畢業(yè)設計-斗笠式刀庫控制裝置

1、I斗笠式刀庫控制實驗裝置設計摘 要 隨著數(shù)控加工技術(shù)的普及與發(fā)展，高速加工中心作為新時代數(shù)控機床的代表，已在機床領(lǐng)域廣泛使用。自動換刀刀庫的發(fā)展儼然已超越其為數(shù)控加工中心配套的角色，在其特有的技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展出符合機床高精度、高效率、高可靠度及多任務復合等概念的獨特產(chǎn)品。刀庫作為加工中心最重要的部分之一，它的發(fā)展也直接決定了加工中心的發(fā)展。本文介紹了在教學當中斗笠式刀庫自動換刀控制實驗裝置的總體設計方案，開發(fā)了自動換刀控制系統(tǒng)的硬件和軟件，并對斗笠式刀庫自動換刀過程進行組態(tài)設計，實現(xiàn)了對自動換刀動作的動態(tài)監(jiān)控，生動直觀的展示了換刀動態(tài)過程，便于技術(shù)維修和學生觀察自動換刀機構(gòu)和 PLC 的運行狀態(tài)

2、，盡快定位故障點、排除故障。關(guān)鍵詞：斗笠式刀庫，自動換刀控制，組態(tài)設計，動態(tài)監(jiān)控，西門子 802c 數(shù)控系統(tǒng)IIDesign of control device of bamboo hat type tool magazine Laboratory ABSTRACTAlong with the popularization and development of NC machining technology,high speed machining center as a representative of a new era of CNC machine tools, has been wi

3、dely used in the field of machine tools.Development of automatically change the knife base has exceeded its NC Center for supporting the role of the development of unique products, to meet the high-precision machine tools, high efficiency, high reliability and more complex tasks such as the concept

4、of technology in their unique areas of.As one of the most important part of machining center tool magazine, itsdevelopment will determine the processing center. This paper introduces the overall design scheme of control experimental device of automatic tool changing hats in teaching tool library, au

5、tomatic tool change control system hardware and software development, and the bamboo hat type tool process of configuration design, the realization of the dynamic monitoring and automatic tool changing motion control, vivid and intuitive display tool changing dynamic process, facilitating technical

6、repairand students to observe the automatic tool change mechanism and the running state of the PLC, as soon as possible to locate the fault point, fault elimination.KEY WORDS:Bamboo hat type knife, automatic tool change control, configuration design,dynamic monitoring, Siemens 802C CNC systemIII目 錄摘

7、要 ABSTRACT 1 綜述 11.1 數(shù)控教學實驗裝置分析11.1.1 數(shù)控銑床試驗臺不同實驗裝置形式分析1 1.1.1.1 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺（西門子）1 1.1.1.2 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺（半實物/西門子）1 1.1.1.3 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺（實物/西門子）31.1.2 組態(tài)軟件在當前數(shù)控教學中的應用41.1.3 本設計在教學中的意義41.2 組態(tài)王應用 51.2.1 建立組態(tài)王新工程61.2.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面81.2.3 定義 I/O 設備91.2.4 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫121.2.5 建立動畫連接131.2.6 運行與調(diào)試152 斗笠式刀庫實驗室控制裝置總體

8、方案設計 162.1 數(shù)控加工加床刀庫形式 162.2 斗笠式刀庫控制過程分析 182.3 斗笠式刀庫實驗室控制裝置硬件測繪193 斗笠式刀庫實驗室控制裝置軟硬件控制系統(tǒng)設計 213.1 硬件電氣系統(tǒng) 213.2 數(shù)控程序控制原理與程序設計223.3 PLC 換刀程序設計原理與程序設計 23 3.3.1 刀庫旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)步數(shù)計算24 3.3.2 主軸松刀、緊刀程序設計24 3.3.3 刀庫旋轉(zhuǎn)程序設計26IV 3.3.4 刀庫前進、后退程序設計264 斗笠式刀庫實驗室模擬控制裝置設計 274.1 斗笠式刀庫實驗室模擬控制裝置設計畫面設計274.2 接口數(shù)據(jù)庫的建立284.3 命令語言設計 3

9、05 基于 802c 數(shù)控系統(tǒng)的斗笠式刀庫實驗室裝置的聯(lián)機調(diào)試305.1 組態(tài)王與數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試 305.1.1 組態(tài)王設置 305.1.2 數(shù)控系統(tǒng)設置345.2 聯(lián)機調(diào)試結(jié)果分析34總結(jié)35參考文獻 36附錄37附錄41V斗笠式刀庫控制實驗裝置設計11 綜述隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展以及國家對制造行業(yè)的高度重視，在制造業(yè)教學中實驗裝置層出不窮，在很大程度上提高了教學質(zhì)量，但是由于部分實驗裝置的缺失又阻礙了教學工作的有效進行。借助于組態(tài)軟件完成虛擬實驗裝置設計在近幾年得到了快速發(fā)展，有利于實驗的開發(fā)與進行，實現(xiàn)了較小投入高效教學的目的，有利于學生直觀了解并學習數(shù)控系統(tǒng)裝置的應用與開發(fā)。1.1 數(shù)

10、控教學實驗裝置分析目前數(shù)控教學中主要有三種實驗裝置形式，分別是：不帶實物的數(shù)控系統(tǒng)實驗裝置、半實物數(shù)控系統(tǒng)實驗裝置、實物數(shù)控系統(tǒng)實驗裝置，對于三種不同的實驗裝置形式，相應的有著不同的特點和實驗形式。但是無論對于那一種裝置形式都將系統(tǒng)電路連線平鋪在實訓臺面板上，形象直觀，便于學生的學習理解。1.1.1 數(shù)控銑床實驗臺為例三種不同實驗裝置形式分析1.1.1.1 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺(西門子)不帶實物的數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓系統(tǒng)，由實訓臺和三坐標組成，能完成數(shù)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試、參數(shù)設置、PLC 編程、故障診斷與維修、數(shù)控銑床調(diào)試、數(shù)控編程與坐標運動等教學實訓。系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，將一臺數(shù)

