机床远程控制

I塞:计薄飒歇讳揭翟靛lTopics:ComputerSoftwareandProgrammeTechnology加工中心远程控制系统的设计与开发张爱红(无锡职业技术学院,江苏无锡214121)摘要:针对加工中心远程控制的要求,提出了增加外置控制器并修改机床PLC程序的实现方法,经过系统必要的硬件连接和软件编程,在计算机上实现了机床的起动、复位、加工程序选择以及运行状态实时监控等功能,开发的系统具有良好的扩展性能,目前已成功应用于产教结合型柔性制造系统(FMS).
关键词:加工中心PLC远程控制外置控制器DesignandDevelopmentoftheRemoteControlSystemforMachiningCenterZHANGAihong(WuxiInstituteofTechnology,Wuxi214121,CHN)Abstract:TomeettherequirementoftheremotecontrolforCNCmachiningcenter,onemethodisprovidedbyaddingFP0PLCandeditingmachinePLCprogram.
Throughessentialdevelopmentofhardwareandsoftware,remotecontrolfunctionssuchascyclestart,reset,andCNCprogramselectioncanberealizedfrompersonalcomputer.
Otherremotefunctionscanbeaddedeasilyaswel1.
Theremotecontrolsystemisanimportantmoduleoftheflexiblemanufacturingsystem(FMS)usedformanufacturingandteach-ing.
Keywords:MachiningCenter;PLC;RemoteControl;FPOPLC加工中心为柔性制造系统(FMS)重要的底层设备之一.
能够对工件各加工面自动地进行钻孑L、铣削等多工序加工.
为能实现上位计算机对加工中心的远程控制,有三种方案可供选择:(1)基于数控系统厂家动态链接库的二次开发¨;(2)增加外置控制器并修改机床PLC程序;(3)配置通信适配器、实现系统功能扩展.
在无锡职院FMS中用了前两种方案,分别用于配置FANUCOi~TC系统的数控车床(CL一20A)和配置SINUMERIK810D系统的加工中心(DMC63V).
其中第二种方案的实现基于开发人员对机床接口信号的灵活应用,也是远程控制中较为便捷、实用的一种方法.
1系统配置加工中心远程控制系统如图1所示.
上位机控制程序与外置PLC以串口通信方式,读/写PLC内部数据,完成I/O信号的输入/输出控制.
目前除可以控制机床门、气动夹具、与工业机器人的联动控制,外置PLC的输出信号还作为加工中心PLC的输入信号,并在数控系统内部传递信息(PLC-+NCK),实现机床远·22·程起动与复位、数控程序选择(主程序根据输入信号位的变化,调用不同的子程序)等功能;与此同时,上位计算机也可实时获取机床的运行状态(NCK—PLC).
图1加工中心远程控制原理图2软件开发为了实现加工中心远程控制并调用不同程序加工,除了增加外置PLC、输入/输出接线以及机床PLC的信号(SM)模块组态外,关键要完成4部分程序的编制,即:机床PLC程序、外置松下PLC程序、数控加工程序以及上位机控制程序.
它们的编程软件各不相同,其中机床PLC为s73l5,其编程指令与西门子s7300PLC兼容,采用SIMATICSTEP7软件;外置PLC为松下FP0-C32T,编程软件为FPWINGR2;机床配置ZUIU釜i平弗l删了SINUMERIK810D数控系统,数控程序有自己的语法规范;上位机采用VisualC++6.
0编程、串口通信方式.
虽然编程软件不同,但各部分之问的接口明确,因而实现起来并不困难.
下文以机床PLC程序、数控加工程序与上位计算机控制程序的开发为例说明系统软件的开发流程.
2.
1机床PLC程序机床出厂时已经有完善的PLC控制程序,但是不能满足远程控制功能,因此需要修改源程序.
如图2所示,先要能建立与机床PLC的通信连接,其中K2电缆须由机床提供DC24V电源;接着要设置通信端口参数,再将机床PLC程序上传至计算机分析.
经过机床操作、诊断(Diagnosis)后,发现控制面板(MCP)循环起动信号地址为I1.
7,查阅SINUMERIK810D/840D系统调试说明书后,得到PLc—NcK的内部起动信号为DB21.
DBX7.
1.
结合上传的PLC程序,信号I1.
7、DB21.
DBX7.
1在功能块FC114、FC43中调用,部分程序如下:图2PC适配器应用连接图在FC114内:AI1.
7=Ml33.
1在FC43内:A(AI1.
7AQ106.
2OAI2.
1ANQ106.
2)=DB21.
DBX7.
1而经过SIMATICSTEP7软件下的"交叉参考"标签找出机床未使用的信号有I37.
5、I37.
4、137.
1等,在本系统中将它们分别定义为:机床远程起动、复位与程序选择信号.
为了实现远程起动功能,如果直接在OB1主程序中增加置位语句(使DB21.
