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自动换刀系统的设计与实现.doc

自动换刀系统的设计与实现

你抹杀了my高傲
2017-09-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《自动换刀系统的设计与实现doc》,可适用于工程科技领域

自动换刀系统的设计与实现摘要刀具自动控制系统是数控机床的重要组成部分。随着制造业加工水平的不断提高用户对机床刀具系统的控制功能提出了新的需求呈现出控制对象多样化、过程复杂、使用灵活、可靠性高的特点。课题即在此背景下产生文章对课题软件的设计开发和应用进行了介绍和分析。关键词:软件开发可编程控制器逻辑控制数控机床模块化AbstrctToolexchangerisanessentialingredientofnumericalcontorlmachinetoolWiththedevelopmentofproductqalityandproductivitytoolexchangerisrequiredtohavemorefeaturessuchasvcrsatilltyofthetoolscomplexityoftheprocessesflexibilityandreliabilityWiththisbackgroundthedevelopmentandapplicationoftoolexchangerandwereintroducedandproposedinourstudyKeyWords:SoftwareDevelopmentProgrammable'LogicControllerLogicControlNumericControlMachineToolModularization目录引言自动换刀系统的发展及现状用户对机床刀具系统的控制功能新的需求自动换刀系统设计意义课题的主要研究内容课题研究相关技术数控技术可编程控制器技术特点本章小结系统的架构及其基本方案的选择系统的总体结构可编程序控制器的选择本章小结系统硬件开发电气元件系统硬件开发PLC控制系统的硬件开发本章小结系统软件开发功能需求分析软件功能综述软件设计目标系统软件的开发本章小结结束语全文总结设计应用展望参考文献致谢错误~未定义书签。引言随着工业自动化的发展出现了数控加工中心它在减轻工人的劳动强度的同时大大提高了劳动生产率。目前我国数控机床占机床总量比例不到远远低于国外的水平。而机床役龄年以上的占以上年以下的机床中自动半自动机床不到能进行柔性加工的自动化生产线更少。但当今产品的制造追求精密、美观、更新快、成本低、普通机床加工出来的产品存在质量波动大、加工精度低、品种少、成本高、时间长等缺点而这些因素又直接可以先将控制要求表达为功能图再由功能图转换成梯形图。()直接根据功能图的原理研制PLC目前国际上已有此类产品多数应用在大、中型PLC上。本设计用到的是第一条用法。本章小结本章阐述了数控系统的发展简史、数控系统的作用和地位以及数控系统的未来发展趋势可编程控制器的产生、定义和特点。由于PLC具备了它的特点它把微计算机技术与继电器控制技术很好地融合在一起。最新发展的PLC产品还把DDC(直接数字控制)技术加进去并具有与监控计算机联网的功能因而它的应用几乎覆盖了所有工业企业既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品又适用于生产过程控制实现工业生产的优质、高产、节能与降低成本。系统的架构及其基本方案的选择课题开发是基于PLC的自动换刀系统采用PLC和液压组成的自动换刀控制系统。动作的执行部分由电机驱动的液压完成逻辑部分由PLC来实现。数控仿形加工心机床控制的内容包括很多方面其中比较关键的控制包括刀库的自动选刀和刀库主轴和机械手间的自动换刀。系统的总体结构系统采用集中控制方式主要包括信号控制系统和拖动控制系统两大部分其系统框图如图所示。控制系统的核心为可编程控制器、操纵盘和装在刀库和机械手及主轴上的接近开关的工作状态等信号输入PLC经PLC运算处理后由输出接口分别向电磁阀和电动机发出控制信号完成。图自动换刀控制系统框图工艺流程如图所示。机械手在原点时按上图所示的动作顺序。机械手在原点按启动按钮刀库机械手和主轴进行的动作顺序为机械手执行正抓刀正抓刀执行完后即正抓刀到达信号到达后执行刀库松刀执行刀库松刀执行完成后机械手拔刀机械手拔刀执行完成后机械手手臂正转正转执行完成后机械手负抓刀(抓主轴的刀)负抓刀完成后主轴松刀吹气吹气的主要目的是不能将机床外的铁屑带入主轴刀座内。主轴松刀完成后机械手拔刀机械手拔刀动作完成后机械手正转正转完成后机械手插刀机械手插刀动作完成后主轴紧刀同时停止吹气完成了将刀库的刀具放到主轴上的动作。主轴紧刀完成后机械手正松刀机械手正松刀动作完成后机械手拔刀机械手拔刀完成后机械手手臂反转反转完成后机械手插刀机械手插刀完成后刀库紧刀刀库紧刀完成后机械手负松刀机械手负松刀完成后机械手拔刀机械手拔刀完成后机械手反转,机械手反转度完成后机械手插刀插刀完成后机械手回到原点位置。换刀流程图可编程序控制器的选择自动换刀系统的PLC控制系统不再使用继电器进行逻辑控制。刀库、机械手和主轴的运行过程中刀库、机械手和主轴的位置如何检测PLC软件如何根据给定的输入信号及运行条件的判断是自动换刀系统正常运行的首要问题是正确定向和停止执行本动作的前提。位置检测刀库在原点、机械手和主轴位置检测装置接近开关它检测机械手和主轴运行状态所处位置及时向控制系统发出所需要的信号。其主要功能是:机械手和主轴的位置关系确定运行方向当机械手和主轴将要到达所需位置时给PLC一个到达信号信号到达时执行下一个动作。位置检测方法主要有如下几种:()用于行程开关或其它位置开关。这种方法直观、简单但位置精度很差会占用PLC太多的输入点。()利用接近开关这种方法精度高方便易于检测。()利用旋转编码器。目前PCL一般都有高速脉冲输入端或专用计数单元计数准确使用方便因而在PLC控制系统中可用编码器测取运行机械手和主轴过程中的准确位置编码器可直接与PLC高速脉冲输入端相连电源也可利用PLC内置v直流电源硬件连接可谓简单方便。