大型數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數控系統，主要承擔構架的正、反面加工，具有APC自動托盤交換功能，一次循環加工需要12 h，機床跨距為40 m，1名操作者監控多臺機床及裝卸工件。由于數控機床潤滑油液位低、刀具扭矩過大等常見故障，造成每臺機床執行完一次循環的切削時間不可預測，操作人員往復巡視，勞動強度大。為此，在線采集、編譯和傳輸數控機床的PMC程序，研究精益化生產過程中一人多機控制系統數控機床狀態信息的提取方法，通過實驗進行驗證，實現數控機床工作進程信息采集和顯示，達到了生產管理的可視化及最優化，減少操作者巡視次數。

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，經過系統默認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]狀態時，進行修改、編輯。在數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，通過無線電波實現遠距離的報警提示，并通過參數設定來設置報警時間。

1.選取M16對應的地址和線圈

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部繼電器區域（R類型地址）。報警繼電器的輸出可在未經使用的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（譯碼）

M功能指令由字母M和兩位數字組成，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，本文選取M16。所有的M功能均需要進行譯碼處理。查閱M代碼的邏輯開關地址為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和被譯碼位數組成，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系統時，在R14.5（MF FINISH 1）的線圈處應再添加一條并聯支路（圖2），該并聯支路由常開觸點R31.0和R31.2組成，R31.0為M16功能對應的線圈觸點，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

數控程序在加工的過程中M16功能有效，則可以觸發R31.0線圈，通過R31.0觸發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，遇到急停或復位實現斷電保護功能。

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程序時將延時所設定時間寫在FROM中，執行過程中不能通過操作面板上的PMC時間參數修改。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，時間預設值為30 000 ms（30 s，該時間可在寫PMC程序時自由設定）。自定義R31.1為時間延時線圈及觸點，在無線電波響應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加工程序中出現的自定義M16功能代碼。

三、發送與接收數控機床狀態信息

通過DNC技術對1臺或多臺數控機床工作中的信息進行實時采集和傳輸，對于發射端，選擇PT2262芯片，接收端選擇PT2272芯片，運用集成技術控制3臺或更多數控機床的時間流程和程序流程，技術工人通過無線電波設備實時接收燈光（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，接收不同數控機床的工作信息，更有利于操作工人對多臺數控機床的操作和管理。

四、結束語

設計的數控機床監測系統運行良好，達到了預期設定的各項功能。該一人多機遙感系統，可通過遠程控制對多臺機床工作中的信息進行實時采集，再由無線信號傳輸給操作人員，實現使分管不同內容的操作人員在第一時間到達現場，實現快速響應的目的。一人多機遙感系統的投用，提高了生產效率，為企業網絡化制造、高自動化生產奠定了良好的底層技術基礎。

1 羅學科，謝富春.數控原理與數控機床.北京:化學工業出版社，2003

2 盧勝利，王睿鵬.現代控制系統.北京:機械工業出版社，2006

3 何俐.數控機床聯網技術應用.機械工人，2004(11)

4 曹志軍，肖龍.數控PMC編程與調試.北京:清華大學出版社，2010

5 史國生.電氣控制與可編程控制器技術[M].北京:化學工業出版社，2003