DBX7.
1为1),将发现机床不能正常运行.
经过多次试验、比较后发现可参照操作机床控制面板(MCP)循环起动信号I1.
7的编程方法,将信号I37.
5与之并联,故上面的程序修改如下:ZU篓谙;;Iu平币l删毫鄹:计算瓤菰《拘强被l'Topics:ComputerSoftwareandProgrammeTechnologyI.
'在FC114内:在FC43内:A(AQ106.
2AQ1062ANQ106.
2)修改后的程序在信号137.
5在"0一l一0"变化过程中,机床将执行系统已装载的程序,至此系统的远程起动功能已经实现.
其他功能包括复位功能(DB21.
DBX7.
7,信号方向:PLC---,NCK),机床运行状态检测功能(DB21.
DBX35.
0,信号方向:NCK—PLC).
其处理过程与之类似,限于篇幅,不再赘述.
虽然上述设计都很成功,但考虑到柔性制造系统应能实现小批量、多品种的零件加工,系统需有调用不同程序加工的能力,因此需进一步完善系统功能.
经研究发现:与FANUC0i系统相比,SINUMERIK810D/840D系统的接口功能更加强大,系统提供了一个独立的内部数据区用于NCK与PLC高速数据交换.
这个内部数据预置了1024字节,PLC可通过FC21与NCK交换数据,数控程序可通过读/写NC变量$A—DB:.
:来读取PLC数据.
机床PLC端实现的具体要求是在OB1块中调用FC21功能.
程序如下:IN0:=I37.
5(I37.
5,上位计算机远程起动信号)IN1:=B#16#4IN2:=P#137.
0BYTE1IN3::0(将IB37字节的内容写入到变量$A—DBB[0])IN4:=一1OUT5:=Q49.
1OUT6:=MW12第1个参数137.
5是使能信号,为1时将激活FC21功能,否则FC21功能不执行.
第2个参数是块功能,字节类型,取值为3时,读NCK变量;取值为4时,写NCK变量.
第3个参数是PLC的数据地址,起始地址为指针,后面表示数据的长度,以P#I37.
0BYTE1为例,I37.
0为起始地址,BYTE1代表一个字节长度.
第4个参数为整型参数,在第2个参数取值3或4时,该参数指位置偏置,即相对起始地址的偏置·23·I毫诩:计耳饥歌甥强披值,通常设为0;第5个参数为整型参数,在第2个参数为3或4时,取值为一1.
最后两个参数为输出参数,分别为错误指示信号(Q49.
1),错误代码(MW12),正常输出时,为0;出错时,Q49.
1置位,并有相应错误代码输出到MW12.
对于上面这段程序,FC21正常调用的结果将IB37字节的内容写人到NC变量$A—DBB[0]中.
2.
2数控加工程序SINUMERIK8lOD/840D的NCK系统中有4种用于读/写PLC变量,分别是$A—DBB、$A—DBW、$A~DBD、$A—DBR,可用于操作8位字节、16位字、32位双字和32位实数.
本应用中只需使用8位字节变量,根据FC21调用的结果将IB37的状态写入到NC变量$A—DBB[0]中,而第1位信号I37.
1用于程序的选择,因此需进行按位操作的方式,根据位的变化决定程序的调用或转移.
SINUMERIK810D/840D系统数控编程时,可进行与、或、非等位操作运算.
基于此,编写的数控程序如下:IF$A—DBB[0]B—AND'B00000010'GOTOFPROG1上Jt{O1:'''将变量$;A—DBB[0]与00000010按位与,如果结果不为0,程序将跳转到标号PROG1处继续执行.
因此利用PLC外部输入信号的变化来执行不同的加工程序段或调用子程序,以实现多品种零件的加工.
2.
3上位机程序开发Visualc++6.
0作为Windows系统开发的主要语言之一,以其具有良好的图形用户界面并支持面向对象的程序设计,使得编程效率提高,应用功能增强.
因此本系统采用VisualC++为上位机开发软件,实现对机床的远程控制.
建立的人机交互界面如图3所示.
图3上位机控制程序界面程序界面分成3个区域:(1)左边的是树型结构,手动模式下,节点双击后可发出相应的指令.
这些指令有:配置、打开或关闭端口,开/关机床门、松/紧夹具、起动/复位机床等.
.
24.
(2)右边上面区域是响应命令的事件状态及接收时间.
(3)右边下面是log信息.
树型结构展开,主节点有"PLC协议"和"机床手动控制"等,下面分别有3个和6个命令节点.
鼠标左键双击命令节点,执行相应的操作,这些节点都是为手动操作而设置的.
在自动模式下,除"PLC协议"节点下"配置端口"、"打开端口"操作需手动完成外,其他操作都是程序自动完成的.
机床起动/复位、实时状态检测、自动门开/关、程序选择等操作可由计算机向PLC发送读/写指令来控制.
