大型數(shù)控機床一人多機遙感裝置

王德華

（南車青島四方機車車輛股份有限公司 山東青島）

一、問題的提出

6臺大型M-VR33/39D三菱五面銑加工中心采用FANUC 31i數(shù)控系統(tǒng)，主要承擔(dān)構(gòu)架的正、反面加工，具有APC自動托盤交換功能，一次循環(huán)加工需要12 h，機床跨距為40 m，1名操作者監(jiān)控多臺機床及裝卸工件。由于數(shù)控機床潤滑油液位低、刀具扭矩過大等常見故障，造成每臺機床執(zhí)行完一次循環(huán)的切削時間不可預(yù)測，操作人員往復(fù)巡視，勞動強度大。為此，在線采集、編譯和傳輸數(shù)控機床的PMC程序，研究精益化生產(chǎn)過程中一人多機控制系統(tǒng)數(shù)控機床狀態(tài)信息的提取方法，通過實驗進(jìn)行驗證，實現(xiàn)數(shù)控機床工作進(jìn)程信息采集和顯示，達(dá)到了生產(chǎn)管理的可視化及最優(yōu)化，減少操作者巡視次數(shù)。

二、采集、編譯、反編譯和傳輸PMC程序

利用FANUCLADDER-Ⅲ軟件，傳輸機床的 PMC程序，經(jīng)過系統(tǒng)默認(rèn)的反編譯可在計算機上顯示出梯形圖，在通信處于脫線[OFF Line]狀態(tài)時，進(jìn)行修改、編輯。在數(shù)控機床程序編輯過程中，可在加工程序中添加1個自定義的M功能，使得數(shù)控機床在加工過程中程序運行至編輯的M功能指令，M功能生效，外部繼電器觸發(fā)，通過無線電波實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的報警提示，并通過參數(shù)設(shè)定來設(shè)置報警時間。

1.選取M16對應(yīng)的地址和線圈

由PMC到機床端的輸出必須采用Y類型的線圈，其余線圈及地址均選擇內(nèi)部繼電器區(qū)域（R類型地址）。報警繼電器的輸出可在未經(jīng)使用的Y類型中任意選取，查閱機床電路圖，Y1003.2和Y1003.5已被使用，選擇Y1003.4作為報警輸出線圈。對于R類型線圈的選取，從R31.0開始順序往下使用即可。

2.M16功能的實現(xiàn)（譯碼）

M功能指令由字母M和兩位數(shù)字組成，擴張的M功能指令選取原則是不要和原機床M功能指令重復(fù)，本文選取M16。所有的M功能均需要進(jìn)行譯碼處理。查閱M代碼的邏輯開關(guān)地址為F7.0，譯碼的功能指令為SUB4（圖1），R0200表示譯碼信號地址，1611表示譯碼指令。譯碼指令由被譯碼數(shù)和被譯碼位數(shù)組成，16表示被譯碼的功能指令為M16，11表示對高4位和低4位均譯碼。譯碼完成后需要通知CNC系統(tǒng)時，在R14.5（MF FINISH 1）的線圈處應(yīng)再添加一條并聯(lián)支路（圖2），該并聯(lián)支路由常開觸點R31.0和R31.2組成，R31.0為M16功能對應(yīng)的線圈觸點，R31.2為M16功能信號輸出的線圈地址。至此，M16功能的譯碼完成。

圖1 M16功能指令的譯碼

圖2 M16功能指令譯碼指令完成

3.M16功能控制報警信號的輸出

數(shù)控程序在加工的過程中M16功能有效，則可以觸發(fā)R31.0線圈，通過R31.0觸發(fā)報警信號的輸出線圈Y1003.4時，需要加入邏輯控制線路和報警延時線路（圖3）。

（1）邏輯控制線路。X1008.4為急停觸點，當(dāng)控制面板上“急停按鈕”未按下時，常開觸點的值為1，反之為0。F1.1為RESET（復(fù)位）觸點，控制面板上未按下時，常開觸點的值為0，反之為1。對于R31.2還需要具有自鎖功能，邏輯控制程序主要實現(xiàn)自鎖和斷開功能，即M16功能有效后，線圈R31.2一直處于帶電狀態(tài)，遇到急?；驈?fù)位實現(xiàn)斷電保護功能。

圖3 邏輯控制和報警延時順序

（2）報警延時線路。延時程序采用固定定時器TMRB處理，即在編輯PMC程序時將延時所設(shè)定時間寫在FROM中，執(zhí)行過程中不能通過操作面板上的PMC時間參數(shù)修改。固定定時器的功能指令為SUB24，本例采用固定定時器的時間繼電器序號為30號，時間預(yù)設(shè)值為30 000 ms（30 s，該時間可在寫PMC程序時自由設(shè)定）。自定義R31.1為時間延時線圈及觸點，在無線電波響應(yīng)30 s后，線圈R31.1得電，圖3中的常閉觸點斷開，通過線圈R31.2斷開固定定時器和報警信號輸出線圈Y1003.4。

至此，以上所加程序可實現(xiàn)加工程序中出現(xiàn)的自定義M16功能代碼。

三、發(fā)送與接收數(shù)控機床狀態(tài)信息

通過DNC技術(shù)對1臺或多臺數(shù)控機床工作中的信息進(jìn)行實時采集和傳輸，對于發(fā)射端，選擇PT2262芯片，接收端選擇PT2272芯片，運用集成技術(shù)控制3臺或更多數(shù)控機床的時間流程和程序流程，技術(shù)工人通過無線電波設(shè)備實時接收燈光（如LED燈）、聲音（如蜂鳴器）和振動（如手表腕帶）等不同的信息顯示技術(shù)，接收不同數(shù)控機床的工作信息，更有利于操作工人對多臺數(shù)控機床的操作和管理。

四、結(jié)束語

設(shè)計的數(shù)控機床監(jiān)測系統(tǒng)運行良好，達(dá)到了預(yù)期設(shè)定的各項功能。該一人多機遙感系統(tǒng)，可通過遠(yuǎn)程控制對多臺機床工作中的信息進(jìn)行實時采集，再由無線信號傳輸給操作人員，實現(xiàn)使分管不同內(nèi)容的操作人員在第一時間到達(dá)現(xiàn)場，實現(xiàn)快速響應(yīng)的目的。一人多機遙感系統(tǒng)的投用，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化制造、高自動化生產(chǎn)奠定了良好的底層技術(shù)基礎(chǔ)。

1 羅學(xué)科，謝富春.數(shù)控原理與數(shù)控機床.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003

2 盧勝利，王睿鵬.現(xiàn)代控制系統(tǒng).北京:機械工業(yè)出版社，2006

3 何俐.數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用.機械工人，2004(11)

4 曹志軍，肖龍.數(shù)控PMC編程與調(diào)試.北京:清華大學(xué)出版社，2010

5 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003