陳先鋒(上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，上海 201209)

基于FB4實(shí)現(xiàn)SINUMERIK 840D雙通道NC程序的自動(dòng)選擇

陳先鋒
(上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，上海 201209)

在數(shù)控加工過(guò)程中，尤其是多通道、多種零件程序協(xié)調(diào)的自動(dòng)加工，往往要求自動(dòng)選擇各個(gè)通道的加工程序，這樣能夠減少人為干涉，從而降低加工中出錯(cuò)的概率。介紹了在SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中如何通過(guò)FB4基本PLC實(shí)現(xiàn)雙通道零件程序的自動(dòng)選擇。

SINUMEIRIK 840D；雙通道；程序自動(dòng)選擇

0 引言

國(guó)內(nèi)很多機(jī)床制造商在機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程中，很少把機(jī)床的加工現(xiàn)場(chǎng)和加工操作人員考慮進(jìn)去，同時(shí)也沒(méi)有將系統(tǒng)功能完全地應(yīng)用到機(jī)床上面，以簡(jiǎn)化機(jī)床操作、降低故障率。在這方面，國(guó)外進(jìn)口的很多機(jī)床就考慮得比較周全，在機(jī)床設(shè)計(jì)方面也比較合理。比如在數(shù)控加工過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)的操作人員高強(qiáng)度的頻繁作業(yè)，有可能偶爾精力不集中，進(jìn)而引發(fā)不當(dāng)?shù)牟僮?。因此，操作人員過(guò)多地干涉整個(gè)加工過(guò)程往往會(huì)導(dǎo)致加工過(guò)程的中斷，降低加工效率。嚴(yán)重的時(shí)候還有可能引起誤操作，導(dǎo)致加工工件報(bào)廢，或者機(jī)床、刀具損壞。所以對(duì)于數(shù)控加工過(guò)程要考慮到如何盡可能地降低操作人員的人為干涉，從而減少由于人為操作失誤而導(dǎo)致的故障或事故。尤其是一些關(guān)鍵的操作功能，如果機(jī)床制造商能夠考慮到現(xiàn)場(chǎng)的各種因素，把這種操作功能從操作人員手中解放出來(lái)，做成機(jī)床自動(dòng)功能，如此一來(lái)既能夠簡(jiǎn)化操作，也能進(jìn)一步提高機(jī)床加工的安全性能。

某汽車底盤(pán)后橋切削加工專用機(jī)床，采用西門(mén)子SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)床有4個(gè)工位，其中工位1和工位2用來(lái)加工零件A的粗加工、精加工工序；工位3和工位4用來(lái)加工零件B的粗加工、精加工工序。針對(duì)機(jī)床的這種加工要求，把機(jī)床配置為雙通道模式，在通道1中處理零件A的加工程序，同時(shí)在通道2中處理零件B的加工程序。通過(guò)面板上的按鈕功能自動(dòng)選擇加工程序到通道1和通道2。

1 通道的基本概念

在數(shù)控系統(tǒng)中，通道可以理解成一個(gè)獨(dú)立的NCK（數(shù)控單元核心），也就是說(shuō)通道包含獨(dú)立的NCK，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的插補(bǔ)功能。數(shù)控系統(tǒng)中的機(jī)床軸、幾何軸、定位軸可以通過(guò)機(jī)床參數(shù)或零件程序分配到各個(gè)通道中。在指定的一個(gè)通道中，同一時(shí)刻只能有一個(gè)零件程序運(yùn)行，每個(gè)通道能夠通過(guò)PLC進(jìn)行控制，獨(dú)立運(yùn)行零件加工程序。本文將介紹在SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)雙通道零件程序加工功能，以及通過(guò)PLC基本程序FB4實(shí)現(xiàn)通道中加工程序的自動(dòng)選擇功能，從而提高機(jī)床的加工效率，且保證機(jī)床操作的安全性。