11、控銑床電控系統(tǒng)在實訓臺上進行分解展示，模塊化設計，將數(shù)控系統(tǒng)接口信號在各模塊上展開，信號可測量。圖 1-1 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺(西門子)陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）21.1.1.2 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺(半實物/西門子) 半實物數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓系統(tǒng)，由實訓臺和三坐標組成，能完成數(shù)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試、參數(shù)設置、PLC 編程、故障診斷與維修、數(shù)控銑床調(diào)試、數(shù)控編程與坐標運動等教學實訓。系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，將一臺數(shù)控銑床電控系統(tǒng)在實訓臺上進行分解展示，模塊化設計，將數(shù)控系統(tǒng)接口信號在各模塊上展開，信號可測量。該實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)部分實驗項目與實際工業(yè)現(xiàn)場匹配演示，有利于

12、學生學習與 理解工業(yè)實際造作規(guī)程。 圖 1-2 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓臺(半實物/西門子) 1.1.1.3 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓系統(tǒng)(實物/西門子) 實物數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓系統(tǒng)，由數(shù)控銑床實訓臺和數(shù)控教學型銑床實物組成，具有一定的銑削能力，可對有機玻璃、塑料等材料進行簡單銑削加工。不僅可作為數(shù)控銑床電氣故障的維修實訓設備，也可作為數(shù)控銑床的實際加工操作實訓設備。它具有數(shù)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試、參數(shù)設置、PLC 編程、故障診斷與維修、數(shù)控銑床編程與加工操作等多項功能；學生在實訓臺上進行電氣維修方面的實訓；數(shù)控系統(tǒng)安裝在實訓臺上，便于進行實訓操作；完全采用工業(yè)化的器件，將一臺數(shù)控銑床的

13、電控系統(tǒng)的每一環(huán)節(jié)在實訓臺上進行分解展示；模塊化結(jié)構(gòu)設計，并設計有強電柜，便于實現(xiàn)數(shù)控銑床各個環(huán)節(jié)的斗笠式刀庫控制實驗裝置設計3實訓教學；設計有專門的故障設置區(qū)和排故操作單元。具有數(shù)控銑床的故障維修考核功能。數(shù)控系統(tǒng)單元：采用西門子 802C 數(shù)控系統(tǒng)；驅(qū)動模塊：X/Y/Z 進給軸均采用伺服電機驅(qū)動。 這種實驗裝置實物部分完全與實際工業(yè)現(xiàn)場相同，能充分反映現(xiàn)實數(shù)控銑床的運行過程，再加上電控系統(tǒng)的每一環(huán)節(jié)在實訓臺上進行分解展示，更加直觀的反映了現(xiàn)實銑床的工作流程。圖 1-3 數(shù)控銑床電氣控制與維修實訓系統(tǒng)(實物/西門子) 以上三種實驗室數(shù)控實驗裝置在一定程度上只能進行部分數(shù)控實驗，有一定的局限性

14、，完美的數(shù)控與實物配置引進的結(jié)果是實驗裝置硬件成本大大提高，并且本身自帶系統(tǒng)的仿真功能薄弱，又有有限的人機交互界面，不能滿足數(shù)控教學的充分要求。1.1.2 組態(tài)軟件在當前數(shù)控教學中的應用當前組態(tài)軟件在教學方面有著廣泛的應用，但是大都針對的是獨立 PLC 進行的現(xiàn)場監(jiān)控，另外一種形式是針對化工專業(yè)的溫控等形式實現(xiàn)人機交互。組態(tài)軟件在獨立 PLC 教學中已經(jīng)有了應用的成熟經(jīng)驗，但是在與數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)合應用方面仍很欠缺，有著很大的創(chuàng)新空間。1.1.3 本設計在數(shù)控教學中的意義 該設計是以數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺為對象，利用組態(tài)軟件開發(fā)一種“虛實結(jié)合”的陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）4實驗控制裝置，進一步

15、豐富實驗內(nèi)容和形式，提高實驗效果。同時也可以通過組態(tài)軟件設計當前實驗室之外的硬件控制裝置，完成虛擬實驗裝置的控制，進一步提高學生對數(shù)控系統(tǒng)輔助裝置的認識與理解。使學生充分掌握典型數(shù)控系統(tǒng)的控制及二次開發(fā)方法，培養(yǎng)學生的工程應用能力及初步研究能力。根據(jù)當前國內(nèi)外機床制造企業(yè)生產(chǎn)制造的機械加工機床主要面向生產(chǎn)領(lǐng)域，并且價格昂貴封閉很強，很難滿足在教學與培訓方面的需求，該項目的研究試驗系統(tǒng)可以使用模型代替，使學生的實驗操作可以脫離實際機床的硬件配置限制。利用組態(tài)軟件生動直觀的展現(xiàn)了自動裝置動態(tài)過程，實現(xiàn)了在線監(jiān)控，方便了工程現(xiàn)場的故障分析，使學生和維修人員很清楚的觀察到機構(gòu)及 plc 的運行過程。該