旋转编码器是一种旋转式测量装置通常安装在被测轴上随被测轴一起转动用以测量转动量(主要是转角)并把它们转换成数字形式的输出信号。在控制系统中用码盘来检测机械手和主轴的运行速度及机械手和主轴所处位置用作速度反馈信号和位置指示信号。旋转编码器的转轴直接与曳引电动机转轴相连接当电动机转动时编码器输出与转角对应的脉冲数通过累计脉冲数量可直接算出相应的位置行程进而算出机械手和主轴运行过程机械手和主轴所处位置确定下一动作等。以上分析可见用旋转编码器检测机械手和主轴位置优于其他方法但用于换刀系统的动作相对较慢故本设计采用用接近开关检测位置。可编程控制器(PLC)的选型该控制系统的控制器件为可编程控制器所以选择的核心器件为可编程控制器现在市场上存在许多种可编程控制器可供选择选择那一种既能满足要求而且价格又最便宜、并且希望与之配套的模块也便宜这就成为其选择的关键考虑到本系统要求的口比较少而对系统容量要求比较大通过对比本系统最后确定选用三菱公司FXN系列中产品。可编程控制器的选型要考虑的有四个问题:其一输入输出是开关量还是模拟量其二输入输出的点数考虑以后控制的扩展性。其三选用的可编程控制器的生产公司。根据以上选择的刀库、机械手和主轴位置检测法要求可编程控制器只需具有开关量即可输入输出的点数可扩展等等因素综合考虑后本设计选择了日本三菱公司生产的FX系统PLC。NFX系统PLC具有以下几方面的优点:N()FX配置灵活除主机单元外还可扩展IO模块AD模块DA模块和N其它特殊功能模块。()FX指令功能丰富有各种指令条且指令执行速度快。N()FXPLC可用内部辅助继电器M状态继电器S定时器T寄存器D计N数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要。()FXPLC的编程可用编程器也要以在PC机上使用三菱公司的专用编程N软件包MELSEMEDOC进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。本章小结本章确定了系统的总体结构并针对系统的总体结构对换刀的工艺流程进行了概述并确定由PLC来实现机械手和主轴信号控制完成了机械手和主轴控制系统中可编程控制器的选择和选型。系统硬件开发自动换刀控制系统硬件由刀库、机械手、PLC、液压系统构成控制系统结构图如图所示。图控制系统结构图图中由操作面板发出控制信号经可编程控制器液压泵电机用来驱动主轴、机械手和刀库的旋转只完成其旋转调速功能而逻辑控制部分是由PLC完成的。PLC负责处理各种信号的逻辑关系从而液压系统的电磁阀发出起停信号同时也将主轴、机械手和刀库位置状态输送给PLC形成双向联络关系从而控制其动作。电气元件系统硬件开发按钮SB、接近开关SQ全部采用常开触点输出除Y接指示灯外其余均接到电磁阀的线圈上。由于电磁阀线圈是大感量的线圈且线圈额定电压为DCV,因此在两端要并接续流二极管考虑到电感线圈产生的能量很大消除产生的能量可在续流二极管中串联电阻但是电阻不能采用自制的电阻要综合考虑续流二极管的因素。接近开关SQ依据要求凡松刀、紧刀均采用接近开关。接近开关是位置开关的一种其它行程开关与微动开关工作时均有挡块与触杆的机械碰撞和触点的机械分合在动作频繁时易于发生故障工作可靠性较低。与这不同的是接近开关是无触点行程开关是当运动的金属片之这接近到一定距离时发出接近信号它不需要机械式行程开关所必须施以机械力。它的用途己远超出一般行程控制和限位保护它还可用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在检测零件尺寸等。它具有工作可靠、寿命长、功耗低、重复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等特点。按工作原理分接近开关有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等多种其中以高频振荡型最为常用本设计也采用了这种类型及其行程控制功能它是由装在运动部件上的一个金属片移近或离开振荡线圈来实现接通或断开的控制的。按钮开关SB按钮开关是一种结构简单应用广泛的手动主令电器用以接通或断开控制网路中的电流在控制电路中发出手动指令远距离控制其它电器再由其它电器去控制主电路或转移各种信号也可以直接用来转换信号电路和电气联锁电路等。选择开关SA选择开关是由多组相同结构的开关组件叠装而成可以控制多回路的一种主令电器它由操作机构、定位装置和触点三部分组成。续流二极管PLC的输入端或输出输出常常接有感性组件。如果是直流感性组件应在其两端并联续流二极管如果是交流组件应在其两端并联阻容电路(也称灭弧器有系列产品可供选择)。从而抑制电路断开时产生的电弧对PLC内部输入、输出组件的影响。其工作原理是:正常通电时电源电压为正二极管不通当电源断开电压变负时负载上产生很大的反电动势并联二极管可使负载间的电压等于二极管管压降接近于零这样电路中总的电压的变化将会很少就不易产生弧光从而起到保护负载的作用。电磁阀YV数控加工中心自动换刀的所有动作的执行都用双线圈的三位四通电磁阀推动油缸来完成的。当某个电磁阀线圈通电就一直保持现有的机械动作直到反方向通电(一)当左线圈YV通电时三位四通电磁阀HF阀体左移油泵压力油进入左腔油缸右腔回油流回油箱油缸活塞右移使机械手正抓刀(或正松刀)、负抓刀(或负松刀)、拔刀(或插刀)、正转度(或反转度)、正转度(或反转度)、刀库松刀(或刀库紧刀)、主轴松刀(或主轴紧刀)。(二)当左线圈YV断电时阀体HF返回中间位置油缸左右油腔被封死机械手保持原来状态这时液压系统中油泵的压力油经溢流阀回到油箱。(三)当右线圈YV通电时移动相反。(四)在油路中串有定量泵节流阀控制油缸进(回)油的速度从而控制机械手的运动速度。PLC控制系统的硬件开发信号控制系统自动换刀象统信号控制基本由PLC软件实现。换刀信号控制系统如图所示输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、和连续运行方式等)、运行控制、面板指令、安全保护信息单步、返回原点、单周期、位置信号等。