基于PLC刀庫(kù)捷徑方向選擇自動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì)與研究

摘 要：在數(shù)控加工中，為縮短加工時(shí)間、減少加工誤差、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，數(shù)控機(jī)床中應(yīng)配有自動(dòng)換刀裝置，而自動(dòng)換刀的路徑選擇控制是其關(guān)鍵。文章對(duì)刀庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)PLC進(jìn)行編程，可以對(duì)換刀路徑進(jìn)行選擇和控制，從而實(shí)現(xiàn)了換刀捷徑的選擇和控制。

關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)控制；換刀捷徑控制

1 刀庫(kù)捷徑方向選擇自動(dòng)控制的背景

隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代制造業(yè)中，裝有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的加工中心起著越來(lái)越重要的作用，它不但可以縮短產(chǎn)品的制造周期，而且還可以提高產(chǎn)品的加工精度，非常適合柔性加工。自動(dòng)換刀系統(tǒng)由刀庫(kù)、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。刀庫(kù)裝刀數(shù)在20～180把之間。其功能是存儲(chǔ)刀具和把下一把將要用的刀具準(zhǔn)確地送到換刀位置，使換刀機(jī)械手完成新舊刀具的交換。數(shù)控加工中心的刀庫(kù)儲(chǔ)量、換刀可靠性和換刀速度將直接影響加工中心的工作效率。采取自動(dòng)換刀方式可以進(jìn)一步縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。所以，數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中為使工件在一次裝夾中完成多道工序的加工，縮短工件的整個(gè)加工周期，降低多次安裝工件所引起的加工誤差，采用的方法之一就是在機(jī)床中安裝自動(dòng)換刀裝置。選擇刀具的路徑是衡量自動(dòng)換刀裝置的重要問(wèn)題所在。如何在眾多路徑中選擇一條捷徑，可以有多種控制方法，可以通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)也可以通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)。文章采用PLC，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具選擇方向的控制，從而實(shí)現(xiàn)最短路徑即捷徑的選擇控制。

2 刀庫(kù)運(yùn)行環(huán)境的模擬及說(shuō)明

圖1 刀庫(kù)運(yùn)行環(huán)境模擬示意圖

該模擬裝置中，設(shè)有8把刀，每把刀有相應(yīng)的刀號(hào)地址，分別為1、2、3、4、5、6、7、8。刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將由傳感器（采用霍爾開(kāi)關(guān)）測(cè)試其刀號(hào)位置，并由一只數(shù)碼管顯示當(dāng)前刀號(hào)位置。當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，如果霍爾開(kāi)關(guān)沒(méi)有檢測(cè)到任何刀具，電機(jī)將按順時(shí)針?lè)较蜃詣?dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到霍爾開(kāi)關(guān)檢測(cè)到任意刀具，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)刀具上相應(yīng)的數(shù)碼管亮，顯示該刀號(hào)地址。在模擬環(huán)境中還有拔碼開(kāi)關(guān)，其主要作用用來(lái)選擇刀號(hào)。刀號(hào)選擇完畢后，再按一下“送刀號(hào)”按鈕，即可將所選擇的刀號(hào)送入程序。程序?qū)?duì)所選擇的刀號(hào)與當(dāng)前刀號(hào)進(jìn)行比較、運(yùn)算，然后控制電機(jī)按照離當(dāng)前刀號(hào)最近的方向旋轉(zhuǎn)（即最捷徑方向，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)），轉(zhuǎn)到所選刀號(hào)位置后，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

3 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)PLC程序的設(shè)計(jì)，在刀庫(kù)運(yùn)行環(huán)境模擬裝置中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀庫(kù)捷徑方向的自動(dòng)選擇控制，在實(shí)驗(yàn)中達(dá)到了預(yù)期的控制目的與要求。

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作者簡(jiǎn)介：金世佳（1980-），女，漢，助教，主要研究方向：控制理論與控制工程。endprint