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        840DSL 數(shù)控系統(tǒng)刀具設(shè)定狀態(tài)防錯策略研究

        2019-09-12 07:43:54侯明洋
        設(shè)備管理與維修 2019年9期
        關(guān)鍵詞:設(shè)定值刀具加密

        張 輝,侯明洋,張 飛

        (上汽通用汽車有限公司武漢分公司,湖北武漢 430200)

        0 引言

        在某汽車廠發(fā)動機項目期間,由于人為誤操作導(dǎo)致一把原本有刀具折斷檢測功能的刀具被取消了刀檢功能,而這把刀具在加工過程中損壞。生產(chǎn)操作工在不知情的情況下批量加工工件,待測量發(fā)現(xiàn)工件不合格后才進行質(zhì)量追溯,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了大批量的工件報廢,浪費了大量的人力,還導(dǎo)致了嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

        刀具折斷檢測功能位于840DSL 系統(tǒng)中的刀具管理界面,為機床制造供應(yīng)商二次開發(fā)的功能,但是通常設(shè)備制造商沒有設(shè)置畫面加密保護或是在程序中設(shè)置防錯報警。勾選和取消刀檢功能不需要輸入任何密碼或插入西門子專用的權(quán)限鑰匙,而且取消刀具檢測設(shè)定狀態(tài)后HMI 上沒有任何提示[1]。當(dāng)人為誤操作將刀具折斷檢測功能取消后,就會存在較大的質(zhì)量風(fēng)險。通過分析研究,基于西門子840DSL 數(shù)控系統(tǒng)本文提出了在刀具管理界面加密保護人為誤操作和創(chuàng)建防錯報警程序兩種策略,最終實現(xiàn)有效規(guī)避該類風(fēng)險再次發(fā)生的功能。

        1 策略分析及論證

        如圖1 所示,西門子840DSL 標(biāo)準(zhǔn)的刀具管理信息中不包含刀具折斷檢測和刀具內(nèi)冷的相關(guān)設(shè)定和狀態(tài)信息。若要讀取更多的刀具相關(guān)參數(shù)需要用到用戶自定義的數(shù)據(jù)類型,西門子840DSL 系統(tǒng)默認(rèn)用戶最多可以自定義10 個特殊的用戶數(shù)據(jù)。用戶自定義數(shù)據(jù)類型說明如圖2 所示。

        圖1 西門子840DSL 標(biāo)準(zhǔn)刀具管理信息

        圖2 西門子系統(tǒng)用戶自定義數(shù)據(jù)類型說明

        為了增加其他需要的用戶設(shè)定,需要增加一個用戶配置腳本文件“SLTMLISTCONFIG.XML”,通過這個腳本文件用戶可以對需要增加的刀具管理設(shè)定進行定義和描述,最終這些規(guī)定好的刀具用戶自定義數(shù)據(jù)的內(nèi)容會隨同系統(tǒng)自帶的刀具管理信息一同顯示在對應(yīng)的刀具管理界面。HMI 用戶配置腳本文件如圖3 所示。

        圖3 840DSL HMI 用戶配置腳本文件

        由刀具管理數(shù)據(jù)用戶配置腳本文件可知,刀具自定義數(shù)據(jù)1 為刀具折斷檢測功能開啟和關(guān)閉設(shè)定,數(shù)據(jù)類型為BOOL 量,設(shè)定方式為CheckBox 勾選和取消;自定義數(shù)據(jù)2 為刀具內(nèi)冷壓力設(shè)定值,數(shù)據(jù)類型為整數(shù)型,設(shè)定方式為輸入整數(shù)型數(shù)值。在“sltmlistdialog_eng.ts”文件中定義了這些自定義數(shù)據(jù)類型的顯示位置及相應(yīng)的描述,如圖4 所示。

        2 畫面加密保護策略

        為了防止用戶數(shù)據(jù)設(shè)定誤修改,首選的策略就是將刀具設(shè)定狀態(tài)畫面加密后再進行顯示,即用戶只能通過輸入口令或插入專用權(quán)限的鑰匙才能解鎖,這樣能有效避免低權(quán)限用戶對關(guān)鍵用戶數(shù)據(jù)進行操作。

        圖4 HMI 腳本文件中的刀具自定義數(shù)據(jù)描述

        畫面加密保護具體實現(xiàn)方法為:修改原始HMI 用戶配置腳本文件,在ToolBrokencheck 列中添加權(quán)限函數(shù)<AccessLevel value=‘5’type=‘uint’/>。如下圖所示,圖5 為原始HMI 用戶配置腳本文件,圖6 為添加權(quán)限函數(shù)后的HMI 腳本文件。

        如圖6 所示,給刀具折斷檢測畫面增加密碼保護,密碼權(quán)限等級設(shè)置為西門子5 級,僅當(dāng)用戶輸入的密碼等級不低于此權(quán)限等級時,才能激活刀具折斷檢測修改設(shè)定值功能[2]。增加了畫面密碼保護后的刀具折斷檢測畫面如圖7 所示,當(dāng)用戶登錄權(quán)限低于刀檢密碼保護權(quán)限時,BK 一列的刀檢狀態(tài)設(shè)定一欄選項顯示為灰色,表示當(dāng)前權(quán)限下無法對刀具折斷檢測設(shè)定狀態(tài)進行修改。