16、設計的研究結(jié)果可以為廣大高等院校快速高效的開展數(shù)控研究與維修技術(shù)實踐教學提供了開放的、生動的實驗實訓平臺，可以在教學方面取到較好的效果。1.2 組態(tài)王軟件應用在安裝完“組態(tài)王”之后，在系統(tǒng)“開始”菜單“程序”中生成名稱為“組態(tài)王6.5”的程序組。組態(tài)王軟件加密鎖分為開發(fā)版、運行版、NetView、Internet 版和演示版。所有版本都可以運行在 Windows 98（第二版） 、Windows NT（補丁 6） 、Windows 2000 和 Windows XP 系統(tǒng)下。開發(fā)版有 64 點、128 點、256 點、512 點、1024 點、不限點共六種規(guī)格內(nèi)置編程語言支持網(wǎng)絡功能支持運行環(huán)

17、境在線運行 8 小時運行版有 64 點、128 點、256 點、512 點、1024 點、不限點共六種規(guī)格支持網(wǎng)絡功能可選用通訊驅(qū)動程序NetView 版有 512 點、不限點共兩種規(guī)格。支持網(wǎng)絡功能不可選用通訊驅(qū)動程序For Internet 版有 5 用戶、10 用戶、20 用戶、50 用戶、無限用戶五種規(guī)格在組態(tài)王普通版本上增加 Internet 遠程瀏覽功能演示版支持 64 點斗笠式刀庫控制實驗裝置設計5內(nèi)置編程語言開發(fā)系統(tǒng)在線運行 2 小時支持運行環(huán)境在線運行 8 小時可選用通訊驅(qū)動程序建立新組態(tài)王工程的一般過程是：1.設計圖形界面（定義畫面）2.定義設備3.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（定義變量）4

18、.建立動畫連接5.運行和調(diào)試需要說明的是，這五個步驟并不是完全獨立的，事實上，這四個部分常常是交錯進行的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時，要依照此過程考慮三個方面：圖形 用戶希望怎樣的圖形畫面？也就是怎樣用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應的工控設備。數(shù)據(jù) 怎樣用數(shù)據(jù)來描述工控對象的各種屬性？也就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中的變量反映了工控對象的各種屬性，比如溫度，壓力等。連接 數(shù)據(jù)和圖形畫面中的圖素的連接關(guān)系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設備的運行，以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。1.2.1 建立組態(tài)王新工程要建立新的組態(tài)王工程，請首先為工程指定工作目錄（

19、或稱“工程路徑” ） 。 “組態(tài)王”用工作目錄標識工程，不同的工程應置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王”自動管理。創(chuàng)建工程路徑啟動“組態(tài)王”工程管理器（ProjManager） ，選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出如圖 1-4 所示。圖 1-4陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）6單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)еυ捒颉?，如圖 1-5 所示。圖 1-5在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的路徑選擇對話框中選擇一個有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е龑υ捒颉?，如圖 1-6 所示。圖 1-6在工程名稱文本框中輸入工

20、程的名稱，該工程名稱同時將被作為當前工程的路徑名稱。在工程描述文本框中輸入對該工程的描述文字。工程名稱長度應小于 32 個字節(jié)，工程描述長度應小于 40 個字節(jié)。單擊“完成”完成工程的新建。系統(tǒng)會彈出對話框，詢問用戶是否將新建工程設為當前工程，如圖 1-7 所示。圖 1-7單擊“否”按鈕，則新建工程不是工程管理器的當前工程，如果要將該工程設為新斗笠式刀庫控制實驗裝置設計7建工程，還要執(zhí)行“文件設為當前工程”命令；單擊“是”按鈕，則將新建的工程設為組態(tài)王的當前工程。定義的工程信息會出現(xiàn)在工程管理器的信息表格中。雙擊該信息條或單擊“開發(fā)”按鈕或選擇菜單“工具切換到開發(fā)系統(tǒng)” ，進入組態(tài)王的開發(fā)系統(tǒng)

21、。1.1.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形） 、直線、橢圓（圓） 、扇形（圓?。?、點位圖、多邊形（多邊線） 、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內(nèi)任意移動、縮放、改變形狀、復制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進行改變的操作工具?！敖M態(tài)王”采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用戶可以方便地建立畫面的圖形界面。用戶構(gòu)圖

22、時可以像搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對象完成畫面的生成。同時支持畫面之間的圖形對象拷貝，可重復使用以前的開發(fā)結(jié)果。第一步：定義新畫面進入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“文件畫面” ，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出對話框如圖 1-8 所示。圖 1-8在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如刀庫，點擊“確定”按鈕進入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。如圖 1-9 所示。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）8圖 1-9第二步：在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中分別選擇“矩形”和“文本”圖標，繪制出需要被監(jiān)控的實驗室控制裝置虛擬畫面，如圖 1-10 所示。 圖 1-10畫面創(chuàng)建好后，選擇

23、“文件全部存”命令保存現(xiàn)有畫面。1.1.3 定義 IO 設備組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設備或程序都作為外部設備。外部設備包括：下位機（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等） ，它們一般通過串行口和上位機交換數(shù)據(jù)；其他 Windows 應用程序，它們之間一般通過 DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設備還包括網(wǎng)絡上的其他計算機。只有在定義了外部設備之后，組態(tài)王才能通過 I/O 變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設備，組態(tài)王設計了“設備配置向?qū)А币龑в脩粢徊讲酵瓿稍O備的連接。斗笠式刀庫控制實驗裝置設計9使用仿真 PLC 和組態(tài)王通信。仿真 PLC 可以模擬 PLC 為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。假設仿真PLC 連接在計算

24、機的 COM1 口。定義 IO 設備選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設備COM1” ，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設備配置向?qū)А?，如圖 1-11 所示。圖 1-11選擇“仿真 PLC”的“串行”項，單擊“下一步” ，彈出“設備配置向?qū)А?，如圖 1-12 所示。圖 1-12為外部設備取一個名稱，輸入 PLC，單擊“下一步” ，彈出“設備配置向?qū)А?，如圖1-13 所示。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）10圖 1-13為設備選擇連接串口，假設為 COM1，單擊“下一步” ，彈出“設備配置向?qū)А?，如圖 1-14 所示。圖 1-14填寫設備地址，假設為 1，單擊“下一步” ，彈

