基于PMAC的加工中心斗笠式刀庫自動換刀控制系統(tǒng)
精工加工中心控制系統(tǒng)的下位機(jī)軟件運(yùn)行于TurboPMAC中。系統(tǒng)有效地利用了TurboPMAC提供的資源,，使大量實(shí)時控制功能在下位機(jī)中完成,，減少了PC與TurboPMAC之間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)精工加工中心開始運(yùn)行后,，運(yùn)動過程完全不依賴于上位機(jī)軟件系統(tǒng),，即使上位機(jī)出現(xiàn)軟件故障，也不會影響精工線軌加工中心運(yùn)動目標(biāo)的完成,，使上位機(jī)系統(tǒng)在不影響精工立式加工中心運(yùn)行程序的情況下重新復(fù)位并恢復(fù)到正常狀態(tài),。下位機(jī)軟件系統(tǒng)由PLC程序、運(yùn)動程序,、算法程序和相關(guān)變量定義構(gòu)成,。TurboPMAC內(nèi)置了PLC功能，且支持多程序運(yùn)行,，通過PLC程序?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),，并檢測和執(zhí)行上位機(jī)發(fā)來的指令信號，其主要功能包括安全運(yùn)行監(jiān)控,、精工系統(tǒng)起停,、機(jī)床I/O初始化、刀庫自動換刀控制,，精工系統(tǒng)矩陣鍵盤控制等,。4.3.1基于PMAC的加工中心斗笠式刀庫自動換刀控制系統(tǒng)基于PMAC的CNC加工中心的刀庫采用的是10把刀斗笠式刀庫，該刀庫主要由三相異步電機(jī),、限位開關(guān),、氣缸和刀盤等組成[53]。換刀時,，根據(jù)目標(biāo)刀具號和當(dāng)前刀具號的差值判斷刀庫電機(jī)正反轉(zhuǎn),，實(shí)現(xiàn)就近找刀；通過氣缸裝置使刀庫伸出或縮回,，與主軸相配合進(jìn)行換刀,，由氣動打刀缸來實(shí)現(xiàn)主軸的抓刀和松刀；在刀庫上設(shè)有刀具計(jì)數(shù)開關(guān),刀庫每轉(zhuǎn)過一個刀位,，便產(chǎn)生一個脈沖信號,，根據(jù)脈沖信號的個數(shù)判斷出刀庫轉(zhuǎn)過幾個刀位，實(shí)現(xiàn)刀庫準(zhǔn)停[54]。該刀庫采用固定刀位管理：刀套的編號即是刀具的號碼,。斗笠式刀庫自動換刀過程U刀庫控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化,。刀庫的一號刀位應(yīng)該停在刀庫的換刀位置上，如果刀庫沒有零點(diǎn)檢測信號,，需要首先用手動方式將刀庫轉(zhuǎn)到一號刀位位置,，然后才能執(zhí)行初始化命令。初始化后的結(jié)果是：刀庫停在一號刀位置上且不裝刀,，刀庫其它位置裝刀,，主軸裝1號刀，將主軸刀號設(shè)置為1,PLC刀庫計(jì)數(shù)器直接置1,。在不發(fā)生亂刀,、刀盤旋轉(zhuǎn)至主軸目前刀號中斷和刀盤旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)刀號中斷的時候，只需初始化一次即可,。刀庫處于初始位置,，此時刀庫遠(yuǎn)離主軸[55]。刀庫氣缸磁性接近開關(guān)A發(fā)送信號到精工機(jī)床的PLC中,，對刀庫狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn),，確認(rèn)無誤后，中間變量P的值為1,。1.2精工系統(tǒng)接到換刀指令M06之后,，NC將發(fā)給PLC—個內(nèi)部信號，啟動自動換刀程序,。對指令的目標(biāo)刀號和當(dāng)前主軸刀號進(jìn)行比較,，如果相等，直接發(fā)出換刀完成信號,，如果不等,，啟動換刀程序，進(jìn)入下一步,，中間變量P的值為2[55],。