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        數(shù)控機(jī)床信息化接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析

        2021-04-07 07:18:56劉志川李成龍汪一博
        信息記錄材料 2021年2期
        關(guān)鍵詞:歐姆龍數(shù)控機(jī)床機(jī)床

        劉志川,李成龍,劉 淼,汪一博

        (首都航天機(jī)械有限公司 北京 100076)

        1 引言

        數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要裝置,其有高精度、高效率的特點(diǎn),一定程度上提升了現(xiàn)代化工業(yè)制造的質(zhì)量。而在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中,以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)的第四代工業(yè)革命已經(jīng)展開。美國(guó)、德國(guó)紛紛計(jì)劃開展信息化工業(yè)革命,計(jì)劃將智能化技術(shù)、信息技術(shù)更多地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中,促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)效力增加。而在此背景下,數(shù)控機(jī)床信息化建設(shè)展開,而數(shù)控機(jī)床信息化建設(shè)過(guò)程中,信息化接口的有效應(yīng)用是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

        2 數(shù)控機(jī)床機(jī)及其信息化建設(shè)

        2.1 數(shù)控機(jī)床

        數(shù)控機(jī)床是一種現(xiàn)代化的數(shù)字控制機(jī)床裝置,也是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的重要裝置。其在具體應(yīng)用的過(guò)程中,應(yīng)用了自動(dòng)化程序控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化工作運(yùn)行,提升了機(jī)床工作運(yùn)行的效率。在數(shù)控機(jī)床工作運(yùn)行過(guò)程中,其內(nèi)部核心系統(tǒng)是程序控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)具有邏輯編程處理功能,并完成數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化。在車床加工過(guò)程中,數(shù)控機(jī)床使用者將圖紙要求及加工零件尺寸要求結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的合理控制,保證零件加工精度提升。

        數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床加工相比最重要的特點(diǎn)就是零件加工精度高,能夠精準(zhǔn)控制零件加工精度和數(shù)據(jù),也能夠在最大程度上控制零件加工精度。數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中可以節(jié)省大量的人力資源,其加工改造僅需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入改造,不僅實(shí)現(xiàn)了加工成本降低,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了加工生產(chǎn)力需求減少,對(duì)于數(shù)控機(jī)床加工而言有非常重要的作用。另外,數(shù)控機(jī)床工作運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)于操作人員的綜合素質(zhì)要求更高,促進(jìn)了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的內(nèi)部?jī)?yōu)化。

        2.2 數(shù)控機(jī)床信息化

        隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及智能化技術(shù)的發(fā)展,社會(huì)生產(chǎn)將進(jìn)入到新發(fā)展時(shí)期,制造業(yè)也朝向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化方向發(fā)展。與此同時(shí)美國(guó)率先提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策,應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。德國(guó)也開展了工業(yè)4.0計(jì)劃,而我國(guó)則是提出了“大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合”理念,對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展起到了非常重要的作用。

        在此背景下,數(shù)控機(jī)床信息化建設(shè)被提出,目的是通過(guò)信息化技術(shù)融入,最大程度上提升數(shù)控機(jī)床的信息化建設(shè)效率。例如,當(dāng)前數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用McIs通訊系統(tǒng)、機(jī)床PLc遠(yuǎn)程I/O接口設(shè)計(jì)應(yīng)用等,都會(huì)在最大程度上提升數(shù)控機(jī)床的工作運(yùn)行效率。

        3 數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要作用

        數(shù)控機(jī)床信息化建設(shè)對(duì)于數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展有非常重要的作用。首先,數(shù)控機(jī)床信息化建設(shè)有利于數(shù)控機(jī)床工作效率提升,數(shù)控機(jī)床工作是對(duì)邏輯信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并利用程序控制系統(tǒng)進(jìn)行操作,而通過(guò)信息化接口以及信息化技術(shù)應(yīng)用,能夠保證數(shù)控機(jī)床技術(shù)更有效率,提升了技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能,也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)控制功能生產(chǎn)效率提升。另外,數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),也是為了提升數(shù)控機(jī)床的控制功能,保證數(shù)控機(jī)床控制更有效果,最終提升現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床的信息化控制水平。

        4 數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)方案分析

        數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分,也直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的信息化建設(shè)效果。在數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)研究過(guò)程中,本文選擇對(duì)某工程LGMazak數(shù)控機(jī)床進(jìn)行信息化接口設(shè)計(jì)改造,其中改造主要包括以下幾方面內(nèi)容。