25、出“設備配置向?qū)А?，如圖 1-15 所示。斗笠式刀庫控制實驗裝置設計11圖 1-15設置通信故障恢復參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認設置即可)，單擊“下一步” ，彈出“設備配置向?qū)А?，單擊“完成” ，如圖 1-16 所示。圖 1-16設備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設備“PLC” 。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，只要把 IO 變量連結(jié)到這臺設備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。1.1.4 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機

26、和下位機的橋梁。在 TouchVew 運行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典” ，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典” ，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框如圖 1-17 所示。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）12圖 1-17此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作，在“變量名”處輸入變量名，如：a；在“變量類型”處選擇變量類型如

27、：內(nèi)存實數(shù)，其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。下面繼續(xù)定義一個 IO 變量，如圖 1-18 所示。圖 1-18在“變量名”處輸入變量名，如：b；在“變量類型”處選擇變量類型如：IO整數(shù)；在“連接設備”中選擇先前定義好的 IO 設備：PLC；在“寄存器”中定義為：INCREA100；在“數(shù)據(jù)類型”中定義為：SHORT 類型。其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。1.1.5 建立動畫連接定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。 “組態(tài)王”提供了 21 種動畫連接

28、方式：斗笠式刀庫控制實驗裝置設計13屬性變化線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化位置與大小變化填充、縮放、旋轉(zhuǎn)、水平移動、垂直移動值輸出模擬值輸出、離散值輸出、字符串輸出值輸入模擬值輸入、離散值輸入、字符串輸入特殊閃爍、隱含滑動桿輸入水平、垂直命令語言按下時、彈起時、按住時一個圖形對象可以同時定義多個連接，組合成復雜的效果，以便滿足實際中任意的動畫顯示需要。創(chuàng)建動畫連接雙擊圖形對象即矩形，可彈出“動畫連接”對話框，如圖 1-19 所示。圖 1-19為了讓模擬畫面動起來，需要使變量即 a 能夠動態(tài)變化，選擇“編輯畫面屬性”菜單命令，彈出對話框如圖 1-20 所示。圖 1-20陜西科技大學畢業(yè)論文

29、（設計說明書）14單擊“命令語言”按鈕，彈出畫面命令語言對話框，如圖 1-21 所示。圖 1-21在編輯框處輸入命令語言便可使畫面在運行狀態(tài)下動作，可將“每 3000 毫秒”改為“每 500 毫秒” ，此為畫面執(zhí)行命令語言的執(zhí)行周期。單擊“確認” ，及“確定”回到開發(fā)系統(tǒng)，選擇“文件全部存”菜單命令。1.1.6 運行和調(diào)試組態(tài)王工程已經(jīng)初步建立起來，進入到運行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件切換到 View”菜單命令，進入組態(tài)王運行系統(tǒng)。在運行系統(tǒng)中選擇“畫面打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“刀庫”畫面。顯示出組態(tài)王運行系統(tǒng)畫面，即可看到畫面的動態(tài)變化過程，實現(xiàn)對組態(tài)畫面的調(diào)試。斗笠

30、式刀庫控制實驗裝置設計152 斗笠式刀庫實驗裝置總體方案設計2.1 數(shù)控加工機床刀庫形式加工中心的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換刀機構(gòu)組成。刀庫種類很多，常見的有盤式和鏈式兩類。鏈式刀庫存放刀具的容量較大。 換刀機構(gòu)在機床主軸與刀庫之間交換刀具，常見的為機械手；也有不帶機械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的，稱無臂式換刀裝置。 加工中心刀庫分為圓盤式刀庫及機械手刀庫兩種 圓盤式刀庫應該稱之為固定地址換刀刀庫，即每個刀位上都有編號，一般從 1 編到12、18、20、24 等，即為刀號地址。操作者把一把刀具安裝進某一刀位后，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內(nèi)。 1. 制造成本低。主要部件是刀庫體及

31、分度盤，只要這兩樣零件加工精度得到保證即可，運動部件中刀庫的分度使用的是非常經(jīng)典的“馬氏機構(gòu)” ，前后、上下運動主要選用氣缸。裝配調(diào)整比較方便，維護簡單。一般機床制造廠家都能自制。 2. 每次機床開機后刀庫必須“回零” ，刀庫在旋轉(zhuǎn)時，只要擋板靠近（距離為0.3mm 左右）無觸點開關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)就默認為 1 號刀。并以此為計數(shù)基準， “馬氏機構(gòu)”轉(zhuǎn)過幾次，當前就是幾號刀。只要機床不關(guān)機，當前刀號就被記憶。刀具更換時，一般按最近距離旋轉(zhuǎn)原則，刀號編號按逆時針方向，如果刀庫數(shù)量是 18，當前刀號位8，要換 6 號刀，按最近距離換刀原則，刀庫是逆時針轉(zhuǎn)。如要換 10 號刀，刀庫是順時針轉(zhuǎn)。 機床關(guān)機后

32、刀具記憶清零。 3. 固定地址換刀刀庫換刀時間比較長國內(nèi)的機床一般要 8 秒以上（從一次切削到另一次切削） 。 4. 圓盤式刀庫的總刀具數(shù)量受限制，不宜過多，一般 40#刀柄的不超過 24 把，50#的不超過 20 把，大型龍門機床也有把圓盤轉(zhuǎn)變?yōu)殒準浇Y(jié)構(gòu)，刀具數(shù)量多達 60 把。 機械手刀庫換刀是隨機地址換刀。每個刀套上無編號，它最大的優(yōu)點是換刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀庫有一個個刀套鏈式組合起來，機械手換刀的動作有凸輪機構(gòu)控制，零件的加工比較復雜。裝配調(diào)試也比較復雜，一般由專業(yè)廠家生產(chǎn)，機床制造商一般不自制。 2. 刀號的計數(shù)原理。與固定地址選刀一樣，它也有基準刀號：1 號刀。但我

