大型數(shù)控機(jī)床一人多機(jī)遙感裝置

王德華

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東青島）

一、問題的提出

6臺(tái)大型M-VR33/39D三菱五面銑加工中心采用FANUC 31i數(shù)控系統(tǒng)，主要承擔(dān)構(gòu)架的正、反面加工，具有APC自動(dòng)托盤交換功能，一次循環(huán)加工需要12 h，機(jī)床跨距為40 m，1名操作者監(jiān)控多臺(tái)機(jī)床及裝卸工件。由于數(shù)控機(jī)床潤(rùn)滑油液位低、刀具扭矩過大等常見故障，造成每臺(tái)機(jī)床執(zhí)行完一次循環(huán)的切削時(shí)間不可預(yù)測(cè)，操作人員往復(fù)巡視，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為此，在線采集、編譯和傳輸數(shù)控機(jī)床的PMC程序，研究精益化生產(chǎn)過程中一人多機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床狀態(tài)信息的提取方法，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床工作進(jìn)程信息采集和顯示，達(dá)到了生產(chǎn)管理的可視化及最優(yōu)化，減少操作者巡視次數(shù)。

二、采集、編譯、反編譯和傳輸PMC程序

利用FANUCLADDER-Ⅲ軟件，傳輸機(jī)床的 PMC程序，經(jīng)過系統(tǒng)默認(rèn)的反編譯可在計(jì)算機(jī)上顯示出梯形圖，在通信處于脫線[OFF Line]狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行修改、編輯。在數(shù)控機(jī)床程序編輯過程中，可在加工程序中添加1個(gè)自定義的M功能，使得數(shù)控機(jī)床在加工過程中程序運(yùn)行至編輯的M功能指令，M功能生效，外部繼電器觸發(fā)，通過無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的報(bào)警提示，并通過參數(shù)設(shè)定來設(shè)置報(bào)警時(shí)間。

1.選取M16對(duì)應(yīng)的地址和線圈

由PMC到機(jī)床端的輸出必須采用Y類型的線圈，其余線圈及地址均選擇內(nèi)部繼電器區(qū)域（R類型地址）。報(bào)警繼電器的輸出可在未經(jīng)使用的Y類型中任意選取，查閱機(jī)床電路圖，Y1003.2和Y1003.5已被使用，選擇Y1003.4作為報(bào)警輸出線圈。對(duì)于R類型線圈的選取，從R31.0開始順序往下使用即可。

2.M16功能的實(shí)現(xiàn)（譯碼）

M功能指令由字母M和兩位數(shù)字組成，擴(kuò)張的M功能指令選取原則是不要和原機(jī)床M功能指令重復(fù)，本文選取M16。所有的M功能均需要進(jìn)行譯碼處理。查閱M代碼的邏輯開關(guān)地址為F7.0，譯碼的功能指令為SUB4（圖1），R0200表示譯碼信號(hào)地址，1611表示譯碼指令。譯碼指令由被譯碼數(shù)和被譯碼位數(shù)組成，16表示被譯碼的功能指令為M16，11表示對(duì)高4位和低4位均譯碼。譯碼完成后需要通知CNC系統(tǒng)時(shí)，在R14.5（MF FINISH 1）的線圈處應(yīng)再添加一條并聯(lián)支路（圖2），該并聯(lián)支路由常開觸點(diǎn)R31.0和R31.2組成，R31.0為M16功能對(duì)應(yīng)的線圈觸點(diǎn)，R31.2為M16功能信號(hào)輸出的線圈地址。至此，M16功能的譯碼完成。

圖1 M16功能指令的譯碼

圖2 M16功能指令譯碼指令完成

3.M16功能控制報(bào)警信號(hào)的輸出

數(shù)控程序在加工的過程中M16功能有效，則可以觸發(fā)R31.0線圈，通過R31.0觸發(fā)報(bào)警信號(hào)的輸出線圈Y1003.4時(shí)，需要加入邏輯控制線路和報(bào)警延時(shí)線路（圖3）。

（1）邏輯控制線路。X1008.4為急停觸點(diǎn)，當(dāng)控制面板上“急停按鈕”未按下時(shí)，常開觸點(diǎn)的值為1，反之為0。F1.1為RESET（復(fù)位）觸點(diǎn)，控制面板上未按下時(shí)，常開觸點(diǎn)的值為0，反之為1。對(duì)于R31.2還需要具有自鎖功能，邏輯控制程序主要實(shí)現(xiàn)自鎖和斷開功能，即M16功能有效后，線圈R31.2一直處于帶電狀態(tài)，遇到急停或復(fù)位實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)功能。

圖3 邏輯控制和報(bào)警延時(shí)順序

（2）報(bào)警延時(shí)線路。延時(shí)程序采用固定定時(shí)器TMRB處理，即在編輯PMC程序時(shí)將延時(shí)所設(shè)定時(shí)間寫在FROM中，執(zhí)行過程中不能通過操作面板上的PMC時(shí)間參數(shù)修改。固定定時(shí)器的功能指令為SUB24，本例采用固定定時(shí)器的時(shí)間繼電器序號(hào)為30號(hào)，時(shí)間預(yù)設(shè)值為30 000 ms（30 s，該時(shí)間可在寫PMC程序時(shí)自由設(shè)定）。自定義R31.1為時(shí)間延時(shí)線圈及觸點(diǎn)，在無(wú)線電波響應(yīng)30 s后，線圈R31.1得電，圖3中的常閉觸點(diǎn)斷開，通過線圈R31.2斷開固定定時(shí)器和報(bào)警信號(hào)輸出線圈Y1003.4。

至此，以上所加程序可實(shí)現(xiàn)加工程序中出現(xiàn)的自定義M16功能代碼。

三、發(fā)送與接收數(shù)控機(jī)床狀態(tài)信息

通過DNC技術(shù)對(duì)1臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控機(jī)床工作中的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和傳輸，對(duì)于發(fā)射端，選擇PT2262芯片，接收端選擇PT2272芯片，運(yùn)用集成技術(shù)控制3臺(tái)或更多數(shù)控機(jī)床的時(shí)間流程和程序流程，技術(shù)工人通過無(wú)線電波設(shè)備實(shí)時(shí)接收燈光（如LED燈）、聲音（如蜂鳴器）和振動(dòng)（如手表腕帶）等不同的信息顯示技術(shù)，接收不同數(shù)控機(jī)床的工作信息，更有利于操作工人對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的操作和管理。

四、結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期設(shè)定的各項(xiàng)功能。該一人多機(jī)遙感系統(tǒng)，可通過遠(yuǎn)程控制對(duì)多臺(tái)機(jī)床工作中的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，再由無(wú)線信號(hào)傳輸給操作人員，實(shí)現(xiàn)使分管不同內(nèi)容的操作人員在第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的目的。一人多機(jī)遙感系統(tǒng)的投用，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化制造、高自動(dòng)化生產(chǎn)奠定了良好的底層技術(shù)基礎(chǔ)。

1 羅學(xué)科，謝富春.數(shù)控原理與數(shù)控機(jī)床.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003

2 盧勝利，王睿鵬.現(xiàn)代控制系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006

3 何俐.數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用.機(jī)械工人，2004(11)

4 曹志軍，肖龍.數(shù)控PMC編程與調(diào)試.北京:清華大學(xué)出版社，2010

5 史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003