斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀控制組態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

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DOI: 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2012. 08. 019 斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀控制組態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 牛志斌 ( 山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西長(zhǎng)治 046011) 摘要: 論述如何利用組態(tài)軟件對(duì)斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀過(guò)程進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心自動(dòng)換刀動(dòng)作的動(dòng)態(tài)控制及 監(jiān)控功能。該組態(tài)系統(tǒng)對(duì)數(shù)控技術(shù)維修人員及時(shí)排除自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障、特別是職業(yè)院校進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修實(shí)踐教學(xué)及技 能培訓(xùn)具有重要的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞: 斗笠式刀庫(kù); 自動(dòng)換刀; 組態(tài)軟件 中圖分類(lèi)號(hào): TH17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1001 － 3881 (2012) 8 － 053 － 3 Development of Cloaks Knives Storeroom Control Configuration System NIU Zhibin ( Shanxi Institute of Mechanical ＆ Electrical Engineering， Changzhi Shanxi 046011，China) Abstract: The overall design of cloaks knives storeroom automatic tool-change control configuration system was exposited． Dy- namic monitoring to the automatic tool-change process was realized． The configuration system is very important for CNC maintenance staff to remove the automatic tool-changing system failure immediately，while it provides guidance for CNC machine skills training or practice teaching in vocational schools． Keywords: Cloaks knives storeroom; Automatic tool-change control; Configuration software 加工中心自動(dòng)換刀控制過(guò)程較為復(fù)雜，實(shí)際使用 中故障率較高，因此如何盡快定位故障點(diǎn)，及時(shí)掌握 CNC、PLC 及換刀輔助機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)尤為重要。利 用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)自動(dòng)換刀控制組態(tài)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)該 功能。作者選用北京亞控公司開(kāi)發(fā)的組態(tài)王軟件，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)加工中心斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀動(dòng)作的動(dòng)態(tài)監(jiān) 控。 具體方法是在電腦中安裝組態(tài)王軟件及 S7-200 PLC 驅(qū)動(dòng)程序，用通訊線與 SINMUMERIK 802D 數(shù)控 圖 1 通訊電纜接線方法 組態(tài)王軟件及 S7-200 PLC 驅(qū)動(dòng)安裝及通訊 ( 2) 參數(shù)設(shè)定 系統(tǒng)內(nèi)裝 PLC ( S7-200) 建立通信連接; 開(kāi)發(fā)自動(dòng)換 刀控制組態(tài)系統(tǒng)，建立控制界面，在組態(tài)界面中設(shè)置 各個(gè)控件的屬性，使設(shè)置的控件按照自動(dòng)換刀實(shí)際運(yùn) 行情況動(dòng)作，從而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控 PLC、刀庫(kù)、主軸和 其他輔助換刀機(jī)構(gòu)的動(dòng)作及 PLC 的運(yùn)行狀態(tài)。具體 步驟說(shuō)明如下: 在上位機(jī)中安裝組態(tài)王軟件及 S7-200 PLC 的設(shè) 備驅(qū)動(dòng)程序，并正確設(shè)置通訊協(xié)議。S7-200 PLC 的通 信協(xié)議主要有 PPI 協(xié)議、MPI 協(xié)議、PROFIBUS 協(xié)議 和自由口協(xié)議等幾種，用戶可以根據(jù)硬件實(shí)際配置進(jìn) 行選擇。該組態(tài)系統(tǒng)利用 PPI 協(xié)議，以建立 S7-200 PLC 和組態(tài)王軟件 ( 上位計(jì)算機(jī)) 之間的通信。具 體方法見(jiàn)下文。 2 斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì) 組態(tài)王軟件與 S7-200 PLC 之間的通信 ( 1) 上位計(jì)算機(jī)與 PLC 之間的硬件連接 將通訊電纜的一端連接到上位計(jì)算機(jī)的串口，另 一端與 802D 數(shù)控系統(tǒng) ( S7-200 PLC) 的 RS-232C 接 口 X6 連接。通訊電纜接線方法如圖 1 所示。 1 建立新組態(tài)工程的一般過(guò)程是: ( 1) 設(shè)計(jì)組態(tài)系 統(tǒng)圖形界面; ( 2) 定義硬件設(shè)備; ( 3 ) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 收稿日期: 2011 － 04 － 01 作者簡(jiǎn)介: 牛志斌 ( 197l—) ，男，工學(xué)碩士，副教授，技師，主要研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床維修、數(shù)控技術(shù)、CAD \ CAM 技術(shù)。 