Z軸運(yùn)動到第一參考點(diǎn)位置，同時主軸準(zhǔn)停,，中間變量P的值為3,。1.4判斷主軸有沒有刀，假如沒刀,，則刀庫不用進(jìn)行取刀過程,，可直接進(jìn)入換取新刀過程，中間變量P的值為4,。跳轉(zhuǎn)到步驟1.5繼續(xù)執(zhí)行換取新刀程序[56],。假設(shè)主軸有刀,，則要先取下舊刀再更換新刀，中間變量P的值為5,。跳轉(zhuǎn)到步驟1.4.1執(zhí)行取下舊刀程序[56],。1.4.1主軸有刀時，需要進(jìn)一步判斷當(dāng)前主軸刀號與當(dāng)前刀號是否相等,，若不相等,，調(diào)用刀庫就近換刀子程序，命令刀庫旋轉(zhuǎn),，直到當(dāng)前刀號與主軸刀號相等,，刀庫停止旋轉(zhuǎn)。中間變量P的值為6,。1.4.2Z軸運(yùn)動到第二參考點(diǎn)位置，將當(dāng)前主軸上的刀具還到刀庫中對應(yīng)的刀位上,。中間變量P的值為7,。1.4.3刀庫前進(jìn)到換刀位置，到位后刀庫氣缸磁性接近開關(guān)B發(fā)送信號到精工機(jī)床的PLC中,，對刀庫狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn),，確認(rèn)無誤后，中間變量P的值為8,。1.4.4刀庫抓刀確認(rèn)后,，主軸上的打刀缸電磁閥得電，主軸吹氣松刀,。主軸松刀后打刀缸伸出限位開關(guān)C發(fā)送信號到精工機(jī)床的PLC中,，確認(rèn)本步動作執(zhí)行完成，允許下一步動作開始[56],。中間變量P的值為9,。1.4.5Z軸運(yùn)動到第一參考點(diǎn)位置。中間變量P的值為10,。跳轉(zhuǎn)到步驟2.6繼續(xù)執(zhí)行換取新刀程序,。1.5主軸無刀時，刀庫前進(jìn)到換刀位置,，到位后刀庫氣缸磁性接近開關(guān)B發(fā)送信號到精工機(jī)床的PLC中,，對刀庫狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)無誤后,，中間變量P的值為11,。1.6調(diào)用刀庫就近換刀子程序，中間變量P的值為12,。1.7Z軸運(yùn)動到第二參考點(diǎn)位置,，氣動打刀缸電磁閥失電,，主軸抓刀。主軸抓刀后打刀缸收回限位開關(guān)D發(fā)送信號到精工機(jī)床的PLC中,。中間變量P的值為13,。1.8刀庫后退到初始位置，到位后刀庫氣缸磁性接近開關(guān)A發(fā)送信號到精工機(jī)床的PLC中,，對刀庫狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn),，確認(rèn)無誤后，中間變量P的值為14,。1.9Z軸運(yùn)動到第一參考點(diǎn)位置,，換刀結(jié)束，主軸定位解除,，向精工系統(tǒng)發(fā)送換刀完成信號,。中間變量P的值為0。本編程方法的重點(diǎn)是將刀庫換刀的動作進(jìn)行分步,。“步”存儲在一個中間變量P中,，刀庫換刀時，每一個動作正確完成后,，中間變量P的值都會改變,，成為下一個動作啟動的必要條件，整個換刀動作完成以后將中間變量P置零,，下一個換刀命令到來后又從步1開始執(zhí)行[57],。這樣不僅使PLC程序簡單、直觀,，而且由于“步驟”是唯一的,，這樣就能避免信號之間的互相干擾，保證了刀庫換刀的安全可靠,，并可對每一個動作的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)控,，避免出現(xiàn)事故。換刀系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)為了方便刀庫的調(diào)試,，刀庫控制系統(tǒng)設(shè)有自動和手動兩種工作方式,。在自動工作方式下，給定目標(biāo)刀號,，刀庫就能夠?qū)崿F(xiàn)就近找刀,，自動換刀，并能夠?qū)Q刀過程的每一個動作是否到位進(jìn)行監(jiān)控,，以保證換刀過程的安全可靠,。