图换刀PLC信号控制框图设计思路换刀控制系统实现如下功能:)手动方式:()手动操作:(操作旋钮旋至“单步操作”)用各按钮开关(拔刀、插刀、正松刀、正抓刀、负松刀、负抓刀、刀库松刀、刀库紧刀、主轴松刀、主轴紧刀、正转、反转、正转、反转)来接通或断开各负载的工作方式选择开关旋到手动操作时各按钮就执行该操作。()返回原点:(操作旋钮旋至“返回原位”)按下返回原位按钮时机械手自动返回到它的原点位。)自动方式:()步进操作:(操作旋钮旋至“步进操作”)每按一次启动按钮机械手按顺序自动向前执行一个工步(或工序)后自动停止的工作方式。()单周期操作:(操作旋钮旋至“单周期操作”)机械手从原点位置开始按一下启动按钮自动地执行一个周期的操作操作完成后机械手停在原点位。如果在操作过程中按下停止按钮则机械手停留在某动作的工序上。如果再按启动按钮则又从该工序继续工作完成一个循环后最后自动停止在原点位上。()连续操作:(操作旋钮旋至“连续操作”)机械手处从原点位开始按一下启动按钮机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮则机械手将继续完成一个周期的动作后回到原点位自动停止。上述操作方式是供用户选用的。当机械硬件和软件都调试好后可以用“返回原点”和“连续操作”方式工作。其余各操作方式供用户在调试硬件和软件时用比如接近开关的接近程度的调整可在“单步操作”方式下调试动作顺序检验可在“步进操作”方式下检验一个循环周期可在“单周期操作”方式下测试等。其操作面板是根据上述两种工作方式五种工作状态操作按钮和急停按钮是接通和断开外电路负载电源按钮主要是为了操作人员的安全考虑。IO点数的分配及机型的选择本设计根据需要控制的开关设备大约有个输入点个输出点需进行控制由于输入点数己有个点经过查阅三菱系列PLC的安装手册由于都是开关量控制信号并且考虑以后的功能扩展和技术改造故选择FXMR,IO分配如表所N示。表输入输出分配表输入触点输出触点XY机械手正松刀到位机械手正松刀XY机械手正抓刀到位机械手正抓刀XY机械手负松刀到位机械手负松刀XY机械手正抓刀到位机械手负抓刀XY刀库松刀到位机械手拔刀X刀库紧刀到位Y机械手插刀X主轴松刀到位Y刀库松刀X主轴紧刀到位Y刀库紧刀X机械手拔刀到位Y主轴松刀、吹气开始X机械手插刀到位Y主轴紧刀、吹气停止X机械手手臂正转度到位Y机械手手臂正转度X机械手反转度到位Y机械手手臂反转度X机械手正转度到位Y机械手正转度X机械手反转度到位Y机械手返回度X机械手正松刀Y原点指示灯HLX机械手正抓刀X机械手负松刀X机械手负抓刀X刀库松刀X刀库紧刀X主轴松刀、吹气开始X主轴紧刀、吹气停止X机械手插刀X机械手插刀X机械手手臂正转度X机械手手臂反转度X机械手正转度X机械手反转度X急停X单步操作X返回原点操作X步进操作X单周期操作X连续操作X返回原点X启动X停止本章小结本章是系统硬件设计分别对电气元件的选择部分、PLC控制部分的地址和液压部分进行硬件设计。PLC控制部分则首先阐述了控制方式、设计思路并对PLC的选型及IO点数和地址的分配以及主轴、机械手和刀库与PLC的连接。系统软件开发在自动换刀系统控制中有大量的输入输出和中间的逻辑信号需要处理这部分工作是由PLC来完成的系统软件根据运行要求及对电气元件保护要求由PLC来实现自动换刀系统的逻辑控制。功能需求分析简单的控制例子为了说明刀具管理控制软件的功能现分析一个简单的机床刀具控制例子希望从数据处理的角度来分析控制程序的功能。)机床配置为:铣床单主轴单刀库个双爪交换型型机械手用子主轴和刀库间的刀具交换刀库为链式刀库用普通电机驱动由接近开关实现刀位计数。)用户的功能要求:()程序控制进行自动找刀、主轴换刀()手动控制的刀库、机械手分解动作()程序生成并维护刀库表记录刀具和刀库的当前位置()手动查看、修改刀库表()手动装卸刀具。)程序的控制过程:程序主轴换刀的执行过程:接收用户加工程序中的换刀指令后首先通知CNC中止用户加工程序以等待换刀结束通知CNC定位相关坐标轴到换刀点定位主轴然后控制机械手开始预定义的动作序列将主轴刀具与刀库换刀点刀具进行交换更新刀库表中被交换的数据项。完成后通知CNC继续运行用户加工程序。相关手动控制过程:接收用户的手动控制指令分别控制对应的运动部件动作同时更新刀库表中的相关数据项。查看、修改刀库表的控制过程:若接收到用户的查看指令则将刀库表中相关信息输出到CNC屏幕若接收到修改指令首先记录用户修改的数据项再更新刀库表中的相关内容。装卸刀具:接收到用户的装刀指令先读取待装的刀具号后在刀库表中找空刀位找到后以此值为参数开始刀库定位使空刀位定位于装刀位置通知并等待装刀动作收到确认信号后程序修改刀库表将用户指定的刀具号填到刚才的空刀位中。若收到用户的卸刀指令同样读取待卸的刀具号在刀库表中找到该刀。找刀后将它定位到卸刀位置通知并等待卸刀动作收到确认信号后将该刀号从刀库表中删除。一般功能需求从上面的例子看出:)机床用户的总的需求是:刀具信息管理。包括刀具信息的程序自动更新和手动访问或修改控制刀具运动。包括刀具、刀库等相关部件的手动、自动运动。)控制程序需实现刀具信息的综合处理包括以下功能:用户命令的输入接口。接收CNC加工程序指令、用户手动控制指令等刀库表的管理功能。既提供查找功能如刀具搜索、空位置搜索和刀库表的更新等如刀库定位后或刀具交换后对数据的更新动作的计算和协调。按照用户指令和进程状态决定具体功能执行与否和顺序实现了功能的同步和互锁。允许执行的尚需计算其执行参数等。具体动作程序的输出接口。启动刀库定位程序和传送器动作等。这些软件功能满足了机床最终用户的一般要求而当设计一个通用刀具管理控制软件时还要考虑机床最终用户的不同的控制需求和软件的中间用户(即机床制造厂)的使用情况如实现特殊的控制策略等因此软件还需要具有较规范的控制接口和更多的功能以实现其通用化。其他需求由于目前机床及刀库的设计型式多种多样控制方法也不尽相同而机床用户越来越注重高生产率同时希望机床更可靠、更易用因此刀库管理控制软件除了帮助用户实现对刀具数据及对刀具动作的一般控制外还要满足用户的更高要求它们呈现出以下特点:复杂性。