程序調試對立式數控車床的調試項目有：（1）機床運行電氣安全措施。（2）NC工作方式檢驗。（3）NC狀態檢驗。（4）指令代碼譯碼控制檢驗。（5）液壓系統控制檢驗。（6）冷卻和排屑系統控制檢驗。（7）主軸系統控制性能檢驗。

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