基于PLC刀庫捷徑方向選擇自動控制的軟件設計與研究

摘要：為促進數(shù)控加工行業(yè)快速發(fā)展，切實提升加工效率及質(zhì)量，相關工作人員應將自動化控制系統(tǒng)運用在換刀裝置中。本文基于此，對PLC刀庫捷徑方向自動控制軟件的設計進行相關概述，旨在更好提升換刀捷徑選擇及控制有效性，以供參考。

關鍵詞：PLC；刀庫捷徑方向選擇；自動控制軟件

PLC以計算機技術為基礎，可對刀庫捷徑方向選擇進行自動化控制。PLC系統(tǒng)具有功能性強、可靠性高、編程簡單等特征，需相關設計人員結合刀庫捷徑特征及數(shù)控加工要求，對自動控制軟件設計方案進行不斷調(diào)整與完善。

1、 PLC理論分析

1.1PLC概念

PLC又被稱之為可編程邏輯控制裝置，是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。PLC內(nèi)部具有可編程存儲裝置，可在內(nèi)部執(zhí)行期間完成邏輯運算、順序控制等指令，通過數(shù)字模擬或模擬式輸出，對各類機械設備及生產(chǎn)流程進行全方位監(jiān)控。

PLC可結合其他外圍設備形成工業(yè)生產(chǎn)控制主體，實現(xiàn)拓展設備功能目標[1]。隨著社會經(jīng)濟及科技技術的快速發(fā)展，PLC系統(tǒng)推出了多種類型，不同類型系統(tǒng)中內(nèi)存容量、控制規(guī)模及外形等方面存在極大差異。因此PLC種類的區(qū)分沒有明確標準，而是依據(jù)系統(tǒng)結構類型、控制規(guī)格等，對其功能性進行分類。

1.2PLC特征

PLC系統(tǒng)具有以下特征：第一，可靠性高。由于PLC系統(tǒng)多為單片微型計算機，集成水平高，可實現(xiàn)對內(nèi)部電路的保護及自診斷；第二，編程簡便。PLC系統(tǒng)編程僅需要控制繼電裝置中的梯形圖及命令語句，編程數(shù)據(jù)用量遠小少于微機指令，生產(chǎn)人員進行短時間的培訓就可完成獨立PLC編程操作；第三，靈活性強。PLC系統(tǒng)為積木式結構，操作用戶僅需進行簡單組合，就可靈活控制系統(tǒng)功能及運行規(guī)模；第四，安裝效率高。

微處理裝置的日漸成熟使得PLC系統(tǒng)的功能性得到了進一步優(yōu)化，PLC系統(tǒng)與微型控制系統(tǒng)之間的差距不斷縮小，為提升工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量及效率奠定了堅實基礎。

1.3PLC結構

1.3.1電源

電源可為PLC系統(tǒng)的正常運行提供所需直流電。大部分PLC系統(tǒng)主要采用 開關式穩(wěn)壓電源供電方式，通過維持電能穩(wěn)定供給，切實提升PLC系統(tǒng)運行效率。

1.3.2中央處理器

中央處理器是PLC系統(tǒng)的控制核心，對PLC系統(tǒng)性能具有直接影響。中央處理器由控制器、運算器及寄存器組成，所有構件均在同一芯片上，通過地質(zhì)總線、控制總線與存儲裝置連接在一起[2]。中央處理器可更好處理PLC系統(tǒng)運行期間采集到的數(shù)據(jù)，通過對此些數(shù)據(jù)進行邏輯及數(shù)學運算，提升系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性。

1.3.3儲存器

PLC系統(tǒng)儲存器由具備記憶功能的半導體電路構成，主要作用為存儲系統(tǒng)程序、用戶程序及邏輯變量等。儲存裝置是實現(xiàn)PLC系統(tǒng)多項功能的關鍵所在，由廠家在系統(tǒng)出廠前編寫。

1.3.4輸入、輸出單元

PLC系統(tǒng)輸入單元是系統(tǒng)與被控設備連接入口，具有接收元件指令、檢測元件信號等功能；輸出單元也可將系統(tǒng)與被控設備連接在一起，將系統(tǒng)輸出傳輸給被控設備及中央處理器中，實現(xiàn)對被控設備的調(diào)控及監(jiān)管。

2、 刀庫捷徑方向選擇自動化控制現(xiàn)狀分析

隨著數(shù)字控制技術的快速發(fā)展，具有可自動控制刀庫捷徑方向選擇的系統(tǒng)被廣泛應用在各加工中心，不僅極大程度提升了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，更使產(chǎn)品精度符合生產(chǎn)標準，產(chǎn)品質(zhì)量受到社會信賴。