如多刀库的配置、多CNC通道的用户接口、多刀刃刀具和异型尺寸刀具的支持等易用性。如刀具补偿号的自动提供、固定刀具位置编码的兼容和程序中的手动换刀等可靠性。如刀具替换、刀具损坏后的处理、刀具寿命监控、不同的刀库定位策略和刀具数据库IO功能等高效性。如可变刀具位置编码系统、刀具批量转移、批量装卸、刀具的预先准备和不同的刀具搜索策略等。软件功能综述刀具相关的信息软件的一个重要工作就是记录与处理与刀具相关的各种信息。它们包括:)刀具主体信息如刀具号、替换刀具号、刀具位置占用尺寸、刀具类型和刀具状态等。这些数据描述了一把刀具除刀刃外的主要信息。)刀刃信息如刀刃类型、刀刃几何尺寸、磨损值、寿命值和刀刃状态等。刀刃指安装在刀具主体上的用于切削加工的部分一把刀具可能具有数个刀刃即可以有数项刀刃数据对应于项刀具数据。)刀库主体特征信息如刀库类型、刀位数量、几何参数、装卸位置、换刀位置和刀库状态等。刀库中具有确定数量的刀位用于刀具的存放允许多个刀库的配置)主轴信息如主轴编号、刀具号和主轴状态等。主轴能存放一把刀具用于加工允许多个主轴。)传送器信息如手爪状态、手爪位置、传送器的整体状态等。传送器安置于刀库、主轴和过渡位置之间用于传送刀具。)连接信息如刀库、主轴间的传送器编号、对应传送器两边部件的传送位置和使用该传送器时刀具的安装方向变化等。连接信息描述了主轴和刀库及其之间传送器的连接关系唯一对应于机床的实际配置决定了刀具传送的可能性。)刀位信息如刀位编号、刀具号、位置类型、刀具尺寸和位置状态等。刀位信息描述了刀库中每个位置的情况。)转换头信息如几何尺寸和安装方向。转换头即刀具接头是一种刀具附件用于改变安装刀具的加工方向。)全局信息包括配置数据如:刀库数量、主轴数量、传送器数量、刀具数量、刀刃数量和刀具最大安装占位也包括刀具管理软件的全局配置参数如刀具搜索策略、位置搜索策略、刀库定位策略等。软件技术指标结合分析机床最终用户及机床制造厂对刀具系统的使用现状及需求同时借鉴西门子刀具管理软件的功能后提出了软件的技术指标:)物理对象多刀库。最多同时控制个刀库和最多个刀位、把刀具但每刀库最多个刀位把刀阵列式刀库。除了圆盘式和链式刀库外允许使用阵列式刀库。可同时控制不同的刀库类型)常见的传送器。可控制最多达套传送器用于刀具传送其种类型包括拾刀器型和交换型传送器多主轴和多加工位。可以同时进行多个刀具加工用于组合机床多通道。可将主轴或刀库分别分配到最多个CNC通道中同时运行普通刀具和大型刀具。普通刀具占用个刀位大型刀具允许最大占位为×刀位多刀刃刀具。指一把刀具同时具备数个刀刃的情况每个刀刃都有自己的几何尺寸、寿命和状态值加工都是基于单个刀刃而言的。控制特性刀具替换。目标刀具不存在或不可用时程序可以自动使用替换刀具刀刃寿命。监控并更新刀刃的使用寿命达到极限后刀刃不能使用随机刀具定位。实现旧刀的随机还刀能达到较高的加工效率固定刀具定位。维持刀具与刀位的一一对应关系使用直观刀位类型。实现刀具的分类存放提供一种附加的刀具一刀位匹配自动提供D号(D号指刀具几何尺寸补偿编号)。由软件向CNC自动提供刀刃的几何补偿号刀具搜索策略。包括刀具替换方式、搜索范围、优先模式和反向替换刀位搜索策略。实现对称搜索、向前搜索和向后搜索刀库定位策略。对于圆盘或链式刀库可以选择单方向或最短路径定位。兼容转换头。使用转换头时自动修改刀具补偿值操作者无须手动输入刀具损坏对策。提供刀具损坏后的数据处理和继续加工的支持动作控制的准并行。提高刀具传送的效率路径自动产生。程序通过计算产生刀具在多刀站间的传送路径。控制功能刀具搜索。对刀具数据库中的刀具按刀具搜索策略进行查找为其他功能提供对象刀具的位置信息刀位搜索。在刀具数据库中按照指定搜索策略查找指定的位置加工位换刀。将准备刀库中的刀具传送到加工位的过程刀具准备。将目标刀具传送到准备刀库中换刀位并等待换刀的过程后台备刀。控制刀具在后台传送到准备刀库允许批量处理手动刀具。程序换刀时若目标刀具不存在或不可用时系统进入手动刀具程序等待操作者手动换刀随后程序继续运行刀具批量转移。控制一批刀具从一刀库到另一刀库的传送装刀。控制批量刀具的装刀过程提供刀库定位和数据处理的支持卸刀。控制批量刀具的卸下操作提供刀库定位和数据处理的支持刀库定位。提供几种典型的刀库定位程序的控制方法传送器控制。提供种常见传送器的控制刀具测量。为机床操作者提供一种简捷的刀具长度、半径测量工具零件对刀。为机床操作者提供一种快捷的零件对刀功能。软件设计目标本软件的最终目标是为机床制造厂和机床刀库使用者提供功能强、操作方便与性能可靠的管理控制手段。除了实现刀具的基本动作控制和位置记忆外还应实现以下目标:拓宽刀具管理软件的应用范围)适用于包括车、铣撞和车铣复合机床在内的多种机床应用。这通过软件对车、铣床特性的适应通过对CNC多通道、多主轴功能的适应也通过对刀具数据库属性和控制方法的设计来实现。)适用于多种刀库配置。不单允许使用包括转塔刀架、圆盘刀库、链式刀库和阵列式刀库在内的多种刀库也允许使用种常见的刀具交换器用于刀库的连接。另外多种刀库配置也体现在能够实现刀库间的自由连接并实现多刀库间的刀具自动转移。)支持多种刀具配置。一方面支持用户自定义尺寸的刀具包括允许不同尺寸刀具的混排自动处理不同尺寸刀具换刀后的回撤等另一方面支持多刀刃的刀具特性提供面向刀刃的刀具补偿和寿命管理。提高刀具处理的自动化水平)缩短刀具动作的执行时间。一方面支持数种找刀和刀库定位策略减少单一动作的执行时间。另一方面通过多个任务的准并行执行可提高批量刀具动作的整体执行效率减少等待时间。)实现批量刀具处理。对主要的刀具动作控制包括刀具准备、换刀、刀具转移和装卸刀具允许批量化的处理也允许不同类型的批量处理的混合执行。批量处理的基础是各层次控制指令和参数的队列化处理。)实现刀具在多刀库间的自动传送和回撤。要求实现多刀库环境下的刀具传送路径的自动产生和协调的动作输出。由于刀库连接信息的复杂性拟采用有向图的广度优先法进行刀具传送路径的计算。提供方便、灵活的功能)实现刀具的方便控制。