33、們只能理解為 1 號刀套，而不是零件程序中的 1 號刀：T1。系統(tǒng)中有一張刀具表。它有兩欄。一欄是刀套號，一欄是對應刀套號的當前程序刀號。假如我們編一個三把刀具的陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）16加工程序，刀具的放置起始是 1 號刀套裝 T1（1 號刀） ，2 號刀套裝 T2，3 號刀套裝T3，我們知道當主軸上 T1 在加工時，T2 刀即準備好，換刀后，T1 換進 2 號刀套，同理，在 T3 加工時，T2 就裝在 3 號刀套里。一個循環(huán)后，前一把刀具就安裝到后一把刀具的刀套里。數(shù)控系統(tǒng)對刀套號及刀具號的記憶是永久的，關(guān)機后再開機刀庫不用“回零”即可恢復關(guān)機前的狀態(tài)。如果“回零” ，那必須在

34、刀具表中修改刀套號中相對應的刀具號。 3. 機械手刀庫換刀時間一般為 4 秒（從一次切削到另一次切削） 。 4. 刀具數(shù)量一般比圓盤刀庫多，常規(guī)有 18、20、30、40、60 等 5. 刀庫的凸輪箱要定期更換起潤滑、冷卻作用的齒輪油刀庫用于存放刀具，它是自動換刀裝置中的主要部件之一。根據(jù)刀庫存放刀具的數(shù)目和取刀方式，刀庫可設計成不同類型。圖 7.1 所示為常見的幾種刀庫的形式。(1)直線刀庫。如圖 2-1(a)所示，刀具在刀庫中直線排列、結(jié)構(gòu)簡單，存放刀具數(shù)量有限(一般 8 把-12 把)，較少使用。(2)圓盤刀庫。如圖 2-1(b)-(g)所示，存刀量少則 6 把-8 把，多則 50 把-

35、60 把，有多種形式。圖 2-1(b)所示刀庫，刀具徑向布置，占有較大空間，一般置于機床立柱上端。圖 2-1(c)所示刀庫，刀具軸向布置，常置于主軸側(cè)面，刀庫軸心線可垂直放置，也可以水平放置，較多使用。圖 2-1(d)所示刀庫，刀具為傘狀布置，多斜放于立柱上端。為進一步擴充存刀量，有的機床使用多圈分布刀具的圓盤刀庫(圖 2-1(e)，多層圓盤刀庫(圖 2-1(f)和多排圓盤刀庫(圖 2-1(g)。多排圓盤刀庫每排 4 把刀，可整排更換。后三種刀庫形式使用較少。(3)鏈式刀庫。鏈式刀庫是較常使用的形式(圖 2-1(h),(i)，常用的有單排鏈式刀庫(圖 2-1(h)和加長鏈條的鏈式刀庫(圖 2-

36、1(i)。(4)其他刀庫。格子箱式刀庫，如圖 2-1(j)、k，刀庫容量較大。圖 2-1(j)為單面式，圖 2-1(k)為多面式。 （a） （b） （c） 斗笠式刀庫控制實驗裝置設計17 （d） （e） （f） （g） （h） （i） （k） （j） 圖 2-1 刀庫形式2.2 斗笠式刀庫控制過程分析 為使加工中心的結(jié)構(gòu)緊湊, 減小加工中心的外形尺寸, 降低成本, 在設計自動換刀裝置時, 應在滿足使用要求的前提下, 盡量使其結(jié)構(gòu)簡單緊湊, 價格低廉, 易制造, 拆卸、裝配維修方便, 備件容易得到。加工中心自動換刀裝置有兩種形式: 有機械手換刀和無機械手換刀。加工中心的自動換刀裝置, 大都采用有

37、機械手換刀方式。它是由機械手把刀庫上的刀具送到主軸上,再把主軸上已用過的刀具返送到刀庫上。換刀時間短, 但其機械結(jié)構(gòu)比較復雜。無機械手換刀方式是直接在刀庫與主軸 ( 或刀架 ) 之間換刀的自動換刀方式。因無機械手, 所以結(jié)構(gòu)簡單。換刀時必須首先將用過的刀具送回刀庫,然后再從刀庫中取出新刀具, 這兩個動作不能同時進行, 所以換刀過程較為復雜, 換刀時間較長。但是刀庫回轉(zhuǎn)是在工步與工步之間, 即非切削時進行的, 因此可免去刀庫回轉(zhuǎn)時的振動對加工精度的影響。無機械手換刀方式適用于 40 號以下刀柄的小型加工中心或換刀次數(shù)少的用重型刀具的重型機床。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）18在無機械手換刀方

38、式中, 刀庫可以是圓盤形、直線排列式, 也可以是格子箱式等。直線排列式和格子箱式刀庫結(jié)構(gòu)相比較復雜, 適用于刀庫容量較大的加工中心; 圓盤形刀庫容量較小, 刀庫結(jié)構(gòu)簡單緊湊, 刀庫轉(zhuǎn)位、換刀方便, 易控制。斗笠式刀庫的換刀動作如下 :1) 軸移動至換刀坐標處 , 見圖 2-2a2) 主軸準停3) 刀庫前進 (抓舊刀) , 見圖 2-2b4) 主軸松刀5) Z 軸向上移動 (讓出刀庫旋轉(zhuǎn)尺寸) , 見圖 2-2c6) 刀庫旋轉(zhuǎn) (選刀) , 見圖 2-2d7) Z 軸向下移動 (移動至換刀位置) , 見圖 2-2e8) 主軸緊刀 (抓新刀)9) 刀庫后退 (換刀結(jié)束) , 見圖 2-2f從換刀動