        4.1 LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)原則

        LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)該應(yīng)用一定的設(shè)計(jì)原則,通過(guò)設(shè)計(jì)原則的合理控制,保證信息化接口設(shè)計(jì)能夠更加高效,最大程度上提升信息化接口設(shè)計(jì)效果。一方面,在數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)過(guò)程中要遵循合理化原則,保證信息化接口接入能夠更加有效。另外一方面,在數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)過(guò)程中,要求遵循節(jié)能性原則,保證LGMazak數(shù)控機(jī)床工作更加節(jié)能高效。

        4.2 LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口需求改造

        數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,首要工作就是根據(jù)數(shù)控機(jī)床信息化系統(tǒng)建立信息化接口設(shè)計(jì)目標(biāo),也是對(duì)信息化接口的功能需求分析,表1為L(zhǎng)GMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)的功能分析表。在LGMazak數(shù)控機(jī)床接口設(shè)計(jì)中主要對(duì)通信、寫入以及讀取功能進(jìn)行了實(shí)際的分析[1]。

        表1 LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口分析

        4.3 LGMazak數(shù)控機(jī)床信息通信接口設(shè)計(jì)

        通信模塊是信息接口設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要模塊,對(duì)于通信功能設(shè)計(jì)也有非常重要的影響,一定程度上直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床信息化接口的通信功能,在LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)過(guò)程,其通信接口設(shè)計(jì)包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容,(圖1為L(zhǎng)GMazak數(shù)控機(jī)床信息化通信接口結(jié)構(gòu)圖)。(1)數(shù)控機(jī)床通訊接口設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用以太網(wǎng)交換機(jī)作為中樞網(wǎng)絡(luò)模塊,建立了MCIS信息化系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通道。(2)以太網(wǎng)交換機(jī)與數(shù)控機(jī)床之間建立了程序傳輸功能的無(wú)線網(wǎng)卡,建立了機(jī)床與數(shù)控系統(tǒng)之間的良好聯(lián)系,也能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能連接。(3)機(jī)床系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)中增設(shè)I/O數(shù)據(jù)傳輸接口,型號(hào)為AP15接口和AP28能夠最大程度上實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床之間的網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸。構(gòu)建整體網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu),對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的信息化功能提升有非常重要的作用[2]。

        圖1 LGMazak數(shù)控機(jī)床通訊結(jié)構(gòu)原理圖

        4.4 LGMazak數(shù)控機(jī)床硬件設(shè)計(jì)

        數(shù)控機(jī)床信息化建設(shè)過(guò)程中,信息化硬件設(shè)備建設(shè)應(yīng)用非常關(guān)鍵,最大程度上提升系統(tǒng)的工作運(yùn)行效率。保證系統(tǒng)運(yùn)行更加高效。以下是對(duì)LGMazak數(shù)控機(jī)床硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié);在實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)中包括對(duì)PLC系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì),PLC控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)工作運(yùn)行過(guò)程中的重要應(yīng)用,一定程度上決定了系統(tǒng)的工作運(yùn)行效率。并且在實(shí)際的信息化硬件建設(shè)中,選擇歐姆龍PLC作為系統(tǒng)硬件。歐姆龍PLC系統(tǒng)具有良好的工作效率,其自身控制能力也相對(duì)比較強(qiáng)。另外,在LGMazak數(shù)控機(jī)床接口硬件設(shè)計(jì)中,選擇應(yīng)用x50、x5l、x52、x53和x54接口進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,能夠在最大程度上提升系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用,保證系統(tǒng)構(gòu)建更加高效。通過(guò)接口硬件以及控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),保證整個(gè)數(shù)控機(jī)床信息接口設(shè)計(jì)合理。在LGMazak數(shù)控機(jī)床硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中,PLC系統(tǒng)連接接口設(shè)計(jì)8個(gè)硬件接口、而MCIS硬件設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì)為4個(gè)輸入信號(hào)接口,能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止信號(hào)建設(shè),最大程度上提升系統(tǒng)信號(hào)應(yīng)用合理。

        4.5 LGMazak數(shù)控機(jī)床PLC程序設(shè)計(jì)

        LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)過(guò)程中,還包括對(duì)PLC系統(tǒng)程序接口進(jìn)行合理設(shè)計(jì),保證程序接口設(shè)計(jì)合理,也能夠在最大程度上提升信息化接口設(shè)計(jì)合理性。

