宋鵬飛 律志強(qiáng)

通用技術(shù)集團(tuán)大連機(jī)床有限責(zé)任公司 遼寧大連 116620

近年來，隨著制造業(yè)市場需求的變化，大、中型金屬切削機(jī)床更多趨向于個(gè)性化訂單。以類別區(qū)分的機(jī)床品種，呈現(xiàn)出多規(guī)格、功能特性化、復(fù)合化等特點(diǎn)。依托于西門子數(shù)控系統(tǒng)的控制技術(shù)，在機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中，引入用戶自定義變量和設(shè)備管理工具的控制理念，通過程序運(yùn)行變量、PLC控制和編制用戶自定義操作界面等方法，有效實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制數(shù)據(jù)的預(yù)設(shè)和電氣設(shè)備項(xiàng)目的選擇激活，以滿足系列產(chǎn)品功能控制的兼容性和拓展性。

本文著重介紹基于西門子系統(tǒng)功能，在系列機(jī)床產(chǎn)品電氣調(diào)試中，根據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù)NC和PLC接口信號的應(yīng)用，根據(jù)客戶要求定制不同類型的控制面板，更改控制面板必須更改PLC控制程序，或者根據(jù)系統(tǒng)要求自制硬件，以配合實(shí)現(xiàn)機(jī)床的控制，對于西門子數(shù)控系統(tǒng)，主軸倍率控制是采用格雷碼控制，與PLC控制的接受的二進(jìn)制狀態(tài)略有不同，為了更好的更快的適應(yīng)產(chǎn)品，元件的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)變。根據(jù)數(shù)制變換的特性，給出了利用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的方法。

1 格雷碼介紹

在數(shù)字系統(tǒng)中只能識別0和1，各種數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼才能進(jìn)行處理，格雷碼是一種無權(quán)碼，采用絕對編碼方式，典型格雷碼是一種具有反射特性和循環(huán)特性的單步自補(bǔ)碼，它的循環(huán)、單步特性消除了隨機(jī)取數(shù)時(shí)出現(xiàn)重大誤差的可能，它的反射、自補(bǔ)特性使得求反非常方便。格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式，因?yàn)?，自然二進(jìn)制碼可以直接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，但某些情況，例如從十進(jìn)制的3轉(zhuǎn)換成4時(shí)二進(jìn)制碼的每一位都要變，使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點(diǎn)，它是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個(gè)數(shù)字不同[1]。它在任意兩個(gè)相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一個(gè)數(shù)位發(fā)生變化。它大大地減少了由一個(gè)狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)時(shí)邏輯的混淆。另外由于最大數(shù)與最小數(shù)之間也僅一個(gè)數(shù)不同，故通常又叫格雷反射碼或循環(huán)碼。下表為幾種自然二進(jìn)制碼與格雷碼的對照表：

2 格雷碼與自然二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換法則

一般情況下，自然二進(jìn)制碼與格雷碼可以按以下方法互相轉(zhuǎn)換。

2.1 自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成格雷碼

自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格雷碼，是編碼形式，其法則是保留自然二進(jìn)制碼的最高位（最左邊）作為格雷碼的最高位，而次高位格雷碼為二進(jìn)制碼的高位與次高位相異或，而格雷碼其余各位與次高位的求法相類似[2]。

2.2 格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進(jìn)制碼

格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進(jìn)制碼，是解碼形式，其法則是最左邊一位保持不變，從左邊第二位起，依次將每位與左邊一位解碼后的值異或，作為該位解碼后的值。

3 自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成格雷碼的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 PLC軟件實(shí)現(xiàn)法

LD SM0.0A M0.1

3.2 硬件實(shí)現(xiàn)法

根據(jù)自然二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成格雷碼的法則，可以得到以下電路圖：

上圖所示電路圖即可用異或集成電路74ls136實(shí)現(xiàn)，也可以利用可編程器件PLD等編程實(shí)現(xiàn)[3]。

4 結(jié)語

根據(jù)二進(jìn)制碼和格雷碼的關(guān)系特點(diǎn)，通過軟件和硬件都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，軟件實(shí)現(xiàn)更為便捷，可移植性強(qiáng)。本算法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，西門子面板轉(zhuǎn)換為自制面板的功能。

在數(shù)控機(jī)床實(shí)際制造和調(diào)試過程中，修改機(jī)床控制部件和功能，通常則是采用多種方式的有效組合。綜上所述，通過數(shù)控系統(tǒng)的接口變量及PLC的邏輯控制等方法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床電氣設(shè)備項(xiàng)目和功能的智能化調(diào)試技術(shù)，使系列產(chǎn)品的復(fù)合化電氣制造更加簡單便捷。