2 雙通道的配置

SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的雙通道功能除了需要硬件NCU版本的支持之外，由于它是屬于選件功能，所以還需要通過(guò)選件功能的機(jī)床參數(shù)激活，否則就不能使用多通道功能。激活雙通道功能后，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的NC配置，通常按照機(jī)床級(jí)、通道級(jí)和幾何級(jí)來(lái)配置數(shù)控系統(tǒng)的軸功能。該案例中，某臺(tái)專用汽車底盤(pán)后橋切削加工機(jī)床，配置2個(gè)通道獨(dú)立加工運(yùn)行零件程序，同時(shí)執(zhí)行加工動(dòng)作互不干涉，兩個(gè)通道中分別配置X、Y兩個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)主軸，其中進(jìn)給軸通過(guò)SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，而主軸通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，不經(jīng)過(guò)SINUMEIRIK 840D數(shù)控系統(tǒng)，其機(jī)床軸參數(shù)配置如表1所示。

表1 數(shù)控系統(tǒng)雙通道配置參數(shù)Tab. 1 The Parameters of dual-channe

在該機(jī)床中使用一個(gè)機(jī)床控制面板MCP、一個(gè)操作顯示單元OP，通過(guò)機(jī)床操作面板的切換通道，操作者即可以選擇機(jī)床面板控制通道1還是控制通道2。在PLC程序中調(diào)用2次FC19，處理機(jī)床控制面板MCP接口信號(hào)。

CALL "GP_HP" // FC19，處理機(jī)床控制面板MCP接口信號(hào)

CALL "MCP_IFM"

BAGNo :=B#16#1 //操作面板OP控制方式組1

ChanNo :=B#16#1 //操作面板OP控制通道2

SpindleIFNo:=B#16#0

FeedHold :=M0.0

SpindleHold:=M0.1

CALL "MCP_IFM" // FC19，處理機(jī)床控制面板MCP接口信號(hào)

BAGNo :=B#16#1 //操作面板OP控制方式組1

ChanNo :=B#16#2 //操作面板OP控制通道2

SpindleIFNo:=B#16#0

FeedHold :=M0.2

SpindleHold:=M0.3

3 NC加工程序的自動(dòng)選擇

在SINUMERIK 840D的工具盤(pán)中，基本程序塊FB4“PI_SERV”可以用于在NCK區(qū)域中啟動(dòng)一個(gè)程序?qū)嵗?wù)。比如某些程序需要實(shí)現(xiàn)特殊的功能，選擇一個(gè)加工程序，這種功能可以在NCK中通過(guò)PI服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。當(dāng)調(diào)用FB4，通過(guò)上升沿信號(hào)“Req”啟動(dòng)一個(gè)任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行正常且沒(méi)有錯(cuò)誤，則參數(shù)“Done”輸出為1，否則可以查看錯(cuò)誤代碼確定錯(cuò)誤類型。

機(jī)床能夠加工A、B兩種工件，每個(gè)工件需要經(jīng)過(guò)工位1和工位2的加工，其中工位1由通道1控制，工位2由通道2控制，工位1和工位2同時(shí)執(zhí)行不同的加工程序。用戶要求在加工工件A時(shí)，能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)1自動(dòng)選擇第1組程序（CH1LMPF. MPF和CH2RMPF. MPF）自動(dòng)分別加載到通道1和通道2的程序運(yùn)行區(qū)；能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)2自動(dòng)選擇第2組程序（CH11L.MPF和CH22R.MPF）自動(dòng)分別加載到通道1和通道2的程序運(yùn)行區(qū)。對(duì)于用戶的這個(gè)功能可以通過(guò)FB4自動(dòng)加工程序選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)。