如刀具补偿号的自动提供、程序中的手动刀具、和替换刀具的兼容。可提高工作效率和减少或弥补操作者编程错误。)提高刀库中刀具排列的灵活性。既允许刀具的随机定位也允许用户使用刀具位置的固定编码系统。还提供刀位类型对刀具一刀位作出的额外匹配。)提供通用的刀具应用功能。包括刀刃寿命管理、刀具测量功能和零件对刀功能。它们实现了具体刀具功能对刀具数据库的访问和更新。提高系统的可靠性)断电对刀具动作的影响。分析意外断电对正在进行中的刀具动作控制的影响提出避免或解决错误的对策。)提供刀具损坏的对策。为用户提供快速恢复加工的能力。提高系统的可使用性)为用户提供许多可配置的应用参数和功能。包括各个刀库的刀具搜索策略和定位策略。也提供常见刀库的定位控制程序常见传送器的控制程序。)实现系统的整体化便于安装和使用。)提供数据库的输入输出功能方便用户进行数据备份和恢复。系统软件的开发用户元件)输入输出继电器(XY)输入继电器(XX,XX,XX„„)PLC的输入端子是从外部开关接收信号的窗口。与输入端子连接的输入继电器(X)是光电隔离的电子继电器其常开触点(a触点)和常闭触点(b触点)的使用次数不限。这些触点在PLC内可以自由使用。FX的N输入继电器最多可达点且不能用程序驱动。输出继电器(YY,YY,YY„„)PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的外部输出触点(继电器触点、双向可控硅SSR、晶体管等输出元件)接到PLC的输出端子上。输出继电器的电子常开和常闭触点使用次数不限在PLC中可以自由使用但外部输出触点(输出元件)与内部触点的动作有所不同。FX的输出N继电器最多可达点。)辅助继电器(M)PLC内有很多辅助继电器。辅助继电器的线圈与输出继电器一样由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器的电子常开和常闭触点使用次数不限在PLC内可以自由使用。但是这些触点不能直接驱动外部负载外部负载的驱动必须由输出继电器实行。它分为通用辅助继电器、停电保持辅助电器、停电保持专用辅助电器和特殊辅助继电器。)状态元件(S)状态元件S在步进顺序控制程序的编程中是重要的软元件。它与步进顺控指令STL组合使用。它有四种类型:初始状态SOS回零SS,通用SS和保持SS。各状态元件的常开和常闭触点在PLC内可以自用使用使用次数不限。不用步进顺控指令时状态元件(S)可以作为辅助继电器使用在程序中。)定时器(T)定时器在可编程控制器中的作用相当于一个时间继电器它有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器以及无数个触点。对于每一个定时器这三个使用量同一名称但使用场合不一样其所指也不一样。通常在一个可编程控制器中有几十至数百个定时器可用于定时操作。定时器的动作及元件号在PLC内定时器是根据时钟脉冲累积计时的时钟脉冲有lms,lms,ms当所计时间到达值时其触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值也可以将数据寄存器(D)的内容用作设定值。在后一种情况下一般使用有停电保持功能的数据寄存器。即使如此若锂电池电压降低定时器、计数器均可能发生误动作须注意。定时器的元件号及其设定值和动作如下:定时器(TT)ms定时器TT设定范围:slms定时器TT设定范围:s。定时器线圈T的驱动输入接通时T的当前值计数器对时钟脉冲进行累积计数当该值与设定值K相等时定时器的输出触点就接通即输出触点上在驱动线圈后的定时时间时动作。积算定时器(TT)lms积算定时器TT设定范围:sms积算定时器TT设定范围:s。定时器线圈T的驱动输入接通时T的当前值计数器对时钟脉冲进行累积计数当该值与设定值K相等时定时器的输出触点就接通即输出触点上在驱动线圈后的定时时间时动作。计数中途即使输入断开或发生停电当前值可保持。输入再接通时或复电时计数继续进行其累积时间达到设定值时触点动作。)计数器(C)内部信号计数器内部信号计数器是在执行扫描操作时对内部元件(如X,Y,M,S,T和C)的信号进行计数的计数器。因此其接通(ON)时间和断开(OFF)时间应比PLC的扫描周期稍长通常其输入信号频率大约为几个扫描周期。it增计数器(设定值:)有两种类型的it二进制增计数器一种是通用(COC)一种是停电保持用(C)。设定值KO和K含义相同即在第一次计数时其输出触点动作。使用计数器时即使是停电当前值和输出触点的置位复位状态也能保持。通用停电保持型计数器数目分配可以通过参数设置加以改变。bit双向计数器(设定值:)。有两种类型的bit增减计数器一种是通用计数器(CC)一种是停电保持用(CC)。使用计数器C,C时即使是停电当前值和输出触点的置位复位状态也能保持。通用停电保持型计数器数目分配可以通过参数设置加以改变。计数的方向(增计数或减计数)由特殊辅助继电器MM设定。特殊辅助继电器MM与计数器CC是一一对应关系当相应的特殊辅助继电器接通时它对应的计数器为减计数器当相应的特殊辅助继电器未接通时它对应的计数器为增计数器。高速计数器(CC)虽然C,C都是高速计数但它们共享同一个PLC上的个高速计数器输入端(XOX)。即如果输入己被某个计数器占用它就不能再用于另一个高速计数器(或其他用途)。也就是说由于只有个高速计数的输入因此最多同时用个高速计数器。另外还可用比较和直接输出等高速应用功能高速计数器的选择并不是任意的它取决于所需计数器的类型及高速输入的端子。)数据寄存器(D)可编程控制器用于模拟量、位置量、数据I时需要许多数据寄存器存储参数及工作数据。这类寄存器数量随机型的不同而不同较简单的只能进行逻辑控制的机器没有此类寄存器而高档机中可达数千。每个数据寄存器都是bit(最高位为符号位)可以用两个数据寄存器合并起来存放bit数据(最高位为符号位)称为数据寄存器对。通用数据寄存器(DD)(可通过参数设置改为保持型)只要不写入其他数据己写入的数据不会变化但是PLC状态由运行(RUN)变为停止(STOP)时全部数据均清零。