39、作 1) 、 4) 、 6) 可以看出 ,斗笠式刀庫的換刀需軸參與刀庫控制 ,而 PLC 是無法直接參與數(shù)控軸的控制。如果動作 2) 、 3) 、 4) 、 6) 、 8) 、 9) 都采用 M 指令調(diào)用 , 那么編制零件程序時就需要 6 條 M 指令和 3 條 G 指令 ,使用很不方便。采用 NC 程序編制換刀動作為一固定循環(huán) , 就可以方便的使用一條指令調(diào)用換刀程序。 圖 2-2斗笠式刀庫換刀過程動作圖2.3 斗笠式刀庫實驗室控制裝置硬件的測繪 斗笠式刀庫由刀盤部件、軸承、軸承套、軸、箱蓋、撥銷、鎖止盤、電機、槽輪、箱體等組成,結(jié)構(gòu)組成示意圖如下所示：斗笠式刀庫控制實驗裝置設計19圖 2-

40、3 斗笠式刀庫示意圖圖 2-4 刀盤示意圖刀庫轉(zhuǎn)動定位機構(gòu)槽輪機構(gòu)具有沖擊小，工作平穩(wěn)性較高，機械效率高，可以在較高轉(zhuǎn)速下工作，且結(jié)構(gòu)簡單，易制造等優(yōu)點。在目前生產(chǎn)的鼓輪式刀庫的加工中心機床上，很多采用槽輪機構(gòu)來驅(qū)動刀庫的分度回轉(zhuǎn)運動。槽輪機構(gòu)（又稱馬爾他機構(gòu)）能把主動軸的勻速連續(xù)運動轉(zhuǎn)換為從動軸的周期性間歇運動，常用于各種分度轉(zhuǎn)位機構(gòu)中。槽輪機構(gòu)有三種基本類型：外嚙合槽輪機構(gòu)、內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)和球面槽輪機構(gòu)。刀庫即可采用外嚙合槽輪機構(gòu)也可采用內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)。設計中采用外嚙合槽輪機構(gòu)。外嚙合槽輪機構(gòu)的工作原理如圖所示，它由主動曲柄 1、槽輪 2、撥銷 3 和鎖止盤 4 組成。外嚙合槽輪機構(gòu)的主動

41、曲柄回轉(zhuǎn)軸線與槽輪回轉(zhuǎn)軸線平行，通常主動曲柄作等速回轉(zhuǎn)，當主動曲柄上的撥銷進入槽中，就撥動槽輪作反向轉(zhuǎn)位運動，當撥銷從槽中脫出，槽輪即靜止不動，并由鎖止盤定位。當只有一個撥銷時，主動曲柄轉(zhuǎn)一周，槽輪作轉(zhuǎn)一個角度的步進運動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)位、分度和定位。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）20圖 2-5 分度機構(gòu)斗笠式刀庫控制實驗裝置設計213 斗笠式刀庫實驗室控制裝置軟硬件控制系統(tǒng)設計3.1 硬件電氣系統(tǒng)斗笠式刀庫控制實驗裝置硬件是由一臺包括西門子 802c 數(shù)控系統(tǒng)（內(nèi)裝 PLC）和電氣控制系統(tǒng)的實驗控制柜、斗笠式刀庫、機床主軸、液壓控制系統(tǒng)等組成。根據(jù)加工中心換刀控制要求，完成數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動

42、系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、斗笠式刀庫、機床主軸等的安裝與調(diào)試。能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能： 1、機床主軸配合刀庫完成刀具的選擇和交換；2、機床主軸具備定向功能，并能自動松、夾刀具；3、系統(tǒng)應能實現(xiàn)任意選刀功能；電氣系統(tǒng)設計如下圖所示：圖 3-1 刀庫電氣圖3.2 數(shù)控程序控制原理以及程序設計采用 NC 程序編制換刀動作的原理西門子 802c 的 NC 程序可以把軸控制與 PLC 控制有機的結(jié)合 ,可以按一定的邏輯控制 PLC 和軸 , 從而實現(xiàn)包含軸移動的換刀控制。M06 調(diào)用換刀，當程序中出現(xiàn) M06 時 ,系統(tǒng)自動調(diào)用換刀 NC 程序 ( TOOL) 。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）22 該宏程序還可

43、加入判斷刀具號是否小于 0 、大于最大刀號 ,編程刀具是否等于主軸刀號及判斷結(jié)果、信息的顯示等控制條件。當執(zhí)行換刀程序時 , 只需鍵入“T33 M06” , 循環(huán)啟動即可。 NC 預讀 T 指令 , 送入 PLC , 再讀入 M06 指令 , 便調(diào)用TOOL 子程序,子程序結(jié)束并返回主程序，取消零點偏置和刀具補償 ,以保證 G91 G28 Z0 到達的坐標位置為換刀的位置,M19 為主軸準停指令 ,準停結(jié)束后 ,NC 讀入下一條指令并向 PLC 發(fā)出信號 ,PLC 即刻調(diào)用刀庫前進子程序并讀入禁止 , 執(zhí)行完刀庫前進動作到位后恢復讀入使能，讀入下一程序段。主軸松刀后 , Z 軸向上移動。刀庫在

