BECKHOFF多通道技術在汽車縱梁生產線上的運用

陳 林，李懷杲，楊慧宇

（江蘇金方圓數控機床有限公司，江蘇 揚州 225127）

BECKHOFF多通道技術在汽車縱梁生產線上的運用

陳 林，李懷杲，楊慧宇

（江蘇金方圓數控機床有限公司，江蘇 揚州 225127）

隨著現代汽車工業的發展，汽車生產制造技術對新工藝新技術提出了更高要求。本文基于BECKHOFF雙通道技術，對加工設備的動作工藝進行改進，可切實有效地實現各軸運轉的無縫對接，進一步縮短生產周期，增加企業競爭力。

BECKHOFF；雙通道；工作工藝；無縫對接

數控系統的多通道控制技術是高檔數控系統的重要功能，在高自動化生產線中有著廣泛應用需求。本文著重講解基于工控機系統的BECKHOFF TWINCAT CNC軟件在汽車縱梁生產線上的運用。對包括多通道參數配置、界面顯示以及編程控制等問題進行全方位的應用講解。建立多個CNC通道，讓軸根據需求在各通道中通過NC命令來回切換，進行自由插補組合。此功能可最大程度降低銜接段的時間，提高工件的加工效率。

1 汽車縱梁生產線動作簡介

圖1 縱梁生產線示意圖

圖2 加工流程圖

如圖1所示為金方圓公司研發的汽車縱梁生產線示意圖，共有7個軸，圖中右側為上料側，左側為下料側。上料側 X1、U1、W1軸分別為送料軸、上料水平軸和上料垂直軸，下料側 X2、U2、W2 軸分別為下料軸、下料水平軸和下料垂直軸。主機身為Y軸，可沿Y向運動沖壓。上述軸的控制軟件為德國BECKHOFFTwincat CNC。該軟件可最多控制64根NC軸，8根CNC軸。該生產線動作流程圖如圖2所示。

2 多通道技術的應用

如圖3所示為系統硬件配置圖。

圖3 系統硬件配置圖

2.1 工作原理

如圖4所示，HLI層對通道和軸進行物理地址分配，相關內存區域被細分為下述組織結構：

圖4 Beckhoff CNC原理圖

①帶有管理數據的標題區域；

②具有狀態信息、控制命令和技術數據的用戶數據區。

通道/軸的特定內存區域放大如圖5所示。

用戶可通過GUI層，以指針方式，將各軸自由分配到所需通道中，進行插補運動、單軸運動、點到點運動等各種控制方式。

2.2 生產線軸運動過程

在X1、X2、Y軸的運動過程中會有三種狀態：（1）X1、Y 軸插補；（2）X1、X2、Y 軸的插補；（3）X2、Y軸的插補。

圖5 通道和軸內存分配圖

（1）X1軸在起始加工階段，X2軸運動至主機側進行等待，此階段的兩軸為相向運動，因為目標位置的不同，所以需將其放置于通道一和通道二中分別運行G90 X1_Y_和G90 X2_，X1軸和Y軸走插補運動。

（2）工件運行到參數設定區域后，X2軸進行銜接，此時X2和X1軸為同向運動軸，需將X2軸從通道2中轉移至通道1中，將X1和X2軸設置為主從軸。此時只需在通道一中編輯G90 X1_Y_，X1和X2軸進行同步運動。

（3）工件向左側運行至X1軸死區后，X1和X2軸將打散，各自回到通道1和通道2中，此時X1軸會快速運行至上料位置攝取下一個工件,而X2軸和Y軸在通道2中走插補運動直至工件加工完畢。

2.3 軸的TSM文件配置

如圖6所示，由于需要軸在兩個通道中相互切換調用，所以需配置Channel_1和Channel_2，軸的初始值可以全部設置成Channel_1。而X2軸在上述狀態2中的運動需設置成X1軸的從動軸，所以需在X軸Parameter中設置如圖7所示參數。

2.4 通道PLC的編寫

在TSM文件中配置通道后，還需在PLC中對通道的方式、狀態、手動形式進行編輯和賦值，具體編程如圖 8、9、10 所示。

2.5 CNC程序編寫

軸在通道中來回切換組合的CNC命令為#AX REQUEST和 #AX RELEASE ALL。#AX REQUEST定義如下：

Mode：通道中需交換軸的初始化；

圖6 硬件配置文件

圖7 主從軸參數設置

圖8 PLC中通道編寫

NAM：處理交換軸的名稱；

NBR：交換軸的軸號；

IDX：交換軸的子索引號。例：

T2（刀具號）

#AX REQUEST[Z,3,2]（請求軸號為3，子索引為2的Z軸到通道一中進行插補運動）

G90 G00 X100 Y100 Z100（X,Y,Z軸三軸連動）

#AX RELEASE[Z](釋放通道中的Z軸)

G90 G00 X200 Y200

M30

#AX RELEASE ALL的定義如下：

#AX RELEASE[ ＜ axis_name ＞{,＜ axis_name ＞}]和#AX REQUEST命令組合使用，釋放上述通道中的組合軸。

圖10 CNC方式切換編寫

3 結語

隨著人力成本的增加和生產規模的不斷擴張，用戶對生產效率和設備自動化程度要求越來越高。我公司基于市場需求趨勢利用BECKHOFF CNC系統的開放性和自由性，改變了汽車縱梁生產線的動作流程，使用戶相同產品的加工效率提升了30%，同時相對于傳統控制系統（FANUC/SIEMENS）降低了設備生產成本，提升了該產品在汽車行業的競爭力。

[1]hli_manual_eng. Industrielle Steuerungstechnik GmbH，2010：10-112.

[2]mds_channel_parameter_eng.Industrielle Steuerungstechnik GmbH，2010：15-32.

Application of BECKHOFF multi-channel technology in the production line for truck beam

CHEN Lin,LI Huaigao,YANG Huiyu
（Jiangsu Jinfangyuan CNC Machine Co.,Ltd.,Yangzhou 225127,Jiangsu China）

With the development of the modern automobile industry,higher requirement for new process and new technology have been put forward to the automobile manufacturing technology.On the basis of BECKHOFF double channel technology,the movement process has been improved to the machining equipment.Thus in this way,the seamless connection of each axis movement has been effectively achieved.The production cycle has been shortened and the competitiveness of enterprise has been enhanced.

BECKHOFF;Double channel;Working process;Seamless connection

TG659

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.020

1672-0121（2017）03-0070-04

2017-01-08；

2017-03-14

陳 林（1981-），男，工程師，從事數控機床自動化控制研發。E-mail：Ye.Jingchun@jinfangyuan.com