E － mail: sxjd5360@ sina. com。 54 機(jī)床與液壓 第 40 卷 ( 定義變量) ; ( 4) 建立動(dòng)畫(huà)連接; ( 5) 運(yùn)行和調(diào)試。 ( 1) 工程建立 啟動(dòng) “組態(tài)王” 工程管理器，選擇菜單 “文件 \ 新建工程”，單擊 “下一步”，根據(jù)提示依次輸入存 放新工程的路徑及新工程名稱 “刀庫(kù)”，點(diǎn)擊 “完 成” 后，系統(tǒng)提示是否將該工程作為當(dāng)前工程，點(diǎn) 擊 “是” 進(jìn)入工程瀏覽器界面，如圖 2 所示。至此 完成新工程的創(chuàng)建，刀庫(kù)自動(dòng)換刀控制監(jiān)控畫(huà)面需在 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中建立。 圖 4 通信參數(shù)設(shè)定 ( 3) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 選擇工程瀏覽器左側(cè)目錄樹(shù) “數(shù)據(jù)庫(kù) \ 數(shù)據(jù)詞 典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊 “新建” 圖 標(biāo)，彈出 “定義變量” 對(duì)話框，根據(jù)表 1 所示 PLC 輸入輸出 I / O 地址分配表，分別對(duì)數(shù)據(jù)變量進(jìn)行定 義，如圖 5 所示，并最終完成數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造。 表 1 PLC 輸入輸出 I / O 地址分配表 圖 2 工程瀏覽器界面 ( 2) 設(shè)備選擇及通信參數(shù)設(shè)置 在工程瀏覽器中，點(diǎn)擊左側(cè)目錄樹(shù)的 “系統(tǒng) \ 設(shè)備”，雙擊 “新建” 圖標(biāo)，出現(xiàn) “設(shè)備配置向?qū)А?對(duì)話框，依次選擇 “PLC \ 西門(mén)子 \ S7-200 系列 \ PPI \ 下一步”，如圖 3 所示。 “設(shè)備配置向?qū)А?對(duì)話 框中，分別設(shè)置要安裝設(shè)備的邏輯名稱、連接的串口 “COM1” 或 “COM2 ”、指定地址 “0 ” 及出現(xiàn)故障 時(shí)恢復(fù) 時(shí) 間 間 隔 等 參 數(shù)。 然 后 雙 擊 左 側(cè) 目 錄 樹(shù) 的 “系統(tǒng) \ 設(shè)備 \ COM1 或 COM2 ”，對(duì)通信參數(shù)進(jìn)行設(shè) 置，如通訊方式、波特率、奇偶檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止 位等，具體設(shè)置如圖 4 所示。 圖 5 定義變量的對(duì)話框 監(jiān)控窗口的設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)連接 ( 4) 選擇工程瀏覽器左側(cè)目錄樹(shù) “文件 \ 畫(huà)面”，用 鼠標(biāo)左鍵雙擊右側(cè) “新建” 圖標(biāo)，彈出 “新畫(huà)面” 對(duì)話框，輸入畫(huà)面名稱，建立新的窗口。利用開(kāi)發(fā)系 統(tǒng)中繪圖工具分別繪制圖 6 所示刀庫(kù)監(jiān)控畫(huà)面窗口、 圖 7─9 所示 PLC 監(jiān)控畫(huà)面窗口，并將窗口內(nèi)生成圖 圖 3 “設(shè)備配置向?qū)А?對(duì)話框 輸入 名稱 輸出 名稱 I1. 2 刀號(hào)清零 I1. 3 刀庫(kù)前限位 I1. 4 刀庫(kù)原位 I1. 5 刀號(hào)計(jì)數(shù) I1. 6 緊刀 I1. 7 松刀 Q0. 6 松刀 Q0. 7 緊刀 Q1. 0 刀庫(kù)正轉(zhuǎn) Q1. 1 刀庫(kù)反轉(zhuǎn) Q1. 2 刀庫(kù)返回 Q1. 3 刀庫(kù)前進(jìn) 55 第 8 期 牛志斌: 斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀控制組態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立關(guān)系，當(dāng)變量的 值改變時(shí)，在畫(huà)面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫(huà)效果表示出 來(lái)。具體步驟限于篇幅，不再詳細(xì)說(shuō)明。 的運(yùn)行。 如圖 7 所示，可以監(jiān)控刀庫(kù)換刀位置刀號(hào)、主軸 刀號(hào)、刀庫(kù)當(dāng)前移動(dòng)位置、刀具松緊狀態(tài)及主軸位 置。 如圖 8 所示，對(duì)整個(gè)換刀過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，顯示當(dāng) 前換刀動(dòng)作狀態(tài)，圖中為主軸緊刀工作。 如圖 9 所示，對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如 PLC 運(yùn)行狀態(tài)、RS232C 接口是否選擇、換刀狀態(tài)及換刀 是否結(jié)束等。 圖 6 刀庫(kù)監(jiān)控畫(huà)面窗口 圖 9 PLC 監(jiān)控畫(huà)面窗口三 3 結(jié)束語(yǔ) 該斗笠式刀庫(kù)自動(dòng)換刀控制組態(tài)系統(tǒng)主要有以下 創(chuàng)新點(diǎn): 利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)換刀動(dòng)作的在線監(jiān) 控，生動(dòng)、直觀地展現(xiàn)了換刀動(dòng)態(tài)過(guò)程，便于技術(shù)維 修人員和學(xué)生觀察自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)及 PLC 的運(yùn)行狀態(tài)， 盡快定位故障點(diǎn)、排除故障，同時(shí)也為廣大職業(yè)院校 快速高效地開(kāi)展數(shù)控維修技術(shù)實(shí)踐教學(xué)，提供了開(kāi) 放、生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)條件。目前已取得較好的教學(xué) 效果。 參考文獻(xiàn): 【1】西門(mén)子公司． SIMATIC S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè) ［M］． 2007． 【2】北京亞控科技發(fā)展有 限 公 司． 組 態(tài) 王 6. 5 使 用 手 冊(cè) ［M］． 2007． 【3】北京西門(mén)子( 中國(guó)) 有限公司． SINUMERIK 802D 簡(jiǎn)明調(diào) 試手冊(cè)［M］． 2008． 【4】鄧昌奇，熊德琴，張立斌． 加工中心換刀程序的研究 ［J］． 機(jī)床與液壓，2004( 11) : 108 － 109． 【5】李體仁，張淳，夏田． 立式加工中心刀庫(kù)刀套的改進(jìn)設(shè)計(jì) ［J］． 機(jī)床與液壓，2004( 1) : 143; 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