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西門子828D數(shù)控銑床系統(tǒng)刀具管理應(yīng)用探討

以傳遞/響應(yīng)步驟表的建立與使用為例

1.引言

828D數(shù)控系統(tǒng)提供的刀具管理功能因其刀具管理信息直觀透明、刀具調(diào)用高效可靠，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性。換刀過程中每步動(dòng)作完成后都要進(jìn)行一次響應(yīng)，向刀具管理系統(tǒng)報(bào)告當(dāng)前換刀動(dòng)作的完成狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)刀具管理系統(tǒng)對(duì)換刀過程的實(shí)時(shí)管理和HMI刀具管理畫面信息的及時(shí)更新。機(jī)床換刀動(dòng)作完成狀態(tài)的傳遞/響應(yīng)建立在刀具管理系統(tǒng)提供的三個(gè)DB塊數(shù)據(jù)表上，分別是DB9900（常量傳遞表）、DB9901(變量傳遞表)、DB9902(響應(yīng)步驟表)。

2 傳遞/響應(yīng)步驟表的建立與使用

2.1刀庫的定義：

刀具管理系統(tǒng)定義了三種類型的刀庫：一是真實(shí)存放刀具的刀庫，二是暫時(shí)存放刀具的虛擬刀庫如機(jī)械手卡爪、主軸等（刀具傳遞時(shí)作為一個(gè)緩沖區(qū)），三是裝刀點(diǎn)作為一個(gè)虛擬刀庫，在進(jìn)行裝卸刀時(shí)都是由裝刀點(diǎn)裝入或卸到裝刀點(diǎn)上。且刀具管理系統(tǒng)對(duì)刀庫、主軸、卡爪等賦予了固定的代碼，在進(jìn)行傳遞/響應(yīng)表建立是進(jìn)行介紹。

2.2 DB9900常量傳遞表的建立

通常該表中定義機(jī)床換刀過程中的固定換刀動(dòng)作狀態(tài)步驟，建立DB9900常量傳遞表時(shí)要考慮好刀具更換時(shí)所有可能的換刀動(dòng)作步驟，DB9900常量傳遞表最多支持64步，步驟號(hào)從1～64。占用數(shù)據(jù)塊地址從DBW0～DBW510，每步占用4個(gè)字地址。

2.3機(jī)械手換刀案例DB9900常量傳遞表的建立與解析

注：如有更多緩沖區(qū)，可繼續(xù)定義。如9998.4可定義成卡爪3。

2.4DB9901變量傳遞表的建立

通常該表中定義刀庫旋轉(zhuǎn)動(dòng)作狀態(tài)步驟。因刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刀庫換刀點(diǎn)的當(dāng)前刀位號(hào)不斷變化，所以刀庫旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的狀態(tài)步建立在DB9901變量表中。DB9901變量傳遞表最多支持64步，步驟號(hào)從101～164。占用數(shù)據(jù)塊地址從DBW0～DBW510，每步占用4個(gè)字地址。

2.5 機(jī)械手換刀案例DB9901變量傳遞表的建立與解析

 

2.6 DB9902響應(yīng)步驟表的建立

   在DB9900常量傳遞表和DB9901變量傳遞表中定義了機(jī)床換刀和刀庫旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的若干狀態(tài)步，機(jī)床換刀過程中每完成其中的一步，就應(yīng)向NC刀具管理系統(tǒng)響應(yīng)一次，告知NC刀具管理系統(tǒng)當(dāng)前機(jī)床換刀動(dòng)作進(jìn)行到的狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行HMI刀具管理信息畫面的更新。機(jī)床換刀和刀庫旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)響應(yīng)建立在DB9902響應(yīng)步驟表中，最多可建立30個(gè)響應(yīng)步驟，步驟號(hào)從1～30。占用地址從DBB0～DBB118（DB9902.DBB0～DB9902.DBB118），每個(gè)響應(yīng)步占用3個(gè)字節(jié)地址。需要特別指出的是，在“要響應(yīng)的新刀步驟號(hào)”和“要響應(yīng)的舊刀步驟號(hào)”中填寫的數(shù)值都可看作一個(gè)指針，指向DB9900常量傳遞表或DB9901變量傳遞表中所定義的某一步進(jìn)行狀態(tài)響應(yīng)。刀具管理系統(tǒng)提供了兩類及5種不同的響應(yīng)狀態(tài)代碼，同步響應(yīng)狀態(tài)代碼：1換刀完成狀態(tài)響應(yīng)3換刀終止?fàn)顟B(tài)響應(yīng)105、中間步驟，換刀未完成狀態(tài)響應(yīng) 。異步響應(yīng)狀態(tài)代碼：204刀庫旋轉(zhuǎn)狀態(tài)響應(yīng)、201刀具移動(dòng)狀態(tài)響應(yīng)。

2.7 機(jī)械手換刀案例DB9902響應(yīng)步驟表的建立與解析

注：同步響應(yīng)：PLC與NCK共同完成的狀態(tài)步。如將卡爪中的新刀具裝入主軸時(shí)，PLC負(fù)責(zé)動(dòng)作的執(zhí)行，NCK同時(shí)要執(zhí)行“讀入禁止”功能。待新刀具裝入主軸后，可響應(yīng)換刀完成，NCK解除“讀入禁止”，開始下一程序段的運(yùn)行。卡爪中的舊刀在還刀過程中的響應(yīng)可使用異步響應(yīng)來進(jìn)行。異步響應(yīng)：201刀具異步響應(yīng)，如舊刀的還刀或部分機(jī)床刀庫帶有“運(yùn)刀小車”，當(dāng)主軸換刀完成后就可響應(yīng)換刀完成，NCK解除讀入禁止功能開始下一程序段的運(yùn)行，而此時(shí)舊刀需要由運(yùn)刀小車將舊刀換回刀庫，舊刀還刀的整個(gè)動(dòng)作過程都可用201刀具異步響應(yīng)進(jìn)行。異步響應(yīng)不影響機(jī)床的正常加工。204的響應(yīng)是針對(duì)機(jī)床刀庫旋轉(zhuǎn)，換刀點(diǎn)刀位號(hào)發(fā)生變化時(shí)的響應(yīng)。