        首先,數(shù)控機(jī)床PLC系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過(guò)程中,包括對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì),保證GMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口能夠合理應(yīng)用。在本次設(shè)計(jì)中,對(duì)歐姆龍PLC進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì),其中包括模式切換設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、程序啟動(dòng)設(shè)計(jì)、程序停止設(shè)計(jì)以及程序復(fù)位設(shè)計(jì)等多方面內(nèi)容,通過(guò)各方面設(shè)計(jì)功能良好展開,能夠最大程度上提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能質(zhì)量。保證數(shù)控機(jī)床歐姆龍PLC系統(tǒng)能夠與信息化接口良好融合,促進(jìn)其工作效率提升[3]。

        其次,LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)中包括對(duì)機(jī)床程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要是對(duì)機(jī)床啟動(dòng)功能進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)。如在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,將LGMazak數(shù)控機(jī)床的啟動(dòng)輸入信號(hào)設(shè)置為x50、x5l,x52輸入為1,寓意為數(shù)據(jù)指令。

        最后,信息化接口程序設(shè)計(jì)中,對(duì)機(jī)床狀態(tài)信息輸出接口進(jìn)行程序設(shè)計(jì),其中包括機(jī)床狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及歐姆龍PLC處理程序設(shè)計(jì)兩個(gè)方面,保證整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加高效。在歐姆龍PLC處理程序設(shè)計(jì)中,主要包括對(duì)自動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、對(duì)機(jī)床故障進(jìn)行信號(hào)采集、對(duì)堵料信號(hào)進(jìn)行采集、對(duì)機(jī)床換刀模式進(jìn)行控制等多方面功能設(shè)計(jì),保證信息系統(tǒng)工作運(yùn)行更加高效(圖2為歐姆龍PLC處理程序圖)[4]。

        圖2 歐姆龍PLC處理機(jī)床狀態(tài)信息程序圖

        4.6 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

        本文針對(duì)LGMazak數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,并對(duì)機(jī)床PLC程序、機(jī)床信息化接口進(jìn)行了設(shè)計(jì),而在實(shí)踐研究過(guò)程中,為了驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床符合實(shí)際應(yīng)用效果,并能夠滿足數(shù)控機(jī)床信息化接口的應(yīng)用需求,在文章研究中,對(duì)LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)踐檢驗(yàn)。試驗(yàn)中利用MCIS系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)際的控制,并對(duì)機(jī)床的信息化接口功能進(jìn)行分析。

        首先,LGMazak數(shù)控機(jī)床分析過(guò)程中,針對(duì)信息化接口進(jìn)行機(jī)床狀態(tài)信息知識(shí)功能分析。接口試驗(yàn)中,通過(guò)MCIS系統(tǒng)與L12-Yx2機(jī)床進(jìn)行實(shí)際連接,并對(duì)機(jī)床進(jìn)行啟動(dòng)操作、機(jī)床復(fù)位操作、模式切換操作。在實(shí)際的控制過(guò)程中,采用MCIS系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)床狀態(tài)信息進(jìn)行合理的采集,并能夠針對(duì)性控制機(jī)床各項(xiàng)操作,證明LGMazak數(shù)控機(jī)床接口設(shè)計(jì)更具有合理性。

        其次,LGMazak數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床信息化接口功能分析過(guò)程中,針對(duì)人工呼叫功能進(jìn)行了實(shí)踐證明。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,對(duì)機(jī)床某環(huán)節(jié)進(jìn)行破壞,其系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出設(shè)備呼叫,其故障數(shù)據(jù)也直接上報(bào)到對(duì)應(yīng)的MCIS系統(tǒng)顯示模塊當(dāng)中,證明LGMazak數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床信息化接口功能合理。

        最后,在LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口功能分析過(guò)程中,針對(duì)各個(gè)接口的信息化數(shù)據(jù)傳輸功能進(jìn)行檢測(cè),實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中,主要利用數(shù)據(jù)獲取裝置對(duì)接口的通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及通訊功能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析獲取,并對(duì)數(shù)據(jù)接口信息進(jìn)行合理的驗(yàn)證,通過(guò)實(shí)踐分析研究表明實(shí)際的信息化接口設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信功能以及數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)良好,可以正常投入使用,對(duì)于LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化連接有重要的作用。

        5 結(jié)語(yǔ)

        LGMazak數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)控機(jī)床信息化發(fā)展有非常重要的作用。本文筆者以LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)為例,從信息化接口通訊、硬件以及需求三個(gè)方面總結(jié)了LGMazak數(shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)的重要策略。希望能夠?qū)?shù)控機(jī)床信息化接口設(shè)計(jì)應(yīng)用有所幫助。

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