4.2 數(shù)控設(shè)備數(shù)據(jù)采集的選擇條件和方法


數(shù)控機(jī)床的加工數(shù)據(jù)信息有很多種，比如設(shè)備報(bào)警信息、主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)、機(jī)床啟動(dòng)信號(hào)、冷卻運(yùn)行信號(hào)等等，在這些信號(hào)中，我們選擇設(shè)備報(bào)警信息信號(hào)和操作者實(shí)際加工零件狀態(tài)的信號(hào)進(jìn)行具體操作。

現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有很多種，所采用的數(shù)控系統(tǒng)也不統(tǒng)一，例如西門子系統(tǒng)、FANUC系統(tǒng)、NUM系統(tǒng)等，在這些機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)中，這些信號(hào)都具備提供給MES軟件的條件，但通過分析比較可以發(fā)現(xiàn)，有些信號(hào)比如液壓、潤(rùn)滑、冷卻信號(hào)在有些特殊零件的加工中無法采集；還有主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)，在某些非加工狀態(tài)時(shí)也有可能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以也不能使用。只有設(shè)備報(bào)警信息信號(hào)和加工循環(huán)啟動(dòng)信號(hào)在各個(gè)機(jī)床及系統(tǒng)上都是必備的功能，也符合數(shù)據(jù)采集的選擇條件，所以決定采用設(shè)備報(bào)警信息信號(hào)和加工循環(huán)啟動(dòng)信號(hào)提供給MES軟件。

設(shè)備報(bào)警信息信號(hào)的采集是從機(jī)床I/O口取24V信號(hào)，提供給串口服務(wù)器，通過網(wǎng)口送給局域網(wǎng)交換機(jī)，經(jīng)過DNC服務(wù)器傳給聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)。操作者實(shí)際加工零件狀態(tài)的信號(hào)，應(yīng)首先采集數(shù)控機(jī)床循環(huán)啟動(dòng)加工零件的開始信號(hào)，其次采集數(shù)控機(jī)床循環(huán)啟動(dòng)加工零件的結(jié)束信號(hào)，這樣MES軟件才能計(jì)算出加工時(shí)間。舉例說明機(jī)床加工時(shí)間信號(hào)的采集過程，以西門子840D系統(tǒng)來說明這個(gè)信號(hào)的確認(rèn)方法，對(duì)于SIEMENS840D系統(tǒng)來說，在加工時(shí)需要按“循環(huán)啟動(dòng)”（NC Start）鍵啟動(dòng)加工程序，結(jié)束時(shí)按“循環(huán)停止”（NC Stop）鍵停止當(dāng)前的執(zhí)行程序，這兩個(gè)信號(hào)在西門子系統(tǒng)中都是脈沖信號(hào)，控制面板與系統(tǒng)采用MPI總線通信，無法滿足DNC數(shù)據(jù)采集器的工作要求條件。但西門子標(biāo)準(zhǔn)面板上按鍵“NCStart”下面對(duì)應(yīng)著一個(gè)指示燈，按鍵“NCStart”按下時(shí)指示燈亮，表示加工程序開始運(yùn)行，并且常亮直至“NC Stop”被按下，燈熄滅，表示加工結(jié)束，可以直接取這個(gè)信號(hào)狀態(tài)來給數(shù)據(jù)采集器使用。數(shù)據(jù)采集器需要24V狀態(tài)，這可以通過西門子PLC發(fā)出此信號(hào)，方法是通過梯形圖編程提取“NC Start”燈的信號(hào)，再通過PLC模塊供給數(shù)據(jù)采集器24V信號(hào)。

4.3 數(shù)控設(shè)備數(shù)據(jù)采集信號(hào)的處理方案

對(duì)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)間信號(hào)處理，西門子標(biāo)準(zhǔn)操作面板的按鍵與指示燈接口地址號(hào)都有固定的，利于系統(tǒng)NCK與PLC S7-300通訊，參照西門子系統(tǒng)手冊(cè)可以查到對(duì)應(yīng)的地址，下面以銑床版來說明控制信號(hào)的編程方法。

首先查閱西門子（銑床版）機(jī)床控制面板接口信號(hào)表（如圖3），找到我們需要的信號(hào)“NC Start”即循環(huán)啟動(dòng)指示燈的地址為：字節(jié)QB n+1,位5,n由各個(gè)機(jī)床按實(shí)際編寫的PLC程序確定，各個(gè)機(jī)床都不相同，以一臺(tái)五坐標(biāo)加工中心為例，參照這臺(tái)機(jī)床的原始PLC程序可以確定n為0,則“NC Start”燈的輸出信號(hào)地址為Q1.5,在S7-300上需要找到一個(gè)輸出空位地址，比如為Q70.1,則可以在機(jī)床的原PLC程序上加上一段語句：

A Q1.5

=Q70.1

這樣就可以實(shí)現(xiàn)在P L C 模塊上地址Q70.1輸出24V信號(hào)，使用西門子Step7軟件修改梯圖。數(shù)控機(jī)床的梯形圖包括很多功能塊，在允許的功能塊加上加一段語句即可實(shí)現(xiàn)24V信號(hào)的輸出，比如此數(shù)控機(jī)床可寫在FC103功能塊里。此外在程序上還可以加上更為準(zhǔn)確的一些約束條件，例如主軸啟動(dòng)信號(hào)（Q3.2）等，程序就可以寫為：

A Q1.5

A Q3.2

=Q70.1

這樣能使監(jiān)控的零件加工時(shí)間信號(hào)更為準(zhǔn)確。

對(duì)數(shù)控機(jī)床報(bào)警停機(jī)信號(hào)的處理，同樣在S7-300上找到一個(gè)輸出空位地址，選定空位地址Q70.2,數(shù)控機(jī)床報(bào)警燈PLC地址Q1.0,程序就可以寫為：

A Q1.0

=Q70.2

同樣使用西門子Step7軟件對(duì)梯圖進(jìn)行修改處理。將在西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的PLC程序重新改寫完成后，上傳到數(shù)控系統(tǒng)里，并進(jìn)行正確的電氣聯(lián)接，就可以進(jìn)行零件的加工狀態(tài)和機(jī)床報(bào)警停機(jī)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。