斗笠式刀庫自動換刀控制組態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)

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DOI: 10 3969 / j. issn. 1001 3881. 2012. 08. 019斗笠式刀庫自動換刀控制組態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)牛志斌( 山西機電職業(yè)技術(shù)學院，山西長治 046011)摘要: 論述如何利用組態(tài)軟件對斗笠式刀庫自動換刀過程進行組態(tài)設計，實現(xiàn)對加工中心自動換刀動作的動態(tài)控制及監(jiān)控功能。該組態(tài)系統(tǒng)對數(shù)控技術(shù)維修人員及時排除自動換刀系統(tǒng)故障、特別是職業(yè)院校進行數(shù)控機床維修實踐教學及技 能培訓具有重要的指導作用。關(guān)鍵詞: 斗笠式刀庫; 自動換刀; 組態(tài)軟件中圖分類號: TH17文獻標識碼: B文章編號: 1001 3881 (2012) 8 053 3Development of Cloaks Knives Storeroom Control Configuration SystemNIU 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 schoolsKeywords: Cloaks knives storeroom; Automatic tool-change control;Configuration software加工中心自動換刀控制過程較為復雜，實際使用中故障率較高，因此如何盡快定位故障點，及時掌握 CNC、PLC 及換刀輔助機構(gòu)的運行狀態(tài)尤為重要。利 用組態(tài)軟件開發(fā)自動換刀控制組態(tài)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)該 功能。作者選用北京亞控公司開發(fā)的組態(tài)王軟件，實 現(xiàn)了對加工中心斗笠式刀庫自動換刀動作的動態(tài)監(jiān) 控。具體方法是在電腦中安裝組態(tài)王軟件及 S7-200PLC 驅(qū)動程序，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)動安裝及通訊( 2)參數(shù)設定系統(tǒng)內(nèi)裝 PLC( S7-200)建立通信連接; 開發(fā)自動換刀控制組態(tài)系統(tǒng)，建立控制界面，在組態(tài)界面中設置各個控件的屬性，使設置的控件按照自動換刀實際運 行情況動作，從而實時動態(tài)監(jiān)控 PLC、刀庫、主軸和 其他輔助換刀機構(gòu)的動作及 PLC 的運行狀態(tài)。具體 步驟說明如下:在上位機中安裝組態(tài)王軟件及 S7-200 PLC 的設備驅(qū)動程序，并正確設置通訊協(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)硬件實際配置進 行選擇。該組態(tài)系統(tǒng)利用 PPI 協(xié)議，以建立 S7-200PLC 和組態(tài)王軟件 ( 上位計算機) 之間的通信。具 體方法見下文。2 斗笠式刀庫自動換刀系統(tǒng)的組態(tài)設計組態(tài)王軟件與 S7-200 PLC 之間的通信( 1) 上位計算機與 PLC 之間的硬件連接 將通訊電纜的一端連接到上位計算機的串口，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)工程的一般過程是:( 1)設計組態(tài)系統(tǒng)圖形界面; ( 2) 定義硬件設備; ( 3 ) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫收稿日期: 2011 04 01作者簡介: 牛志斌 ( 197l) ，男，工學碩士，副教授，技師，主要研究方向為數(shù)控機床維修、數(shù)控技術(shù)、CAD CAM 技術(shù)。E mail: sxjd5360 sina. com。54機床與液壓第 40 卷( 定義變量) ; ( 4) 建立動畫連接; ( 5) 運行和調(diào)試。( 1)工程建立啟動 “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”，點擊 “完 成” 后，系統(tǒng)提示是否將該工程作為當前工程，點 擊 “是” 進入工程瀏覽器界面，如圖 2 所示。至此 完成新工程的創(chuàng)建，刀庫自動換刀控制監(jiān)控畫面需在 開發(fā)系統(tǒng)中建立。圖 4 通信參數(shù)設定( 3) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫選擇工程瀏覽器左側(cè)目錄樹 “數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)詞 典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊 “新建” 圖 標，彈出 “定義變量” 對話框，根據(jù)表 1 所示 PLC 輸入輸出 I / O 地址分配表，分別對數(shù)據(jù)變量進行定 義，如圖 5 所示，并最終完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造。