■青海一機(jī)數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司（西寧 810018）趙小玲 王 智

柔性制造系統(tǒng)是由一定數(shù)量的數(shù)控機(jī)床、物料輸送系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)總控系統(tǒng)（工控機(jī)）等構(gòu)成的智能化制造系統(tǒng)，其最突出的特點(diǎn)是可以對(duì)多品種、變批量的零件進(jìn)行混流加工。為適應(yīng)今后我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，柔性制造系統(tǒng)是當(dāng)下機(jī)床行業(yè)研發(fā)的主流產(chǎn)品。我公司緊跟市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，研發(fā)了一條柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)。該生產(chǎn)線(xiàn)由3臺(tái)主機(jī)（臥式加工中心）、6個(gè)等待工位、2個(gè)裝卸工位、物料輸送車(chē)及軌道組成，3臺(tái)主機(jī)均配置FANUC 31iMA數(shù)控系統(tǒng)。布局圖如圖1所示。

物料輸送作為柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)中的一部分，需對(duì)其進(jìn)行兩個(gè)方向軸的控制，如圖1中的U軸、W軸。這兩個(gè)進(jìn)給軸在物料輸送過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)各主機(jī)位置、等待及裝卸工位的準(zhǔn)確定位，且為實(shí)現(xiàn)物料輸送與工控機(jī)之間的通信，提高整條生產(chǎn)線(xiàn)的智能化程度，這兩個(gè)軸的電動(dòng)機(jī)均采用伺服電動(dòng)機(jī)。其控制可以單獨(dú)配置一套數(shù)控系統(tǒng)控制，也可以用其中一臺(tái)主機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的第二路徑控制，為降低制造成本我們采用后一種控制方式。

1.FANUC多路徑控制

在FANUC系統(tǒng)中，用同一CNC 程序指令進(jìn)行控制的軸的組稱(chēng)為路徑，行業(yè)里也稱(chēng)為通道。FANUC 31i系列系統(tǒng)最多支持 10個(gè)路徑，該功能為選配功能，需要在訂購(gòu)系統(tǒng)時(shí)特殊訂貨。以2個(gè)路徑為例，如圖2所示。

由圖2可直觀(guān)地看出各路徑有獨(dú)立的程序文件夾，系統(tǒng)可對(duì)各路徑內(nèi)的軸分別進(jìn)行控制。將主機(jī)的控制軸設(shè)置在第一路徑，將物料輸送車(chē)的控制軸設(shè)置在第二路徑，這樣主機(jī)和物料輸送車(chē)可同時(shí)按照各自的控制程序運(yùn)行。

2.硬件連接

將各路徑中的伺服模塊、I/O模塊進(jìn)行連接，連接時(shí)把第二路徑中的伺服模塊、I/O模塊當(dāng)做第一路徑的從動(dòng)裝置連接。數(shù)控系統(tǒng)與各控制軸、控制裝置的連接圖如圖3所示，圖中實(shí)線(xiàn)部分是控制的硬件，虛線(xiàn)部分是控制物料輸送車(chē)的硬件。

圖1 布局圖

圖2 FANUC系統(tǒng)多路徑示意圖

圖3 控制系統(tǒng)連接圖

圖4 PLC控制程序圖

若在機(jī)床制造初期設(shè)計(jì)，電源模塊、I/O裝置的選擇可將物料輸送車(chē)的控制一并考慮，這樣會(huì)節(jié)省電器控制柜內(nèi)的空間，降低成本。

3.參數(shù)設(shè)置

多路徑的實(shí)現(xiàn)必須依賴(lài)于系統(tǒng)參數(shù)的正確設(shè)置，以圖3所示的連接為例，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

除表1設(shè)置的參數(shù)外，系統(tǒng)中有關(guān)軸控制的1000多號(hào)參數(shù)、有關(guān)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的2000多號(hào)參數(shù)以及有關(guān)顯示的3000多號(hào)參數(shù)需要兩個(gè)路徑分別設(shè)定。

