張寶生

（天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司，甘肅天水 741024）

SINUMERIK 840D powerline具有模塊化，開放性和統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)。用于操作、編程和可視化，可提供一種適用于所有技術(shù)功能的創(chuàng)新系統(tǒng)平臺(tái)。與SIMODRIVE 611D系統(tǒng)一起，并輔以SIMATIC S7－300自動(dòng)化系統(tǒng)，SINUMERIK 840D powerline提供了一種最適于復(fù)雜機(jī)械加工任務(wù)以及具有高動(dòng)態(tài)水平和精度的完善的全數(shù)字控制系統(tǒng)。借助于HMI、CNC和PLC中的開放性，用戶可以根據(jù)將其經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)確地應(yīng)用于控制解決方案。SINUMERIK 840D powerline為NC核心提供了開放性。這種開放性的結(jié)構(gòu)和SINUMERIK 840D powerline的高計(jì)算性能，使CNC系統(tǒng)可方便靈活、快速和經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)你所需求的運(yùn)動(dòng)控制方案。

換刀是數(shù)控機(jī)床很重要的一個(gè)功能，在雜志上看到過有關(guān)802D SL用異步子程序手動(dòng)換刀的介紹，以下介紹本文所述的西門子840D系統(tǒng)采用異步子程序?qū)崿F(xiàn)在數(shù)控車床上手動(dòng)換刀的功能。

1 數(shù)控車床刀架換刀工作原理

以臥式刀架為例，刀架轉(zhuǎn)位必須先斷開鎖緊裝置，然后才能給電動(dòng)機(jī)供電，按選擇的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)編碼器前1工位的選通信號(hào)下降沿到達(dá)時(shí)，則預(yù)分度電磁鐵立即供電，電磁鐵得電后，等待預(yù)定位電磁鐵插銷插入刀軸等分鍵槽內(nèi)，回轉(zhuǎn)被迫停止，預(yù)分度開關(guān)發(fā)出信號(hào)，收到此信號(hào)后，電動(dòng)機(jī)立即停止，經(jīng)50 ms暫停后，電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)使刀架鎖緊定位。刀架鎖緊定位后，鎖緊開關(guān)發(fā)出信號(hào)，該信號(hào)立即使電動(dòng)機(jī)停止，鎖緊電磁鐵通電。此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行位置檢測(cè)，發(fā)出允許刀架進(jìn)行切削加工的指令。

2 數(shù)控車床刀架換刀的方式

數(shù)控車床一般使用的刀架立式有4和6工位的，臥式有8和12工位的等幾種，直接安裝在車床的橫向滑板上。換刀分自動(dòng)換刀和手動(dòng)換刀兩種:自動(dòng)換刀是在自動(dòng)方式下，根據(jù)程序編制的T代碼，進(jìn)行選刀，這個(gè)過程通過PLC程序控制，進(jìn)行刀具自動(dòng)變換，系統(tǒng)可以辨認(rèn)當(dāng)前刀號(hào)，多工位刀架還可實(shí)現(xiàn)就近選刀的功能;而手動(dòng)換刀是在手動(dòng)方式下，按一下操作面板上的按鍵，刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀位，刀架能完成換刀的過程而且可以鎖緊，但是系統(tǒng)不知道當(dāng)前刀號(hào)，在工件加工對(duì)刀時(shí)還要在自動(dòng)方式下輸入刀號(hào)再執(zhí)行一次換刀程序，如果不注意，往往出現(xiàn)將刀對(duì)錯(cuò)，造成刀具和工件的報(bào)廢。

3 用異步子程序進(jìn)行手動(dòng)換刀的優(yōu)點(diǎn)

由于西門子840D系統(tǒng)具有異步子程序功能，這樣就給我們處理手動(dòng)換刀帶來了極大的方便，可以用異步子程序功能在PLC中調(diào)用自動(dòng)換刀的程序，實(shí)現(xiàn)了在手動(dòng)方式下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，而且數(shù)控系統(tǒng)能反映出當(dāng)前刀具的位置，從而使自動(dòng)換刀程序和手動(dòng)換刀程序互不干涉，給操作者也帶來了方便，可操作性強(qiáng)。當(dāng)然840D系統(tǒng)異步子程序的功能是有很多用途的，此處只是其中使用的一個(gè)例子。

4 激活異步子程序功能

在編制手動(dòng)換刀程序之前，必須先要設(shè)定異步子程序功能。激活異步子程序（ASUP）（選項(xiàng)）需要設(shè)置以下系統(tǒng)參數(shù):

（1）MD10702=13 在任何情況下ASUP也連續(xù)執(zhí)行

（2）MD11602=7 設(shè)置ASUP啟動(dòng)執(zhí)行的條件

（3）MD11604=2 定義大于該優(yōu)先級(jí)的中斷程序

（4）MD11612=1ASUP編輯保護(hù)級(jí)別

上述參數(shù)定義之后，還需要在 PLC程序中對(duì)ASUP進(jìn)行處理。

在OB100子程序中修改FB1的參數(shù)，NCKomm:=TRUE。

建立一個(gè)與FB4功能塊有關(guān)的DB塊，如DB300，在此功能塊后帶一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊DB301，在DB301中建立異步子程序的目錄路徑和異步子程序名稱。顯示界面如圖1、圖2所示。

例如異步子程序名稱為“_N_ASUP_SPF”，路徑為“/_N_CUS_DIR/”，表明在用戶子程序目錄下建立ASUP這個(gè)子程序。

DB300和DB301這兩個(gè)功能塊建立后可以編寫PLC程序如下:

FB4和FC9界面如圖3，圖4所示。

在系統(tǒng)上電后，立即觸發(fā)FB4功能塊，在手動(dòng)方式下，按一下操作面板上的自定義鍵，立即調(diào)用FC9，啟動(dòng)異步子程序，執(zhí)行手動(dòng)換刀程序。

以上為ASUP子程序的PLC處理程序，還需要在NC程序的用戶子程序中，編寫四工位刀架手動(dòng)換刀的程序，程序如下:

5 結(jié)語

利用西門子840D系統(tǒng)的異步子程序功能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的手動(dòng)換刀，解決了自動(dòng)換刀和手動(dòng)換刀PLC程序相互干涉問題，簡化了PLC程序，提高了機(jī)床的可靠性。當(dāng)然840D系統(tǒng)的功能很強(qiáng)，異步子程序可以用在很多方面，此處只是很簡單的應(yīng)用。

［1］SIEMENS.SIMATIC S7 －300 manual programming with STEP 7 V5.1［Z］.2004.

［2］SIEMENS.Sinumerik 840D HMI高級(jí)操作手冊(cè)［Z］.2004.

［3］SIEMENS.Sinumerik 840D 配置手冊(cè)［Z］.2004.

［4］SIEMENS.Sinumerik 840D Simodrive 611D調(diào)整表［Z］.2004.

［5］SIEMENS.Description of Function Basic Machine Sinumerik 810D/840Di/810［Z］.2004.