在手動工作方式下，實(shí)現(xiàn)刀庫調(diào)試與維修時用到的各種手動操作功能,，這些功能包括刀庫正,、反轉(zhuǎn),，主軸松、緊刀,，刀庫伸出,，刀庫后退和刀庫返回原點(diǎn)等。2.1自動就近換刀在自動運(yùn)行模式下,，系統(tǒng)按照換刀流程,，順序完成各步動作，其中如何根據(jù)目標(biāo)刀具號和當(dāng)前刀具號的差值判斷刀庫應(yīng)該正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn),，從而實(shí)現(xiàn)就近找刀,，是PLC程序的一項(xiàng)重要任務(wù)。刀庫就近換刀流程圖如圖4-10所示,。當(dāng)收到調(diào)用刀庫就近換刀子程序命令后,，比較當(dāng)前刀號和目標(biāo)刀號的數(shù)值的大小，當(dāng)前刀號等于目標(biāo)刀號的時候,，刀庫停止轉(zhuǎn)動,，發(fā)送換刀完成指令[58];當(dāng)前刀號大于目標(biāo)刀號的時候，其差值等于當(dāng)前刀號減去目標(biāo)刀號,；當(dāng)前刀號小于目標(biāo)刀號的時候,，其差值等于當(dāng)前刀號加上刀庫總數(shù)然后再減去目標(biāo)刀號,。再比較差值與5的大小,，如果差值小于或等于5,旋轉(zhuǎn)步數(shù)等于差值，刀盤正轉(zhuǎn),；如果差大于5,旋轉(zhuǎn)步數(shù)等于刀庫總數(shù)減去差值,，刀盤反轉(zhuǎn)。在刀庫上設(shè)有刀具計(jì)數(shù)開關(guān),，刀庫每轉(zhuǎn)過一個刀位,，便產(chǎn)生一個脈沖信號，旋轉(zhuǎn)步數(shù)相應(yīng)減一,，直到等于零時,，刀庫停止旋轉(zhuǎn)[58]。為了刀庫能準(zhǔn)確的停在換刀位置上,，可延長刀庫停止的時間,。同時，不斷更新當(dāng)前刀號,，根據(jù)刀庫旋轉(zhuǎn)方向的不同,，當(dāng)前刀號加1或者減1,當(dāng)加到******值或者減到最小值時，當(dāng)前刀號寄存器重新賦初值[58],。其關(guān)鍵程序見附錄二,。2.2手動換刀在手動運(yùn)行模式下,，刀庫旋轉(zhuǎn)有點(diǎn)動和連續(xù)，如何根據(jù)刀庫旋轉(zhuǎn)方向的不同,，實(shí)時更新當(dāng)前刀號,，以及按鈕松開后刀庫準(zhǔn)確的停在換刀位置上，是手動換刀PLC程序的一項(xiàng)重要任務(wù),。對于按鈕開關(guān)作為輸入信號時產(chǎn)生的抖動,，可采用軟件延時的方法進(jìn)行消抖；對于如何判斷點(diǎn)動和連續(xù),，可啟用一個簡單的計(jì)數(shù)器,，根據(jù)計(jì)數(shù)器值的大小來確認(rèn)點(diǎn)動或連續(xù)；對于刀庫能準(zhǔn)確的停在換刀位置上,，可延長刀庫停止的時間,；對于實(shí)時更新當(dāng)前刀號，可根據(jù)刀庫旋轉(zhuǎn)方向的不同,，當(dāng)前刀號加1或者減1,，當(dāng)加到******值或者減到最小值時，當(dāng)前刀號寄存器重新賦初值,，如果更新完的當(dāng)前刀號與刀庫停止時的刀號不一致,，可在計(jì)數(shù)前適當(dāng)加上一定延時。其關(guān)鍵程序見附錄二,。本文采摘自“基于PMAC的加工中心開放式精工系統(tǒng)研究”,，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格,、圖片,、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章,！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,，轉(zhuǎn)載請注明