2.8DB9902響應(yīng)步驟表步驟號(hào)與接口應(yīng)答地址的對(duì)應(yīng)

DB9902響應(yīng)步驟表的每一步都對(duì)應(yīng)著一個(gè)固定的接口應(yīng)答地址。當(dāng)對(duì)應(yīng)的接口應(yīng)答地址由PLC程序置1時(shí)，PLC固件會(huì)自動(dòng)響應(yīng)DB9902響應(yīng)步驟表中與之對(duì)應(yīng)步驟號(hào)中的響應(yīng)狀態(tài)。接口應(yīng)答分為手動(dòng)應(yīng)答方式和自動(dòng)應(yīng)答方式。當(dāng)采用手動(dòng)指令進(jìn)行刀具換刀或刀庫動(dòng)作時(shí)，用手動(dòng)應(yīng)答方式進(jìn)行應(yīng)答。手動(dòng)指令由HMI刀具管理信息畫面的軟按鍵給出，手動(dòng)地址DB4100.DBX1.0～DBX1.3對(duì)應(yīng)“裝刀”、“卸刀”、“刀具移位”、“刀具定位”4個(gè)手動(dòng)指令。DB4000.DBX0.1～DBX3.6的30位位地址，為手動(dòng)命令應(yīng)答地址，與DB9902響應(yīng)步驟表的30步想對(duì)應(yīng)。采用自動(dòng)指令進(jìn)行刀具換刀或刀庫動(dòng)作時(shí)，用自動(dòng)應(yīng)答方式進(jìn)行應(yīng)答。自動(dòng)指令地址DB4300.DBX1.0～DBX1.6對(duì)應(yīng)“固定點(diǎn)換刀”、“換刀M206”、“備刀TXX”、“T0” “無舊刀”、 “裝載手動(dòng)刀具”、“卸載手動(dòng)刀具”6個(gè)自動(dòng)指令。DB4200.DBX0.1～DBX3.6的30位位地址，為自動(dòng)命令應(yīng)答地址，也與DB9902響應(yīng)步驟表的30步向?qū)?yīng)）。

如下例，DB4000.DBX0.1與DB4200.DBX0.1都對(duì)應(yīng)的是DB9902響應(yīng)步驟表的第1步。

2.8 DB9900常量傳遞表、DB9901變量傳遞表、DB9902步驟響應(yīng)表的應(yīng)用

以機(jī)械手換刀的一個(gè)動(dòng)作過程講述已建好三個(gè)DB數(shù)據(jù)表的使用。主軸當(dāng)前刀具為2號(hào)刀具，刀庫換刀點(diǎn)處的刀位為2號(hào)刀位，進(jìn)行6號(hào)刀具的更換。

（1）、主軸當(dāng)前刀號(hào)及刀庫換刀點(diǎn)當(dāng)前刀位號(hào)如圖所示

（2）、執(zhí)行T6指令進(jìn)行刀庫備刀，通過HMI刀具管理信息換面可看到刀具管理信息的更新

（3）、通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)刀庫的旋轉(zhuǎn)和刀庫換刀點(diǎn)刀位號(hào)的記錄

（4）、刀庫運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)響應(yīng)

MW30存儲(chǔ)當(dāng)前的刀位號(hào),數(shù)據(jù)傳送到DB9902響應(yīng)步驟表的DB9902.DBW2中，且使DB4200.DBX1.1置1一次，DB4200.DBX1.1接口地址對(duì)應(yīng)DB9902響應(yīng)步驟表的步驟號(hào)9，即對(duì)DB9902響應(yīng)步驟的第9步進(jìn)行狀態(tài)響應(yīng)。第9步中的狀態(tài)響應(yīng)內(nèi)容是（101、0、204）。

101：指向DB9901變量傳遞表中的步驟號(hào)101 ，刀庫旋轉(zhuǎn)。0：舊刀具無動(dòng)作。204：刀庫旋轉(zhuǎn)狀態(tài)響應(yīng)。刀庫每轉(zhuǎn)過1個(gè)刀位，響應(yīng)一次DB9902響應(yīng)步驟表中的第9步驟，HMI刀具管理畫面會(huì)更新一次，將綠色箭頭放置在正處于刀庫換刀點(diǎn)的刀位號(hào)上。DB4200.DBX1.1響應(yīng)置1后，會(huì)在PLC下個(gè)掃描周期自動(dòng)復(fù)位。在PLC的一個(gè)掃描周期內(nèi)只允許一個(gè)響應(yīng)狀態(tài)步。

(5)備刀完成,執(zhí)行M06換刀指令。

（6）第7步響應(yīng)后，HMI刀具管理換面更新

（7）、PLC控制裝刀完成后，使DB4200.DBX1.0置1，響應(yīng)DB9902響應(yīng)步驟表的第8步。

（8）、進(jìn)行換刀完成響應(yīng),結(jié)束換刀。系統(tǒng)結(jié)束讀入禁止功能，加工程序進(jìn)行下一步的執(zhí)行。