若将特殊辅助继电器M置在PLC由RUN转为STOP时数据可以保持。停电保持数据寄存器DD(可通过参数设置改为通用型)同上除非改写否则原有数据不会丢失。无论电源接通与否PLC运行与否其内容也不会变化。在两台PLC作点对点的通信时DD被用作通信操作。停电保持专用数据寄存器DD参数设置无法改变其保持的性质但通过参数设置可将D以后的最多点设为文件寄存器。特殊数据寄存器DD这些数据寄存器供监控PLC中各种元件的运行方式之用其内容在电源接通(ON)时写入初始化值(全部先清零然后由系统ROM安排写入初始值)。文件寄存器D,D文件寄存器是一类专用数据寄存器用于存储大量重要数据例如采集数据、统计计算数据、控制参数、配方等。FX可编程控制器的数据N寄存区域从D开始以点为一个子文件即*=点作为文件寄存器。DD中不作为文件寄存器的部分仍可作为一般使用的停电保持型数据寄存器。模块化编程本系统是集选式控制系统控制比较复杂适合采用模块化编程方法将各个输出信号的属性分类模块与模块之间的衔接可以用中间寄存器模块来传递信息。系统软件大致分为:返回原点手动操作模块返回原点模块:步进操作单周期操作模块连续操作模块。每部分软件程序编好并调试正常后把每一模块直接装到里面然后进行总程序调试这样简单明了在调试总程序时缩短调试时间因为在调试总程序时如果程序有错误就不知道是那部分有问题调试检查比较困难而且调试的周期会较长。I)自动换刀的总程序图()逻辑取及输出线圈(LDLDIOUT)LD,LDI指令用于将常开、常闭触点接到母线上。可以使用的操作元件为输入继电器(X)、输出继电器(Y}、中间继电器(M)、状态器(S)、定时器(T)和计数器(C)。OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器的线圈的驱动指令对于输入继电器不能使用。可以使用的操作元件为输出继电器(y)、中间继电器(M)、状态器(S)、定时器(T)和计数器(C)。并行输出指令可多次使用OUT指令。()触点串联(ANDANI)AND逻辑与常开触点串联连接。可以使用的操作元件为输入继电器(X)、输出继电器(y)、中间继电器(M)、状态器(S)、定时器(T)和计数器(C)。ANI逻辑与非常闭触点串联连接。可以使用的操作元件为输入继电器(X)、输出继电器(Y}、中间继电器(M)、状态器(S)、定时器(T)和计数器(C)。功能指令FNC(CJ和CJ(P))指令用于跳过顺序程序中的某一部分这样可以减少扫描时间并使“双线圈操作”成为可能。当输入信号接通时程序从该指令步跳到程序所指到的步数。如果输入信号没接通时跳转不执行程序按原顺序向下执行。跳转时被跳过的那部分的指令不执行。即使触点发生变化被跳过的那部分指令的线圈的状态也不变。对积算型定时器及计数器的RESET指令在跳转程序中时即使跳转生效RESET指令仍会被执行定时器TT、高速计数器C,C一经驱动即使处理指令被跳过也会继续工作输出触点也能动作。()程序自动换刀总程序是包含了两种工作状态五种工作方式。单步操作程序返回原点程序步进操作程序单周期程序和自动(连续)程序的。该五种工作方式均由设置在操作面板上的选择开关来完成的操作。当选择开关SA没有选择单步操作时即旋钮没有旋到单步操作时X没有输入信号X常闭触点闭合程序跳转到P标志处单步(单一)操作程序不执行当选择开关SA没有选择返回原点操作时即旋钮没有旋到返回原点操作时X没有输入信号X常闭触点闭合程序跳转到P标志处返回原点操作程序不执行当选择开关SA没有选择步进操作时即旋钮没有旋到步进操作时X没有输入信号X常闭触点闭合程序跳转到P标志处步进操作程序不执行单周期和连续运行是一块程序主要区别是当旋钮旋转到连续时X的常开触点闭合同时当按下启动按钮时X的常开触点闭合给中间继电器M置位使程序执行一周期后自动执行下一周期程序当旋钮旋转到单周期位置时X有输入信号使X的常开触点闭合或者按下停止案钮时X的常开触点闭合对中间继电器M复位(即M变为)机械手运行一周后到原点位置停止下来。当选择开关旋转到单步操作时其它四种工作状态都不得选择这时X有输入信号X的常闭触点断开CJP功能指令就不调转就执行单步(单一)操作程序其它的跳转指令要执行即其它的四种工作状态就不在执行之内。同样的其它的工作状态也由选择开关选择执行的工作方式其逻辑关系同前面类似只执行一种工作方式其它四种方式不执行。如图换刀总程序流程图所示。图换刀总程序流程图)单步操作程序在没有正抓刀情况下当有正抓刀输入信号时在机械手插刀到位信号主轴紧刀到位信号和机械手正转到位信号都到位时给机械手正松刀输出信号Y在没有正松刀情况下当有正抓刀输入信号时在机械手插刀到位信号主轴紧刀到位信号和机械手反转护到位信号都到位时给机械手正抓刀输出信号Yl。机械手的正抓刀和机械手的正松刀是一对互锁信号也就是说在机械手处于正抓刀时不能进行正松刀同样的机械手处于正松刀时不能进行正抓刀。在没有负抓刀情况下当有负松刀输入信号时在机械手插刀到位信号机械手反转。到位信号和机械手反转到位信号都到位时给机械手负松刀输出信号Y在没有机械手负松刀情况下当有机械手负抓刀输入信号时在机械手插刀到位信号机械手手臂正转到位信号和主轴紧刀到位信号都到位时给机械手负抓刀输出信号Y同样机械手负松刀和机械手负抓刀是一对互锁信号也就是说在机械手处于负抓刀时不能进行负松刀同样的机械手处于负松刀时不能进行负抓刀。在没有主轴紧刀情况下当有主轴松刀输入信号时在机械手插刀到位信号机械手正转到位信号和机械手抓刀到位信号都到位时给主轴松刀输输入信号X时PLC输出主轴松刀信号Y。同样主轴松刀和主轴紧刀是一对互锁信号也就是说在主轴处于松刀时不能进行主轴紧刀同样的主轴处于紧刀松刀时不能进行松刀。同样的机械手的拔刀和插刀机械手的手臂正转和反转以及机械手的正转和反转它们两两均为一对互锁信号。对互锁信号的互锁采用双重互锁以保证其安全。其一是在软件上采用互锁关系其二是在硬件上采用互锁。由于互锁信号是接在电磁阀线圈的两端上一端线圈接通时执行一信号的动作而另一端线圈接通时是执行另一个动作。保证其动作的互锁性质。例如机械手的正抓刀和正松刀互锁关系如图机械手的正抓刀和正松刀关系。