基于PMAC的加工中心斗笠式刀庫自動換刀控制系統
精工加工中心控制系統的下位機軟件運行于TurboPMAC中。系統有效地利用了TurboPMAC提供的資源，使大量實時控制功能在下位機中完成，減少了PC與TurboPMAC之間的數據傳輸。當精工加工中心開始運行后，運動過程完全不依賴于上位機軟件系統，即使上位機出現軟件故障，也不會影響精工線軌加工中心運動目標的完成，使上位機系統在不影響精工立式加工中心運行程序的情況下重新復位并恢復到正常狀態。下位機軟件系統由PLC程序、運動程序、算法程序和相關變量定義構成。TurboPMAC內置了PLC功能，且支持多程序運行，通過PLC程序實時監測設備運行狀態，并檢測和執行上位機發來的指令信號，其主要功能包括安全運行監控、精工系統起停、機床I/O初始化、刀庫自動換刀控制，精工系統矩陣鍵盤控制等。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、限位開關、氣缸和刀盤等組成[53]。換刀時，根據目標刀具號和當前刀具號的差值判斷刀庫電機正反轉，實現就近找刀；通過氣缸裝置使刀庫伸出或縮回，與主軸相配合進行換刀，由氣動打刀缸來實現主軸的抓刀和松刀；在刀庫上設有刀具計數開關,刀庫每轉過一個刀位，便產生一個脈沖信號，根據脈沖信號的個數判斷出刀庫轉過幾個刀位，實現刀庫準停[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刀庫控制系統進行初始化。刀庫的一號刀位應該停在刀庫的換刀位置上，如果刀庫沒有零點檢測信號，需要首先用手動方式將刀庫轉到一號刀位位置，然后才能執行初始化命令。初始化后的結果是：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，將主軸刀號設置為1,PLC刀庫計數器直接置1。在不發生亂刀、刀盤旋轉至主軸目前刀號中斷和刀盤旋轉至目標刀號中斷的時候，只需初始化一次即可。刀庫處于初始位置，此時刀庫遠離主軸[55]。刀庫氣缸磁性接近開關A發送信號到精工機床的PLC中，對刀庫狀態進行確認，確認無誤后，中間變量P的值為1。1.2精工系統接到換刀指令M06之后，NC將發給PLC—個內部信號，啟動自動換刀程序。對指令的目標刀號和當前主軸刀號進行比較，如果相等，直接發出換刀完成信號，如果不等，啟動換刀程序，進入下一步，中間變量P的值為2[55]。Z軸運動到第一參考點位置，同時主軸準停，中間變量P的值為3。1.4判斷主軸有沒有刀，假如沒刀，則刀庫不用進行取刀過程，可直接進入換取新刀過程，中間變量P的值為4。跳轉到步驟1.5繼續執行換取新刀程序[56]。假設主軸有刀，則要先取下舊刀再更換新刀，中間變量P的值為5。跳轉到步驟1.4.1執行取下舊刀程序[56]。1.4.1主軸有刀時，需要進一步判斷當前主軸刀號與當前刀號是否相等，若不相等，調用刀庫就近換刀子程序，命令刀庫旋轉，直到當前刀號與主軸刀號相等，刀庫停止旋轉。中間變量P的值為6。1.4.2Z軸運動到第二參考點位置，將當前主軸上的刀具還到刀庫中對應的刀位上。中間變量P的值為7。1.4.3刀庫前進到換刀位置，到位后刀庫氣缸磁性接近開關B發送信號到精工機床的PLC中，對刀庫狀態進行確認，確認無誤后，中間變量P的值為8。1.4.4刀庫抓刀確認后，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C發送信號到精工機床的PLC中，確認本步動作執行完成，允許下一步動作開始[56]。中間變量P的值為9。1.4.5Z軸運動到第一參考點位置。中間變量P的值為10。跳轉到步驟2.6繼續執行換取新刀程序。1.5主軸無刀時，刀庫前進到換刀位置，到位后刀庫氣缸磁性接近開關B發送信號到精工機床的PLC中，對刀庫狀態進行確認，確認無誤后，中間變量P的值為11。1.6調用刀庫就近換刀子程序，中間變量P的值為12。1.7Z軸運動到第二參考點位置，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D發送信號到精工機床的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A發送信號到精工機床的PLC中，對刀庫狀態進行確認，確認無誤后，中間變量P的值為14。1.9Z軸運動到第一參考點位置，換刀結束，主軸定位解除，向精工系統發送換刀完成信號。中間變量P的值為0。本編程方法的重點是將刀庫換刀的動作進行分步。“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行情況進行監控，避免出現事故。換刀系統程序設計為了方便刀庫的調試，刀庫控制系統設有自動和手動兩種工作方式。在自動工作方式下，給定目標刀號，刀庫就能夠實現就近找刀，自動換刀，并能夠對換刀過程的每一個動作是否到位進行監控，以保證換刀過程的安全可靠。在手動工作方式下，實現刀庫調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，主軸松、緊刀，刀庫伸出，刀庫后退和刀庫返回原點等。2.1自動就近換刀在自動運行模式下，系統按照換刀流程，順序完成各步動作，其中如何根據目標刀具號和當前刀具號的差值判斷刀庫應該正轉還是反轉，從而實現就近找刀，是PLC程序的一項重要任務。刀庫就近換刀流程圖如圖4-10所示。當收到調用刀庫就近換刀子程序命令后，比較當前刀號和目標刀號的數值的大小，當前刀號等于目標刀號的時候，刀庫停止轉動，發送換刀完成指令[58];當前刀號大于目標刀號的時候，其差值等于當前刀號減去目標刀號；當前刀號小于目標刀號的時候，其差值等于當前刀號加上刀庫總數然后再減去目標刀號。再比較差值與5的大小，如果差值小于或等于5,旋轉步數等于差值，刀盤正轉；如果差大于5,旋轉步數等于刀庫總數減去差值，刀盤反轉。在刀庫上設有刀具計數開關，刀庫每轉過一個刀位，便產生一個脈沖信號，旋轉步數相應減一，直到等于零時，刀庫停止旋轉[58]。為了刀庫能準確的停在換刀位置上，可延長刀庫停止的時間。同時，不斷更新當前刀號，根據刀庫旋轉方向的不同，當前刀號加1或者減1,當加到******值或者減到最小值時，當前刀號寄存器重新賦初值[58]。其關鍵程序見附錄二。2.2手動換刀在手動運行模式下，刀庫旋轉有點動和連續，如何根據刀庫旋轉方向的不同，實時更新當前刀號，以及按鈕松開后刀庫準確的停在換刀位置上，是手動換刀PLC程序的一項重要任務。對于按鈕開關作為輸入信號時產生的抖動，可采用軟件延時的方法進行消抖；對于如何判斷點動和連續，可啟用一個簡單的計數器，根據計數器值的大小來確認點動或連續；對于刀庫能準確的停在換刀位置上，可延長刀庫停止的時間；對于實時更新當前刀號，可根據刀庫旋轉方向的不同，當前刀號加1或者減1，當加到******值或者減到最小值時，當前刀號寄存器重新賦初值，如果更新完的當前刀號與刀庫停止時的刀號不一致，可在計數前適當加上一定延時。其關鍵程序見附錄二。本文采摘自“基于PMAC的加工中心開放式精工系統研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明