淺析CIH9接箍車絲機刀臺控制系統

黎文淼　朱豐光　李洪濱

摘 要：介紹了刀臺控制系統的特點和組成，簡述了其不同的運行模式，分析了其工作原理及故障處理辦法。通過文章的分析，希望能夠對相關工作起到借鑒意義。

關鍵詞：接箍車絲機；刀臺；DDC4控制器

前言

CIH9接箍車絲機是于2006年從西班牙引進的數控機床，專門用于加工連接無縫鋼管的接箍。該設備一個明顯的特點就是有一個復雜而且精密的刀臺單元，而控制刀臺運轉的系統由控制器、伺服電機、編碼器及電磁閥等組成，并且由FANUC數控系統發出指令控制其運行。通過對該控制系統的分析，可以掌握其基本原理，為今后刀臺單元的維修和改造提供便利。

1 控制系統的硬件組成

該控制系統主要由刀臺控制器、刀臺電機、內置編碼器、電磁閥和接近開關等組成。

刀臺控制器采用的是意大利DUPLOMATIC公司生產的DDC4控制器，該控制器能驅動刀臺電機旋轉和定位，在車絲機上使用具有安裝簡易、功能強大的特點，還能通過RS232與電腦連接實現遠程控制和診斷，其特性主要有：

（1）自動尋找最佳路徑；（2）外部選擇運轉方向；（3）自動尋找參考點；（4）對位置代碼進行奇偶檢驗；（5）高級診斷功能；（6）可選2種位置范圍；（7）可選不同轉動慣量；（8）維修時可降速運行；（9）可通過CNC或PC進行“安全”設定。

DDC4控制器有多組不同的輸入/輸出信號，對應著不同的功能，主要包括有：

a.輸出到CNC的信號：

LOCKED：刀臺鎖緊

INDEXD：刀臺到位（用于啟動軸運行）

ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4：報警代碼

ALPOS1，ALPOS2，ALPOS4，ALPOS8，ALPOS16：次報警代碼

b.輸出到電磁閥的信號：

EVLOCK：鎖緊閥

EVULCK：解鎖閥

c.從CNC來的輸入信號：

PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，（PBIT16）：位置代碼

PARITY： 對位置代碼進行奇偶檢驗

PSTART：啟動刀臺循環

MODE01，MODE02，MODE03：選擇運行模式

SPDSEL：選擇標準/維修速度

d.從刀臺來的輸入信號：

LOCKSW：刀臺鎖緊接近開關

ULCKSW：刀臺解鎖接近開關（刀臺允許運轉）

ZEROSW：刀臺參考點接近開關（HOME點）

MOTOVL：電機溫度檢測開關（常閉點）

INPUT1：備用

INPUT2：備用

e.設定組態的輸入信號：

PTAB01，PTAB02：設定8/12個位置

PTAB03：設定低/高轉動慣量

2 控制系統的運行模式

該系統通過CNC輸出給控制器上MODE01，MODE02和MODE03的信號不同來選擇不同的運行模式，這三個信號由CNC的輸出點Y3.5，Y3.6和Y3.7相對應來控制，該系統可選的模式有多種，具體如下所示。

2.1 0#運行模式：急停/復位模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為000時選擇該模式，這種運行模式有兩個作用，一是停止刀臺的所有動作（急停），另一個是消除掉現有的所有報警（復位）。選定時間超過30ms后，該模式才能被控制器讀取。選定或退出運行模式時不需要進行復位，但是，從一個運行模式轉到另一個運行模式時可能會檢測到一個短暫的急停信號。當從0#運行模式轉換到其它運行模式時，報警將會清除，而且必須等待800ms后才能啟動PSTART信號。

2.2 1、2、3#運行模式：自動模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為100、010、110時分別對應選擇1、2、3#運行模式，這三種運行模式一般用于驅動刀臺旋轉，只有在選定好所需的位置代碼并且給出啟動信號后，刀臺才會自動旋轉到位，具體過程如下：

（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定自動模式；（3）選定位置代碼，可通過手冊選定查找；（4）在5s內啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態不少于30ms），使刀臺旋轉。

2.3 4#運行模式：點動模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為001時選擇該模式，在該模式下，刀臺將按照選定的方向旋轉一個位置，具體過程如下：

（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定點動模式；（3）選定旋轉方向（當PBIT01，PBIT02信號為10時，選擇順時針方向旋轉；當PBIT01，PBIT02信號為01時，選擇逆時針方向旋轉）；（4）在5s內啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態不少于30ms），使刀臺旋轉。

2.4 5#運行模式：服務模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為101時選擇該模式，在該模式下，刀臺可以執行單個的指令，比如解鎖指令、旋轉指令、鎖緊指令等，具體過程如下：

（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定服務模式；（3）選定需要執行的指令（當PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號為00100時，執行刀臺鎖緊命令；當該組信號為00010時，執行刀臺解鎖命令；當該組信號為10001時，執行刀臺順時針旋轉一位命令；當該組信號為01001時，執行刀臺逆時針旋轉一位命令；當該組信號為10000時，執行刀臺順時針持續旋轉命令；當該組信號為01000時，執行刀臺逆時針持續旋轉命令）；（4）在5s內啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態不少于30ms），使刀臺執行相應的指令。

2.5 7#運行模式：安全模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為111時選擇該模式，在該模式下，刀臺的標準動作將會改變，即使刀臺存在某些故障，刀臺也能運轉，具體過程如下：

（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定安全模式；（3）選定需要執行的指令（當PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號為10001時，回參考點；當該組信號為01001時，解鎖接近開關無效；當該組信號為11000時，鎖緊接近開關無效；當該組信號為00101時，設定當前位置為1號刀位，并且使參考點接近開關無效；當該組信號為10100時，刀臺速度降低30%；當該組信號為01100時，電機內溫度檢測開關無效；當該組信號為11101時，強制最近一次報警的次報警代碼輸出為ON或OFF；當該組信號為00011時，強制為串行輸出模式；當該組信號為10010時，強制狀態輸出點為ON或OFF；當該組信號為01010時，進行自動測試功能；當該組信號為11110時，復位到標準功能）；（4）啟動PSTART兩次（間隔大約50ms）來激活所需的指令。

3 系統的故障診斷

該控制系統能持續不斷地進行自我診斷并且顯示報警狀態，報警信息由兩位代碼組成。主代碼通過ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4輸出確定，可通過CNC的輸入點X9.0，X9.1，X9.2查看，次代碼通過ALPOSXX輸出確定，可通過CNC的輸入點X9.3～X9.7查看，通過這兩位代碼組成的報警號查找手冊就可確定具體的故障點。

4 結束語

該刀臺控制系統設計復雜，維修較為困難，技術人員在使用的過程中不斷學習、分析，總結出了它的工作原理和運行特點，這為日常故障處理以及程序的完善帶來了便利，設備的運行效率也得到了很大的提高。