PLC是數(shù)控加工中心正常運行的軟件核心,一個完善的PLC程序不僅能使數(shù)控加工中心正常運行,還要讓人看起來一目了然,既為自己調(diào)試提供方便,還能幫助維修人員查找故障和分析原因。
一、數(shù)控加工中心刀庫控制PLC設(shè)計
1 控制要求
數(shù)控加工中心刀具庫由六種刀具組成,按鈕SB1-SB6分別為六種刀具選擇按鈕;ST1~ST6為刀具到位行程開關(guān),由霍爾元件構(gòu)成。
1.1 初始狀態(tài)時,PLC記錄當(dāng)前刀號。
1.2 當(dāng)按下按鈕SB1~SB6中的任何一個時,PLC記錄該刀號,然后刀盤按照離請求刀號*近的方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動到達刀具位置時,到位指示燈發(fā)亮,機械手開始換刀,且換刀指示燈閃爍。5 S后換刀結(jié)束。
1.3 換刀過程中,其它換刀請求信號均無效。換刀完畢,記錄當(dāng)前刀號,等待下一次換刀請求。
2 程序設(shè)計
2.1 數(shù)控加工中心刀庫選擇PLC控制輸入、輸出地址見表1。
2.2 數(shù)控加工中心刀庫選擇PLC控制接線圖如圖1。
圖1 PLC控制接線圖
2.3 根據(jù)控制要求,數(shù)控加工中心刀庫選擇PLC控制梯形圖如圖2。
圖2 PLC控制梯形圖
3 程序說明
3.1當(dāng)1號刀具處在機械手的位置時,霍爾元件動作,即ST1動作,梯形圖中X11閉合,將K1傳人數(shù)據(jù)寄存器D0中;當(dāng)2號刀具處在機械手的位置時,霍爾元件動作,即ST2動作,梯形圖中X12閉合,將K2傳人數(shù)據(jù)寄存器D0中。以此類推,記錄當(dāng)前的刀具號。
3.2 當(dāng)請求選擇1號刀具時,按下請求刀具按鈕SB1,將K1傳人數(shù)據(jù)寄存器D1中,同時使M5置位,其它請求信號無效;同理,當(dāng)請求選擇2號刀具時,按下請求刀具按鈕SB2,將K2傳人數(shù)據(jù)寄存器D1中,同時使M5置位,其它請求信號無效。以此類推,記錄當(dāng)前請求的刀具號。
3.3 M5置位后,比較指令使得
3.3.1 如果數(shù)據(jù)寄存器D0>D1,則M0閉合,執(zhí)行減法運算D0-D1,運算結(jié)果存人D3中,然后將D3進行比較。若D3>K3,則刀具盤離請求刀號逆轉(zhuǎn)方向*近,M10閉合,使得M18閉合,繼而Y2、Y3閉合,電動機帶動刀具盤逆轉(zhuǎn);若D3=K3,則刀具盤離請求刀號順轉(zhuǎn)方向*近,M11閉合,使得M19閉合,繼而Y2閉合,電動機帶動刀具盤順轉(zhuǎn);同理,若D3<K3,則電動機帶動刀具盤順轉(zhuǎn)。
3.3.2 如果數(shù)據(jù)寄存器DO=D1,則M1閉合,使得Y0閉合,到位指示燈亮,Y0常開觸點閉合,機械手開始換刀,且Y1驅(qū)動換刀指示燈閃爍。經(jīng)過5S后,T1動作,M5復(fù)位,換刀結(jié)束。
3.3.3 當(dāng)D0<D1時,M2閉合,M2常開觸點閉合。由于DO<D1,直接相減是一個負(fù)數(shù),結(jié)果出錯,因而將D0加上刀具總數(shù)后減去D1,將得出的數(shù)據(jù)進行比較。重復(fù)以上過程,使得D0=D1,機械手進行換刀操作。
二、數(shù)控加工中心機械手換刀PLC編程技巧