以"起动机床"为例,程序代码如下:voidCPLCProtoc::startMachine(){···m—ControlCharacter=START;SendReceivePort(LPCTSTR(mControlCharacter)):CPLCProtoc为PLC协议类,封装了与PLC串行通信的底层操作,基于此调用成员函数startMachine()发送控制指令.
分析了松下电工FP系列PLC通信协议的定义后,将START定义为字符串"%01#WDDO0001000010200',向1号站的数据寄存器DT1发送O002H,PLC应答数据存放到字符串In—backdata中.
机床运行时前8个字符的返回值为:"%O1$RDO1",复位时返回值为"%O1$RD02",可通过CString类成员函数Mid(6,2)分离出DT1数值,并作相应判断,如为"01"说明机床运行,为"02"说明机床复位等.
而字符串的发送与返回码的接收由函数Sen.
dReceivePort完成o3结语数控机床的远程控制功能是柔性制造系统底层设备控制的重要组成部分,本文利用VisualC++开发远程控制软件,应用松下PLC与加工中心交换信息,实现了一种操作界面友好,适用于工业现场的数控机床远程控制系统.
该系统方便柔性制造系统调度模块的调用,便于功能扩展,现已成功应用于我院产教结合型柔性制造系统,并已申获计算机软件著作权(软件名称:加工中心DNC控制软件,登记号:2008SR26399).
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基于CORBA的数控机床DNC模块开发.
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SINUMERIK840D/8lODi/810D/FMNC编程指南高级篇.
I一、咤:￡u1ul平胃弓期毫鄹:专}尊飒款羿弱强稿lTopics:ComputerSoftwareandProgrammeTechnology基于NX的汽轮机叶片多轴加工中的关键技术研究章泳健①潘毅①陆建刚②姚志强①((常熟理工学院机械工程系,江苏常熟215500;②常熟市机电设备厂,江苏常熟215500)摘要:在对汽轮机叶片多轴加工工艺特点进行分析的基础上,研究了应用NX软件来完成叶片多轴加工编程所涉及的一些关键技术.
关键词:叶片多轴加工NX中图分类号:TK263.
3文献标识码:AResearchonKeyTechnologiesofMulti-axisMillingforTurbineBladeBasedonNXZHANGYongjian①,PANYi①,LUJiangang②,YAOZhiqiang①(①DepartmentofMechanicalEngineering,ChangshuTechnologicalInstitute,Changshu215500,CHN;②ChangshuElectricalEquipmentFactory,Changshu215500,CHN)Abstract:Basedontheanalysisofmulti-axismachiningprocessoftheturbineBlade,researchhasbeenmadeonkeytechnologiesofmuhi—axismillingbyusingNX.
Keywords:TurbineBlade;Multi-axisMachining;NX近年来大型汽轮机巾的叶片普遍采用弯扭叶型,其精度要求高、制造难度大,而主要的加工难点则集中在对型面的加工上.
由于多轴铣相比传统三轴铣具有加工适应性强、切削状态好的优点,目前该类叶片的型面加工通常都采用多轴铣的方式来进行.
然而,目前国内汽轮机叶片多轴数控加工设备及软件基本由国外厂商所提供,并采取捆绑销售.
由于专用编程软件根据叶片加工的特点及专用机床的配置而设计,因此针对性很强.
不仅具有丰富的多轴加工策略,还包含了叶片辅助工艺设计功能.
当输入叶片的造型数据后,只要进行简单的参数设定,就能配合专用叶片机床快速完成叶片加工.
然而由于在程序中包含了大量的机床专用指令,因此无法直接移植到其它数控机床上进行使用.
近年来虽然市场上也出现了一些国产的叶片加工机床,有的还在某些技术上有所突破,但总体来讲应用效果并不十分理想,其中的一个重要原因就是没有解决好I1卜片的多轴编程问题.
而基于通用CAD/CAM软件的应用研究及二次开发,无疑是解决叶片多轴编程的可行之路.
本文将在分析叶片多轴加工特点的基础上,基于SIEMENSNX软件对叶片多轴加工中的若干关键技术进行研究.
1叶片多~Dn-v的工艺特点以一个典型的叶片型面多轴铣加工工艺为例,所包含的主要工序通常有(如图1):(a)型面开槽(b)型面、t"-精DHi-一、(c)过渡面清根加J二(d)汽道面整体精加】二图1叶片型面多轴铣加工工艺的主要工序(1)型面开槽:在靠近叶根(或叶冠)的一端的型面毛坯上开出一条宽槽,以方便后续加工的刀具落刀,如图la所示.
SIEMENS,2001.
作者:张爱红,男,1971年生,副教授,研究方向:数控、机器人等机电一体化技术.
砉篓耋}≮;;…lu+l删(编辑徐洁兰)(收稿日期:2009—04一lo)文章编号:10109如果您想发表对本文的看法,请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置.