图机械手正抓刀和正松刀关系当机械手处于正松刀时继电器Y线圈为其常闭触点断开因此即使X,X,X和X触点均闭合由于Y的常闭触点断开的所以Y线圈不能得电使机械手正抓刀动作不能执行。)返回原点()自保持与解除(SETRST)SET置位令元件自保持为接通(ON)可以使用的操作元件为输出继电器(y)、中间继电器(M)、状态器(S)。RST复位令元件自保持为断开(OFF)清除数据存储器可以使用的操作元件为输入继电器(X),输出继电器(Y}、中间继电器(M)、状态器(S)、定时器(T)和计数器(C)。()程序如图所示。当X一接通即使X再变成断开Y也保持接通。X接通后即使X再变成断开Y也将保持断开。对于中间继电器(M)、状态器(S)也是同样。对于同一元件可以多次使用SET、RST指令顺序可任意但在最后执行的一条才有效。要使数据寄存器D、变址寄存器V,Z的内容清零也可以用RST指令。图SETRST指令应用在“返回原点”方式下刀库松刀、机械手负抓刀、正转、主轴松刀、机械手正抓刀、正转和拔刀动作应被停止刀库紧刀、机械手负松刀反转、主轴紧刀、机械手正松刀、反转和插刀动作未动作时应进行运作并到达其限位才停止。它们的逻辑关系如图返回原点程序图。图返回原点在返回原点按钮输入信号后首先对M置在M置的情况下才能对执行返回原点以后的程序M为时对Y复位使刀库松刀复位同时给Y输出使刀库紧刀在刀库紧刀到位信号到时对Y复位同时使Y为使机械手负抓刀复位使其负松刀。在机械手负松刀到位时对Y复位同时机械手反转在机械手反转到位信号到达时对Y复位同时使Y为使主轴紧刀在主轴紧刀到位时X为使Y为机械手正抓刀复位同时使Y为机械手正紧刀在正紧刀到位信号到达时X为使Y复位机械手正转复位同时使Yl为机械手反转在反转到位时X为使Y机械手拔刀复位同时Y为使机械手插刀在机械手插刀到位信号到达时X为使M复位变为M复位变为后这里面的程序不再执行刀库停在原位机械手停在原点位置主轴回到原位达到要加工的状态在总程序执行时由于此条件不满足执行条件因此它要跳过此段程序使此段程序不再执行。)步进操作()步进顺序控制指令(STL)用梯形图或指令表编程固然广为电气技术员所接受但对于一个复杂的控制系统尤其是顺序控制程序由于内部的联锁、互动关系极其复杂其梯形图往往长达数百行通常要由熟练的电气工程师才能编制出这样的程序。另外如果在梯形图上不加上注释则这种梯形图的可读性也会大大降低。近来许多生产的PLC在梯形图语言之外加上了符合IEC标准的SFC(SequentialFunctionChart)语言用于编制复杂的顺序程序。利用这种先进的编程方法初学者也容易编制出复杂的程序。熟练的电气工程师用这种方法后也能大大提高工作效率。另外这种方法也为调试、试运行带来难以言传的方便。SFC语言是一种通用的流程图语言。不同生产的可编程控制器中用SFC语言编制的程序极易相互变换。三菱的小型PLC在基本逻辑指令之外增加了两条简单的步进顺控指令(STL意为StepLadder)同时辅之以大量元件就可以用类似于SFC语言的状态转移图方式编程。状态的功能要用继电器梯形图编制顺序控制程序并且所编制的复杂程序也难以读懂。若机械动作用所谓状态转移图表示则编程就很方便。称为“状态”的软元件是构成状态转移图的重要元素。FX系列可编程控制器的软元件中有点状态(SS)N可用于构成状态转移图。其中S,S用作特殊目的如SS称为初始状态是状态转移图中的其始状态。工作原理如图状态器工作原理图。图状态器工作原理图状态S有效时输出Y>Y动作程序等待转移条件X动作。当X瞬时接通时动作状态就从S向S转移。S转到S使Y为OFFY为ON。SET驱动的Y保持接通。虽然通常用单独触点作为转移条件但是实际上X,Y,M,S,T,C等各种元件触点的逻辑组合(复杂的串联、并联)连接时也可用作转移条件。各种负载(Y,M,S,T,C)和功能指令可由“状态”的触点驱动也可由各种元件触点的逻辑组合驱动。()步进操作程序每按一次启动按钮机械手按顺序自动向前执行一个工步(或工序)后最后自动停止在原点位的工作方式。当选择开关SA旋钮旋至“步进操作”时执行该操作。此方式主要是为调试程序和调试机床的换刀考虑而设置的工作方式。如图状态转移图所示。图状态转移图该方式由于动作顺序比较固定因此采用状态器来编程简单方便而且很容易写出它的梯形图和程序。)连续操作和单周期操作()功能指令FNC(ZRST)小型的PLC由于运算速度及存储容量的限制功能自然稍弱。但是为了使PLC在其基本逻辑功能、顺序步进功能之外具有更进一步的特殊功能以尽可能多地满足PLC用户的特殊要求从世纪年代开始PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令(FunctionalInstruction)或称为应用指令(AppliedInstruction)。这些指令实际上就是一个个功能不同的子程序。随着芯片技术的进步小型PLC的运算速度、存储量不断增加其功能指令的功能也越来越强。通过功能指令就成为极容易实现的现实从而大大提高了PLC的实用价值。ZRSTFNC区间复位如图ZRST指令例所示。图ZRST指令当初始化脉冲M触点闭合时位元件MM成批复位字元件C,C成批复位。可以使用的操作元件:字元件(T,C,D)和由位元件组合形成的字元件(KnXKnY,KnM,KnS)位元件(Y,M和S)。其他的复位指令:可用ZRST指令逐个元件复位FNC指令(FMOV)是对多点写入K。利用该指令可将“”写入KnY,KnM,KnS,T,C和D。D和D指定的应为同类元件D指定的元件应小于等于D指定的元件号。如D号>D号则只有D指定的元件被复位。虽然ZRST作bit指令处理D,D」也可同时指定bit计数器。而DlD一个指定bit、另一个指定bit计数器是不允许的。()程序连续操作和单周期操作的梯形图基本一样差别不大只是处理稍微有点差别因此作为一起来处理这样使程序简单易懂。如图自动换刀流程图所示。机械手从主轴上换下换上刀具的过程当机械手处于正松刀和负松刀刀库紧刀主轴紧刀机械手反转和机械手处于插刀的情况下输出M当M为时做两项工作其一是对状态器S到S进行置其二是对状态器S置,置后对正抓刀信号Y置执行机械手正抓刀当正抓刀信号到位后状态器S的传送给状态器S同时状态器S的变为但是由于正抓刀信号Y是置位信号因此Y的保持不变使正抓刀信号维持不变。