44、 Z 軸移動到位后 ,旋轉(zhuǎn)當前刀位為編程刀位 T 3 3 ( PLC 邊旋轉(zhuǎn)刀位邊比較當前刀位和 T 指令 ,比較一致后停止旋轉(zhuǎn)) 。Z 軸向下緊刀 ,刀庫后退。至此換刀子程序結(jié)束。3.3 PLC 程序控制原理及程序設計 在換刀過程中，刀庫需要完成刀盤正轉(zhuǎn)、刀盤反轉(zhuǎn)、刀庫前進和刀庫后退等動作， 刀盤的正、反轉(zhuǎn)采用直流電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，以光電開關(guān)來實現(xiàn)刀盤轉(zhuǎn)動的刀位計數(shù)，刀庫的前進與后退采用液壓驅(qū)動，并以接近開關(guān)作為刀庫前后位置和限位判斷。主軸的抓刀和松刀也采用液壓控制，在自動換刀過程中，機床與 CNC 之間需要完成多種信號的交換，主要包括了 X Y Z 軸的位置信號，刀庫位置信號和刀庫驅(qū)動

45、裝置控制信號， 換刀過程中 X Y Z 軸的位置控制是由數(shù)控系統(tǒng)的進給控制部分完成，當 X Y Z軸運動到指定位置，CNC 系統(tǒng)會將 PLC 存儲器內(nèi)對應的到位標志位置 1，刀庫的位置受CNC 系統(tǒng)內(nèi)置 PLC 的程序控制，內(nèi)置 PLC 根據(jù)程序執(zhí)行狀態(tài)，將輸出開關(guān)量信息輸送到斗笠式刀庫控制實驗裝置設計23遠程輸出端子板，進一步控制直流電機或液壓閥，實現(xiàn)刀盤正反轉(zhuǎn)，刀庫前進后退，鎖刀松刀等動作。刀庫相關(guān)的主要信號刀庫前進到位 I2.1 刀庫前進 Q0.4刀庫后退到位 I2.2 刀庫退回 Q0.5刀庫松刀到位 I1.5 刀庫正傳 Q1.2 刀具夾緊到位 I1.6 刀庫反轉(zhuǎn) Q1.3 主軸準停 I

46、2.3 松刀 Q0.6 抓刀 Q0.7加工中心自動換刀動作過程自動換刀過程是通過數(shù)控系統(tǒng)指令的 M 代碼組中的 M06 指令完成的該加工中心的刀庫動作過程分 13 步: ( 1) 系統(tǒng)接到換刀指令 M06，設置 PLC 內(nèi)部輔助繼電器 M12=1，進入換刀程序，完成刀盤轉(zhuǎn)向和換刀步數(shù)的計算; ( 2) Z 軸運動到換刀位置; ( 3) 主軸準停;( 4)刀庫慢速前進至換刀位置; ( 5) Y 軸運動到換刀位置; ( 6) X 軸運動到換刀位置; ( 7) 主軸松刀 還刀，刀具進入對應刀座; ( 8) 刀庫慢速退至指定位置; ( 9) 根據(jù)第( 1) 步計算的刀盤轉(zhuǎn)向和換刀步數(shù)進行旋轉(zhuǎn)，到達新刀

47、位;( 10) 刀庫前進，主軸抓取新刀; ( 11) 刀具夾緊，X 軸去刀庫安全返回位; ( 12)刀庫退回;( 13) 解除主軸準停，換刀過程結(jié)束自動換刀系統(tǒng)程序設計自動換刀系統(tǒng)程序采用 s7-200 格式的梯形圖編寫，在運行模式下，系統(tǒng)按照換刀流程，順序完成各步動作自動換刀程序是當?shù)玫綋Q刀命令后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)換刀步驟，執(zhí)行操作，完成換刀。3.3.1 刀庫旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)步數(shù)的計算刀盤旋轉(zhuǎn)的路徑計算如下所示新刀號( D1) 與原刀號( D2) 的關(guān)系 刀庫旋轉(zhuǎn)方向 刀庫旋轉(zhuǎn)步數(shù)0D1 D2 6 正轉(zhuǎn) D1 D2陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）246D1 D2 11 反轉(zhuǎn) 12( D1 D2)

48、6D1 D2 0 反轉(zhuǎn) D2 D111D1 D26 正轉(zhuǎn) 24( D2 D1)CNC 系統(tǒng)接受換刀指令 M06 之后，將通過 NC 發(fā)給 PLC 一個內(nèi)部信號， 自動運行模式下的換刀子程序如圖 3-2 所示。圖 3-2 換刀子程序入口刀盤旋轉(zhuǎn)的路徑計算程序如圖 3-3 所示 當檢測到刀庫計數(shù)脈沖時，比較新設置的刀號 D1 與原系統(tǒng)刀號 D2 的數(shù)值大小。圖 3-3 刀盤旋轉(zhuǎn)路徑計算程序3.3.2 主軸松刀、抓刀程序設計 在刀盤旋轉(zhuǎn)開始前，X Y Z 軸在伺服系統(tǒng)的控制下，要運動到達換刀位置，讓主斗笠式刀庫控制實驗裝置設計25軸將原來的刀還回刀庫，同時完成主軸松刀控制，由數(shù)控程序控制主軸運動到機

49、床參考點，然后計算刀庫旋轉(zhuǎn)步數(shù)，并判斷刀庫的旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)到位后再控制主軸下移實現(xiàn)主軸抓刀動作，在進行進刀。圖 3-4 主軸松刀 抓刀程序段3.3.3 刀盤旋轉(zhuǎn)程序設計 當主軸還刀入庫之后，程序順序執(zhí)行到刀盤旋轉(zhuǎn)步時每當?shù)侗P旋轉(zhuǎn)一個刀位，就會輸出一個上升沿脈沖，旋轉(zhuǎn)步數(shù)加一; 存放當前刀號的存儲單元則根據(jù)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)標志進行加 1 或減 1 操作。刀盤旋轉(zhuǎn)程序段如圖 3-5 所示。圖 3-5 刀盤旋轉(zhuǎn)程序段3.3.4 刀庫前進、后退程序設計 當數(shù)控程序 M06 有效時，主軸由 M19 控制實現(xiàn)準停，準停到位后控制刀庫前移到換刀位，觸發(fā)刀庫前移到位控制信號。當主軸緊刀完成后觸發(fā)緊刀到位信號，刀庫開