首先簡單介紹一下刀具交換裝置的基本情況,刀庫是可正反向旋轉(zhuǎn)的鏈?zhǔn)降稁臁⒀b在刀具交換裝置上的機械手用15個步驟將刀庫中的刀具交換到主軸,并將主軸刀具還回刀庫對應(yīng)的刀套中。為盡量縮短換刀時間,我們采用刀具預(yù)選與零件加工同時進行的方式來壓縮換刀時間。機械手動作順序如下:
步驟 1:平移縮回,抓刀庫中預(yù)選的刀具:步驟2:拔刀伸出,拔出刀套中的刀具:步驟3:平移伸出,離開刀庫側(cè)抓刀位置:步驟4:拔刀縮回,機械手縮回:步驟 5:搖臂伸出,搖臂轉(zhuǎn)向主軸側(cè):步驟6:平移伸出,抓主軸刀具:步驟7:拔刀伸出,拔出主軸中的刀具:步驟8:換刀正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),刀具交換:步驟9:拔刀縮回,將預(yù)選刀具插入主軸:步驟10:平移縮回,機械手離開主軸:步驟11:搖臂縮回,搖臂轉(zhuǎn)向刀庫側(cè):步驟12:拔刀伸出,準(zhǔn)備將主軸刀具送回刀庫:步驟 13:平移縮回,機械手移向刀庫:步驟14:拔刀縮回,將主軸刀具插入刀庫:步驟15:平移伸出,離開刀庫側(cè)抓刀位置。
以上15個步驟可分為如下4個階段:
第1階段:抓新刀。Txx代碼控制刀庫按就近方向轉(zhuǎn)動到編程刀具所在的位置,到位且有刀庫定位I信號后啟動機械手,經(jīng)過步驟1→步驟2→步驟3→步驟4,將編程刀具抓在手上等待換刀。
第2 階段:換刀。M06啟動換刀固定循環(huán)“TOOL”。“TOOL”控制各坐標(biāo)移動到換刀位置,并用M90通知PLC啟動換刀,PLC用M90信號請求NC “讀入禁止”并啟動機械手換刀步驟5→步驟6→步驟7→步驟8→步驟9→步驟10→步驟11,同時用步驟5的到位信號控制刀庫轉(zhuǎn)到主軸刀號的位置。
第3階段:還刀。步驟5啟動的刀庫旋轉(zhuǎn)停止且有刀庫定位I信號后,啟動機械手步驟12→步驟13→步驟14→步驟15,將主軸刀具還到刀庫中并將記憶主軸刀號的存儲器*新。步驟11完成后,取消“讀入禁止”,激活刀具參數(shù),加工程序和機械手還同時進行。
第4 階段:抓預(yù)選新刀。在M06的下一段緊跟下道工序要用的刀具號Txx,刀庫在完成還刀動作后可在零件加工的同時啟動機械手步驟1→步驟2→步驟3→步驟 4,將下道工序所用的刀具預(yù)選抓到機械手上,等待M06啟動后面的換刀動作,這樣大大縮短了刀具交換的時間,提高了工作效率。
注意事項:
Txx和M06不能編在同一程序段內(nèi):
在固定循環(huán)TOOL中,所有位移程序段應(yīng)加G153(段有效)取消基本偏移:
三個換刀過程:①裝刀:主軸無刀,Txx/M06直接安裝編程刀具:②換刀:主軸有刀,交換編程刀具和主軸刀具:③還刀:主軸有刀,編程T0,將主軸刀具還回刀庫。
主軸準(zhǔn)停角度利用PLC浮點參數(shù)MD14514[0]:$MN_USER_DATA_FLOAT[0]
本編程方法的核心是將機械手動作按時序分成共15個步驟。“步驟”存儲在一個中間的變量中,該中間變量點占一個字節(jié),每個“步驟”完成后將中間變量的值修改為下一個“步驟”,而整個步驟全部完成后將中間變量置為零,下一個換刀指令到來后又從步驟1開始執(zhí)行。這樣不僅使PLC程序簡單、直觀,而且由于“步驟” 是唯一的,這樣就能避免信號之間的互相干擾,編程人員再也不用絞盡腦汁來為每一個輸出信號加各種限制條件,巧妙利用“變量”達到事半功倍的效果。加工程序和PLC程序關(guān)系見下圖。
此外,數(shù)控加工中心刀庫運轉(zhuǎn)、托盤交換等也可以用這種方法來編程。