状态器S为时对刀库的松刀信号Y置使刀库执行松刀刀库松刀到位信号X为,就将状态器S的送给状态器S同时状态器S的变为同样的道理尽管状态器S变为但是由于刀库的松刀信号Y是置的因此Y的保持不变使刀库的松刀状态保持不变。状态器S为时给机械手的拔刀信号Y置拔刀信号Y为时使机械手将主轴上的刀换到机械手上。当拔刀到位信号到时X为,X为时将状态器S的传送给状态器S同时状态器S的变为状态器S为时给机械手正转信号Y为,Y为使机械手正转将从刀库上取下的刀具位置移到主轴要换上的刀具的位置机械手正转到位信号到达时X为,X为时给状态器S置给状态器S置时作两件事其一是对拔刀信号复位变为使拔刀信号不在保持其二是使插刀信号Y置使机械手插刀。当插刀到位信号X到达时X为将状态器S的送给状态器S同时状态器S为。S为时主轴紧刀Y为使主轴紧刀主轴紧刀到位信号到达时X为,将S的送给S,S为时给机械手拔刀信号Y置使机械手拔刀至此就将刀库的刀换到了主轴上了。图自动换刀程序流程图机械手上的刀具换到刀库上当机械手拔刀到位信号X到达时将S的送给SS为时给机械手正转Y置位信号使机械手正转机械手正转到位信号X到达时将S的送给S,S为时一方面使拔到信号Y为另一方面使插刀信号Y为使机械手插刀将机械手上的刀放到刀库上插刀到位信号X到位时S的送给SS为使刀库紧刀刀库紧刀到位信号到达时X为X为时S的送给S使S为给机械手松刀信号Y置同时机械手的紧刀信号复位为使机械手松刀当机械手松刀到达信号X为将S的送给S,S为时使插刀信号Y复位同时使机械手拔刀信号Y为使机械手拔刀。至此完成了机械手从主轴上换下的刀具换到刀库上了。其详细的过程见图自动换刀程序流程图。单周期和连续操作程序的转换在总程序中可以看出当连续运行时是对M置,M为时程序直接状态器置程序直接转向S的状态器执行下一步动作而单周期时是对S复位变为使程序直接对状态器S置l,那程序就还需判断相应的条件能否执行下一周期的动作在条件满足时才能执行下一周期的动行。()自动换刀程序单周期操作和连续操作程序短一部分程序放到相应位置使用功能指令FNC和FNC的跳转指令进行跳转和对状态器清零。在满足不同条件下执行不同部分指令使指令的运行时间减少增强其执行功能增大程序容量其程序处理如图连续单周期状态转移图所示。图连续单周期状态转移图本章小结本章是系统软件部分设计。阐述了功能需求、软件功能综述、软件设计目标和软件的开发。在软件的开发中说明了换刀系统的两个工作方式和五种工作状态以及系统的软件设计方法针对系统软件设计特点设计出了软件总的程序图提出了模块化编程思想在介绍每一个模块之前先说明每一个模块相应要用到的指令介绍了五种工作状态的梯形图最后写出了总的系统设计的程序软件。结束语全文总结经过几个月的论文工作本课题的研究工作己经基本告一段落经过大量的查阅文献、设计、系统资料实现较好的达到了预期目标。根据数控技术发展的现状论文主要研究了应用PLC技术、继电接触器控制技术以及计算机安全技术等并把它们充分应用于数控系统的设计与实现中。现在回顾论文工作有以下几点需要说明:()论文对机械手、刀库和主轴间的换刀所采用的重要技术如PLC、数控等技术进行了分析并对其优劣进行了讨论。认为无论在操作的可行性和方便性方面还是在性能上都是一种实现动态换刀很好的手段。()论文采用的PLC和CNC平台基础以标准接口技术作RS为数据库连接方法以PLC技术作为应用的具体开发手段设计实现了自动换刀系统的控制。这一方案的选择不但管理方便而且有利于系统功能的开发和扩展。()该系统开发遵循工程技术规范包括各种技术资料功能模块。具有良好的动态功能操作方便并具有人机界面美观、实用。()为了保证运行的安全性我们采取安全措施对其进行安全保护有效的保证了系统的安全操作。()由于时间的限制本系统在设计与实现过程中还存在如下问题:首先实验室没有真实的刀库、机械手和主轴在调试程序的时候都是模拟的输入输出信号理论和实际有一定的距离真实的较大型的加工中心需要几百万的造价因此在使用过程中有些功能有待完善目的是使系统的丰富内容被充分使用。其次是液压部分的压力和实际需要的压力还有一定的差距不可避免的不可遇见因素没有出现。本课题以工厂实际的机床电气设计和调试需求出发研制了一种主要基于PLC自动换刀系统的软件。软件的开发经历了方案设计、模块编程、单模块试运行和最终的联合调试。在这些设计过程中进行了许多数控系统试验并以大量的机床调试和实验工作为基础不断修正原方案和程序中的错误和不足使软件达到了预期的主要技术指标。最后软件被成功应用于机床的换刀控制中充分证明本课题的研究工作达到了预定目标。设计应用展望虽然整个数控加工系统的自动换刀性能还是十分令人满意取得了阶段性的成功达到预定的设计要求但由于开发时间短软件中必然存在缺陷和错误下一阶段该课题的主要任务是一方面主动对软件进一步改进另一方面在厂内自用机床上推广使用进一步测试和完善软件的可靠性功能性。在这些性能得到保证后建议在机床上安装使用以降低外购成本。就目前看还需针对以下方面进一步改进软件进行准备:完善功能。首先需要增加系统的断电对策增加传感器的自动初始化功能提高系统的可用性其次需要跟踪各种机床对刀具换刀系统的特定使用需求改良软件增加软件的通用性再次全面彻底的测试软件功能暴露其中的缺陷和错误并加以改正和修正。改善人机接口。虽然基于PLC是软件的一个特色但它同时带来了人机接口难以处理和不友好的问题因此目前软件借助CNC的参数区和PLC信息提示系统初步建立了人机接口。将程序扩展到FANUC等其他数控系统。目前我国机床使用最多的机床数控系统分别来自于Siemens,FANUC,FAGOR和FIDIA公司本软件基于PLC也为其转换到Siemens,FANUC,FAGOR和FIDIA系统提供了理论上的可能性。但转换前还需要充分考虑其PLC的程序和数据容量、寻址方式、CNC指令与PLC的接口等问题。参考文
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