首先，在數(shù)控機(jī)床的PLC項(xiàng)目程序下建立數(shù)據(jù)塊DB199“mpf1select”、DB299“mpf2select”用于存儲(chǔ)加工程序的路徑及程序名稱。在DB199、DB299中分別申明相應(yīng)的變量，并賦初始值，保存數(shù)據(jù)塊并下載到數(shù)控系統(tǒng)的PLC中，如圖1所示。

圖1 申明數(shù)據(jù)塊的變量Fig. 1 Variables in data block

然后在PLC程序中新建一個(gè)用戶功能FC199，調(diào)用FB4實(shí)現(xiàn)零件程序的自動(dòng)選擇。FB4的調(diào)用及參數(shù)分配如下：

CALL "PI_SERV" , DB109

Req :=I87.6 //分別賦值第1組/第2組加工程序的選擇開(kāi)關(guān)

PIService:="PI".SELECT

Unit :=1 //分配通道1/通道2

Addr1 :="mpf1select".mpf1path //通道1/通道2加工程序的存儲(chǔ)路徑

Addr2 :="mpf1select".mpf1name //通道1/通道2加工程序的名稱

Addr3 :=

Addr4 :=

WVar1 :=

WVar2 :=

WVar3 :=

WVar4 :=

WVar5 :=

WVar6 :=

WVar7 :=

WVar8 :=

WVar9 :=

WVar10 :=

Error :=M210.0

Done :=M210.1

State :=MW212

4 結(jié)論

在機(jī)床中有一個(gè)SWITCH的切換開(kāi)關(guān)，連接到I87.6和I87.7兩個(gè)輸入點(diǎn)，開(kāi)關(guān)撥到左邊接通I87.6，選擇第1組加工程序，分別加載到通道1和通道2；開(kāi)關(guān)撥到右邊接通I87.7，選擇第2組加工程序，分別加載到通道1和通道2。按下機(jī)床控制面板MCP上“CYCLE START”通道1和通道2的程序，并同時(shí)開(kāi)始運(yùn)行執(zhí)行加工動(dòng)作。通過(guò)對(duì)機(jī)床在這種設(shè)計(jì)上的修改，可使機(jī)床操作人員只需簡(jiǎn)單地選擇SWITCH的切換開(kāi)關(guān)，然后按下程序運(yùn)行的啟動(dòng)按鈕，就可以實(shí)現(xiàn)所要求的程序加工。這樣就簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的動(dòng)作，從而在更大限度上降低了現(xiàn)場(chǎng)操作人員由于精力分散而造成的機(jī)床故障。

[1] 陳先鋒, 何亞飛, 朱弘峰. SINUMERIK 840D/810數(shù)控系統(tǒng)功能應(yīng)用與維修調(diào)整教程[M]. 北京： 人民郵電出版社, 2010.

[2] SIEMENS. SINUMERIK 840D sl/840Di sl/840D/840Di/810D Functions Manual[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[3] SIEMENS. SINUMERIK 840DStart-Up, Programming and Maintaining[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[4] SIEMENS. SIMATIC S7-300 System Software and Standard Function[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[5] SIEMENS. SINUMERIK 840D NCU Configuring Manual[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

The Auto-selection of NC Program in Dual-Channel Based on FB4 for SINUMERIK 840D

CHEN Xian-feng
(School of Mechanical & Electronic Engineering, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, P. R. China)

In the CNC machining process, especially in the multi-channel and multi-part program coordinating automatic processing, often require the processing of each channel automatically selected the NC program. That can reduce the human intervention, thereby reducing the probability of faults in machine processing. The method to achieve the NC program auto-selection through FB4 in the SINUMEIRIK 840D CNC system is described.

SINUMEIRIK 840D; dual-channel; auto-selection

TP273

A

1001-4543(2012)01-0028-04

2011-06-07;

2012-02-07

陳先鋒（1979－），男，江西泰和人，博士在讀，主要研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床、伺服驅(qū)動(dòng)，電子郵箱xfchen@meef.sspu.cn。

2009年度上海第二工業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)基金（No.QD209014）