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：在數控加工中，為縮短加工時間、減少加工誤差、降低勞動強度，數控機床中應配有自動換刀裝置，而自動換刀的路徑選擇控制是其關鍵。文章對刀庫結構進行模擬，通過對PLC進行編程，可以對換刀路徑進行選擇和控制，從而實現了換刀捷徑的選擇和控制。

關鍵詞：PLC；自動控制；換刀捷徑控制

1 刀庫捷徑方向選擇自動控制的背景

隨著數字控制技術的不斷發展，在現代制造業中，裝有自動換刀系統的加工中心起著越來越重要的作用，它不但可以縮短產品的制造周期，而且還可以提高產品的加工精度，非常適合柔性加工。自動換刀系統由刀庫、機械手和驅動裝置構成。刀庫裝刀數在20～180把之間。其功能是存儲刀具和把下一把將要用的刀具準確地送到換刀位置，使換刀機械手完成新舊刀具的交換。數控加工中心的刀庫儲量、換刀可靠性和換刀速度將直接影響加工中心的工作效率。采取自動換刀方式可以進一步縮短加工時間，提高生產效率，降低勞動強度。所以，數控機床在加工過程中為使工件在一次裝夾中完成多道工序的加工，縮短工件的整個加工周期，降低多次安裝工件所引起的加工誤差，采用的方法之一就是在機床中安裝自動換刀裝置。選擇刀具的路徑是衡量自動換刀裝置的重要問題所在。如何在眾多路徑中選擇一條捷徑，可以有多種控制方法，可以通過單片機實現也可以通過PLC實現。文章采用PLC，通過編程來實現刀具選擇方向的控制，從而實現最短路徑即捷徑的選擇控制。

2 刀庫運行環境的模擬及說明

圖1 刀庫運行環境模擬示意圖

該模擬裝置中，設有8把刀，每把刀有相應的刀號地址，分別為1、2、3、4、5、6、7、8。刀庫轉動時，將由傳感器（采用霍爾開關）測試其刀號位置，并由一只數碼管顯示當前刀號位置。當按下啟動開關后，如果霍爾開關沒有檢測到任何刀具，電機將按順時針方向自動轉動，直到霍爾開關檢測到任意刀具，電機停止轉動。此時刀具上相應的數碼管亮，顯示該刀號地址。在模擬環境中還有拔碼開關，其主要作用用來選擇刀號。刀號選擇完畢后，再按一下“送刀號”按鈕，即可將所選擇的刀號送入程序。程序將對所選擇的刀號與當前刀號進行比較、運算，然后控制電機按照離當前刀號最近的方向旋轉（即最捷徑方向，正轉或反轉），轉到所選刀號位置后，電機停轉。

3 軟件設計與實現

4 結束語

通過對PLC程序的設計，在刀庫運行環境模擬裝置中，可以實現對刀庫捷徑方向的自動選擇控制，在實驗中達到了預期的控制目的與要求。

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作者簡介：金世佳（1980-），女，漢，助教，主要研究方向：控制理論與控制工程。endprint