刀庫捷徑方向選擇自動化控制系統(tǒng)由刀庫、機械手及控制裝置組成。通常情況下，刀庫裝道數(shù)量在20至180把之間，通過儲備刀具，將所需使用的刀具換送到機械手中，實現(xiàn)新舊刀具快速交替的目標。數(shù)控加工行業(yè)刀庫捷徑方向選擇、換刀效率及刀庫儲備糧可直接影響到實際加工效率。而對刀庫捷徑方向選擇進行自動化控制，可更好縮減換刀時間，降低人力資源消耗率。數(shù)控機床需在一次裝夾過程中完成所道工序，因此為提高加工效率，減少刀庫捷徑方向選擇及數(shù)控加工誤差，還應在原自動控制系統(tǒng)中加入可編程控制裝置，通過對刀庫捷徑方向選擇期間的數(shù)據(jù)進行實時采集及分析，盡快找尋到刀具選擇及換刀期間存在的風險因素，對傳統(tǒng)刀庫捷徑方向選擇自動化控制系統(tǒng)進行不斷完善。

3、 基于PLC刀庫捷徑方向選擇自動控制軟件設計要點

在刀庫捷徑方向選擇自動控制軟件設計過程中，需注重刀庫運行環(huán)境的模擬及分析。具體而言，模擬刀庫捷徑方向選擇控制裝置，在刀庫中設有8把刀具，每把刀具設有相應的刀號。在刀庫運行期間，由數(shù)碼管顯示刀具標號。在啟動刀庫捷徑方向選擇自動化控制后，如霍爾開關沒有檢測到刀具位置，則需將電機依照順時針位置自動轉動，直至霍爾開關檢測到刀具，顯示刀具標識為止。

在刀庫捷徑方向選擇自動化控制環(huán)境模擬期間，還需借助撥碼開關將相應的刀具送入到指定程序中，由自動化程序對不同刀號進行對比分析及運算，控制電機依照合理方向進行運轉。

4、 基于PLC刀庫捷徑方向選擇自動控制軟件設計流程

在刀庫捷徑方向選擇PLC控制系統(tǒng)設計期間，應依據(jù)刀庫種類，如鏈式刀庫、盤式刀庫等明確不同設計要點。以盤式刀庫為例，其刀庫捷徑方向選擇自動控制需通過凸輪完成，借助PLC系統(tǒng)功能，對刀庫中刀套位置、刀具大小及刀庫旋轉方式進行控制。因此在PLC控制軟件設計期間，應注重刀庫功能指標數(shù)據(jù)格式的選用，確保刀庫能夠正確履行控制系統(tǒng)指令，避免指令數(shù)據(jù)與格式不一等問題發(fā)生幾率。

同時，在刀庫捷徑方向選擇自動控制軟件設計期間，相關設計人員還應掌握數(shù)據(jù)檢索指令，完成對制定刀具套號搜索。通過編程刀具回轉指令，對刀庫旋轉最小路徑進行選擇。利用邏輯運算方式，更新刀具轉換后的各項數(shù)據(jù)，簡化原自動化控制軟件中的復雜邏輯控制程序，提升刀庫捷徑方向選擇效率。

5、結束語

總而言之，將PLC系統(tǒng)能夠應用在刀庫捷徑方向選擇自動化控制化中，可切實提升自動換刀裝置運行效率及穩(wěn)定性，減少人力資源應用成本，促進數(shù)控加工行業(yè)經(jīng)濟利益最大化發(fā)展目標實現(xiàn)。但由于我國在刀庫捷徑方向選擇自化控制中的研究時間較短，在PLC軟件設計中依然存在諸多問題，需相關設計人員結合國外先進生產(chǎn)經(jīng)驗，對刀庫捷徑方向選擇自動化軟件進行不斷完善。

參考文獻：

[1]金世佳. 基于PLC刀庫捷徑方向選擇自動控制的軟件設計與研究[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2014（34）：53.

[2]吳振華. 關于加工中心刀庫捷徑方向選擇控制的演示設計[J]. 赤峰學院學報（自然科學版），2014，30（02）：24-26.

[3]朱明民. 基于LabVIEW的圓盤式刀庫可靠性臺架試驗中的狀態(tài)監(jiān)測及故障預警[D].吉林大學，2017.

（作者單位：中國鋁業(yè)西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司壓延廠電氣車間）

作者簡介：楊道杰，1983年10月，男，漢族，重慶市，助理工程師，研究方向：電氣傳動自動化。