        圖5 原始HMI 用戶配置腳本文件

        圖6 添加權(quán)限函數(shù)后的HMI 腳本文件

        圖7 增加密碼保護后的刀具折斷檢測畫面

        完成了刀具檢測設(shè)定畫面加密功能之后,可在很大程度上減少低權(quán)限用戶對刀具設(shè)定等關(guān)鍵性的參數(shù)進行修改和誤操作的可能性;但從另外的角度去考慮:即使對刀檢功能設(shè)定畫面進行了加密保護,也不能完全保證該畫面解鎖后沒有人為的誤操作行為,因此畫面加密保護策略僅作為基礎(chǔ)方案,要尋求從根本上解決問題的方案。

        3 創(chuàng)建防錯程序策略

        本策略是將刀具的刀檢設(shè)定狀態(tài)和內(nèi)冷壓力設(shè)定值讀取出來并創(chuàng)建防錯程序。通過使用系統(tǒng)變量$TC 將刀庫里每把刀具的刀檢設(shè)定狀態(tài)和內(nèi)冷壓力設(shè)定值讀取出來并存儲在用戶變量中,然后同時在NC 和PLC 程序中將讀取出來的設(shè)定值與固化(原始)的狀態(tài)設(shè)定值作對比邏輯判斷,若出現(xiàn)不匹配狀況,則在設(shè)備啟動時就觸發(fā)相應(yīng)報警,提示相關(guān)操作人員檢查對應(yīng)刀具的設(shè)定是否正確,匹配若不正確故障無法消除。

        首先,在MDA 方式下使用R 參數(shù)對刀具用戶自定義數(shù)據(jù)進行讀取測試,如圖8 所示。通過設(shè)定將讀取測試結(jié)果值儲存在相應(yīng)的R 參數(shù)中以便核對。

        如圖8 所示,其中R2、R4、R5 分別讀取刀具1、刀具2 和刀具3 的刀檢設(shè)定狀態(tài),R6、R7 分別讀取刀具1、刀具3 的內(nèi)冷壓力設(shè)定值。將讀取出來的測試結(jié)果與實際的刀具刀檢設(shè)定狀態(tài)和內(nèi)冷設(shè)定值進行一一對比驗證,結(jié)果顯示讀取測試的存儲值與實際設(shè)定值完全一致。滿足測試預(yù)期的結(jié)果。

        3.1 NC 報警實現(xiàn)

        在NC 程序里定義相應(yīng)的防錯變量,如圖9 所示。在DEF程序中定義報警變量,并設(shè)置其在 PLC程序中的輸出字節(jié)和相應(yīng)的位信息,如圖10 所示。在NC 程序中編寫刀具用戶數(shù)據(jù)讀取判斷程序和相關(guān)的報警邏輯,如圖11 所示。

        圖8 對用戶自定義數(shù)據(jù)進行讀取測試

        圖9 在NC 程序中定義防錯變量

        圖10 在DEF 程序中設(shè)置報警變量的PLC 輸出地址

        圖11 NC 程序中的刀具用戶數(shù)據(jù)讀取報警邏輯

        3.2 PLC 報警實現(xiàn)

        在PLC 程序中,根據(jù)NC 發(fā)送過來的刀檢和刀具內(nèi)冷設(shè)定值判斷狀態(tài),編輯相關(guān)的報警邏輯(具體的判斷條件可根據(jù)實際情況做相應(yīng)的調(diào)整),如圖12 所示。

        3.3 制作HMI 報警文本

        最后,還需要制作相應(yīng)的HMI 報警文本,輸出對應(yīng)的報警信息,HMI 報警文本如圖13 所示。如圖13 所示,當(dāng)?shù)毒哒蹟鄼z測和刀具內(nèi)冷實際狀態(tài)與設(shè)定狀態(tài)不一致時,PLC 程序中將輸出報警信號,并在機床HMI 畫面上顯示“刀具折斷檢測狀態(tài)判斷故障”或“刀具內(nèi)冷壓力設(shè)定狀態(tài)判斷故障”報警信息,提示用戶進行確認(rèn)[3]。

        相比于畫面加密保護策略,創(chuàng)建防錯程序策略對操作和修改參數(shù)的人員的安全依賴性大大降低,徹底防止了人為誤操作的可能性,顯著提高了加工中心刀具管理系統(tǒng)的安全性與可靠性。目前,兩種防錯策略都已在該箱體加工線所有加工中心上實施,并取得了良好的效果。

        圖12 PLC 程序中的刀具設(shè)定狀態(tài)報警邏輯

        圖13 HMI 報警文本

        4 結(jié)論

        本文提出的畫面加密保護和創(chuàng)建防錯程序兩種策略,徹底防止了人為誤操作,顯著提高了加工中心刀具管理系統(tǒng)的安全性與可靠性,降低了質(zhì)量風(fēng)險和工廢成本,同時對于其他加工中心設(shè)備也有一定的借鑒意義。

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