表 1PLC 輸入輸出 I / O 地址分配表圖 2 工程瀏覽器界面( 2) 設備選擇及通信參數(shù)設置在工程瀏覽器中，點擊左側(cè)目錄樹的 “系統(tǒng) 設備”，雙擊 “新建” 圖標，出現(xiàn) “設備配置向?qū)А?對話框，依次選擇 “PLC 西門子 S7-200 系列 PPI 下一步”，如圖 3 所示。 “設備配置向?qū)А?對話 框中，分別設置要安裝設備的邏輯名稱、連接的串口 “COM1” 或 “COM2 ”、指定地址 “0 ” 及出現(xiàn)故障 時恢復 時 間 間 隔 等 參 數(shù)。 然 后 雙 擊 左 側(cè) 目 錄 樹 的 “系統(tǒng) 設備 COM1 或 COM2 ”，對通信參數(shù)進行設 置，如通訊方式、波特率、奇偶檢驗、數(shù)據(jù)位、停止 位等，具體設置如圖 4 所示。圖 5 定義變量的對話框監(jiān)控窗口的設計及動畫連接( 4)選擇工程瀏覽器左側(cè)目錄樹 “文件 畫面”，用鼠標左鍵雙擊右側(cè) “新建” 圖標，彈出 “新畫面” 對話框，輸入畫面名稱，建立新的窗口。利用開發(fā)系 統(tǒng)中繪圖工具分別繪制圖 6 所示刀庫監(jiān)控畫面窗口、 圖 79 所示 PLC 監(jiān)控畫面窗口，并將窗口內(nèi)生成圖圖 3“設備配置向?qū)А?對話框輸入 名稱輸出 名稱I1. 2 刀號清零I1. 3 刀庫前限位I1. 4 刀庫原位 I1. 5 刀號計數(shù) I1. 6 緊刀I1. 7 松刀Q0. 6 松刀Q0. 7 緊刀Q1. 0 刀庫正轉(zhuǎn) Q1. 1 刀庫反轉(zhuǎn) Q1. 2 刀庫返回 Q1. 3 刀庫前進55第 8 期牛志斌: 斗笠式刀庫自動換刀控制組態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立關(guān)系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出 來。具體步驟限于篇幅，不再詳細說明。的運行。如圖 7 所示，可以監(jiān)控刀庫換刀位置刀號、主軸 刀號、刀庫當前移動位置、刀具松緊狀態(tài)及主軸位 置。如圖 8 所示，對整個換刀過程進行監(jiān)控，顯示當 前換刀動作狀態(tài)，圖中為主軸緊刀工作。如圖 9 所示，對系統(tǒng)工作狀態(tài)進行監(jiān)控，如 PLC 運行狀態(tài)、RS232C 接口是否選擇、換刀狀態(tài)及換刀 是否結(jié)束等。圖 6刀庫監(jiān)控畫面窗口圖 9 PLC 監(jiān)控畫面窗口三3 結(jié)束語該斗笠式刀庫自動換刀控制組態(tài)系統(tǒng)主要有以下 創(chuàng)新點:利用組態(tài)軟件實現(xiàn)了對自動換刀動作的在線監(jiān) 控，生動、直觀地展現(xiàn)了換刀動態(tài)過程，便于技術(shù)維 修人員和學生觀察自動換刀機構(gòu)及 PLC 的運行狀態(tài)， 盡快定位故障點、排除故障，同時也為廣大職業(yè)院校 快速高效地開展數(shù)控維修技術(shù)實踐教學，提供了開 放、生動的實驗、實訓條件。目前已取得較好的教學 效果。參考文獻:【1】西門子公司 SIMATIC S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊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M 2007【3】北京西門子( 中國) 有限公司 SINUMERIK 802D 簡明調(diào) 試手冊M 2008【4】鄧昌奇，熊德琴，張立斌 加工中心換刀程序的研究 J 機床與液壓，2004( 11) : 108 109【5】李體仁，張淳，夏田 立式加工中心刀庫刀套的改進設計J 機床與液壓，2004( 1) : 143; 84【6】張楠，李強，秦建國 斗笠式刀庫換刀過程的控制J機械制造與自動化，2006( 4) : 106 107【7】劉煒 數(shù)控加工中心自動換刀系統(tǒng)J 機床與液壓，2005( 5) : 58【8】童文利 斗笠式刀庫的換刀過程控制原理與設計J組合機床與自動化加工技術(shù)，2003( 7) : 54 55圖 7PLC 監(jiān)控畫面窗口一圖 8PLC 監(jiān)控畫面窗口二( 5)運行與調(diào)試在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇 “文件 切換到 View”菜單命令，進入組態(tài)王運行系統(tǒng)。在運行系統(tǒng)中選擇 “畫面 打開” 命令，從 “打開畫面” 窗口選擇 “刀 庫” 畫面，即顯示出已開發(fā)完成的加工中心斗笠式 刀庫自動換刀動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)畫面。在加工中心上執(zhí)行 自動換刀命令，調(diào)試并監(jiān)控動作執(zhí)行狀態(tài)。圖 6 為刀庫換刀監(jiān)控界面，可以監(jiān)控刀庫選刀( 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)) 、刀庫運動 ( 前進、返回) 、刀具狀態(tài)( 主軸緊刀、松刀) 、z 軸運動 ( 上升、下降) 等動作