表1

4.PLC控制信號(hào)

在系統(tǒng)PLC中對(duì)路徑選擇信號(hào)進(jìn)行處理。為保證在運(yùn)行過(guò)程中各路徑的循環(huán)啟動(dòng)、進(jìn)給保持、運(yùn)行方式及進(jìn)給倍率等功能能單獨(dú)控制，需增加按鈕、指示燈和波段開(kāi)關(guān)對(duì)各路徑的信號(hào)分別處理，此處不再贅述。路徑選擇信號(hào)如表2所示。

從表2 可以看出，如果用兩個(gè)路徑時(shí)，只需處理信號(hào)HEAD（G063.0）就可滿(mǎn)足控制需求。下例中第二路徑選通信號(hào)采用瞬動(dòng)型帶燈按鈕進(jìn)行控制，其輸入地址為X109.4，指示燈輸出地址為Y101.3，PLC控制程序如圖4所示。

經(jīng)上述PLC程序控制，當(dāng)按壓第二路徑選通按鈕后，G63.0接通同時(shí)該按鈕指示燈亮，系統(tǒng)切換到第二路徑。再次按壓該按鈕，其指示燈滅，系統(tǒng)切換到第一路徑。系統(tǒng)兩路徑之間的切換得以實(shí)現(xiàn)。

表2

值得一提的是，每個(gè)路徑使用的軸超過(guò)8 個(gè)軸時(shí)，各軸信號(hào)地址的分配通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)3021設(shè)置。本生產(chǎn)線(xiàn)中兩路徑使用的軸未超過(guò)8個(gè)，故第一通道的輸入信號(hào)地址X軸為Gn.0、Y軸為Gn.1、Z軸為Gn.2、B軸為Gn.3，輸出信號(hào)地址X軸為Fn.0，Y軸為 Fn.1，Z軸為Fn.2，B軸為Fn.3，n為0000～0767，第二通道的輸入信號(hào)地址U軸為Gn.0、W軸為Gn.1，輸出信號(hào)地址U軸為Fn.0，W軸為 Fn.1，n為1000～1767。

5.操作

運(yùn)行第一路徑的程序時(shí)，可將系統(tǒng)第一路徑的方式選到“編輯”方式，調(diào)出要加工工件的程序，再將方式選到“自動(dòng)”方式，按壓第一路徑的“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，主機(jī)開(kāi)始運(yùn)行加工程序。

按壓“第二路徑選通”按鈕，系統(tǒng)切換到第二路徑狀態(tài)。將系統(tǒng)第二路徑的方式選到“編輯”方式，調(diào)出物料輸送車(chē)的運(yùn)行程序，再將方式選到“自動(dòng)”方式，按壓第二路徑的“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，物料輸送車(chē)開(kāi)始運(yùn)行。

這樣就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)方式下兩個(gè)路徑軸的單獨(dú)控制。其他方式的操作與單路徑相同，只是在操作時(shí)方式選擇和相關(guān)按鈕必須是同一個(gè)路徑的，不能將各路徑的方式選擇和按鈕混用，操作時(shí)需格外謹(jǐn)慎。

6.結(jié)語(yǔ)

在正確的硬件連接的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)置、信號(hào)處理，并通過(guò)以上介紹的多路徑控制方式，實(shí)現(xiàn)兩路徑的單獨(dú)控制，即可滿(mǎn)足該生產(chǎn)線(xiàn)的工作要求。并且本文介紹的控制方式，可省去一套數(shù)控系統(tǒng)及其操作臺(tái)的成本，有較好的性?xún)r(jià)比。FANUC多路徑控制技術(shù)在我公司FMS80柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)中成功應(yīng)用，受到公司領(lǐng)導(dǎo)及用戶(hù)的高度評(píng)價(jià)。

[1]沈向東.柔性制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]莊品.現(xiàn)代制造系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.