50、始后退，直到接收到后退到位信號，表明刀庫后退到位。陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）26刀庫前移后退動作程序段如圖 3-6 所示。 圖 3-6 刀庫前進后退程序段斗笠式刀庫控制實驗裝置設計274、斗笠式刀庫模擬實驗裝置設計 4.1 斗笠式刀庫模擬實驗裝置畫面設計進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。進入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“文件畫面” ，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出對話框如圖 4-1 所示。圖 4-1 新建畫面在“畫面名稱”處輸入新

51、的畫面名稱：斗笠式刀庫實驗室控制裝置，點擊“確定”按鈕進入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。如圖 4-2 所示。圖 4-2 組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）28在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中從“工具箱”中分別選擇所需的圖標，繪制出需要被監(jiān)控的實驗室控制裝置虛擬畫面，如圖 4-3 所示。圖 4-3 畫面建立畫面創(chuàng)建好后，選擇“文件全部存”命令保存現(xiàn)有畫面。4.2 接口數(shù)據(jù)庫的建立數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。在 TouchVe

52、w 運行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典” ，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典” ，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框如圖 4-4 所示。斗笠式刀庫控制實驗裝置設計29圖 4-4 創(chuàng)建變量此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作，在“變量名”處輸入變量名，在“變量類型”處選擇變量類型，單擊“確定”即可。點擊“新建”按鈕可繼續(xù)定義下一個 I

53、/O 變量。斗笠式刀庫實驗室控制裝置虛擬畫面需要用到的變量如圖 4-5 所示：圖 4-5 刀庫變量 4.3 命令語言設計數(shù)控系統(tǒng)與組態(tài)王通訊實現(xiàn)了對組態(tài)畫面的控制，其實質(zhì)是由內(nèi)裝 PLC 控制的，但是主軸配合刀庫換刀時，主軸運動是由數(shù)控系統(tǒng)控制動作的，所以要實現(xiàn)畫面的仿真必須設計組態(tài)命令程序語言，以控制虛擬主軸的運動。程序設計如下所示：陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）30主軸上移命令語言：if(本站點主軸松刀到位=1&本站點主軸上移=100) 本站點主軸上移=本站點主軸上移+10;主軸下移命令語言：if(本站點c0|本站點c1|本站點c2|本站點c3=1) 本站點主軸下移=本站點主軸

54、下移+10;斗笠式刀庫控制實驗裝置設計315 基于 802c 數(shù)控系統(tǒng)的斗笠式刀庫實驗控制裝置的聯(lián)機調(diào)試組態(tài)王和下位機的通訊,“組態(tài)王”把每一臺下位機看作是外部設備，在開發(fā)過程中您可以根據(jù)“設備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿蛇B接過程。在運行期間，組態(tài)王通過驅(qū)動程序和這些外部設備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。每一個驅(qū)動程序都是一個 COM 對象，這種方式使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，既保證了運行系統(tǒng)的高效率，也系統(tǒng)能夠達到很大的規(guī)模。5.1 組態(tài)軟件與數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試的過程實現(xiàn)組態(tài)王與數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試需要進行以下工作：5.1.1 組態(tài)王設置組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設備或程序都

55、作為外部設備。外部設備包括： 下位機（PLC、儀表、板卡等） ，它們一般通過串行口和上位機交換數(shù)據(jù)；其他 windows 應用程序，它們之間一般通過 DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設備還包括網(wǎng)絡上的其他計算機。只有在定義了外部設備之后，組態(tài)王才能通過 IO 變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設備，組態(tài)王設計了“設備配置向?qū)А币龑в脩粢徊讲酵瓿稍O備的連結(jié).在組態(tài)王工程瀏覽器的左側(cè)選中“COMl” ，在右側(cè)雙擊“新建” ，運行“設備配置向?qū)А?；如圖所示：圖 5-1陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）32選擇“PLC”的“西門子”的“s7-200 系列”的“PPI” ，單擊“下一步” ；如圖所示：圖 5-2

56、為外部設備取一個唯一的邏輯名稱，輸入 PLC，單擊“下一步” ；如圖所示：圖 5-3斗笠式刀庫控制實驗裝置設計33設備選擇連接串口，假設為 COM1，單擊“下一步” ；如圖所示：圖 5-4為填寫設備地址（西門子 802c 數(shù)控系統(tǒng)對應的設備地址默認為 2） ，單擊“下一步” ；如圖所示：圖 5-5陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書）34檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成” 。如圖所示：圖 5-6設備定義完成后，您可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設備“PLC1” 。在定義數(shù)據(jù)庫變量時 ，您只要把 I/O 變量連結(jié)到這臺設備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。定義好 I/O 設備以后，另外

57、需要注意的是 i/o 變量的寄存器定義，此處寄存器地址應嚴格對應實際數(shù)控機床上的 i/o 地址，以便于訪問到數(shù)控機床側(cè)的實時數(shù)據(jù)。如圖所示：圖 5-75.1.2 數(shù)控系統(tǒng)設置斗笠式刀庫控制實驗裝置設計35單擊數(shù)控系統(tǒng)面板“診斷”項的“s7-200 文本”將其設置為與組態(tài)王相同的參數(shù)并單擊屏幕上的“建立通訊” ，如圖所示參數(shù)設置就可實現(xiàn)兩者的通訊。圖 5-8 5.2 聯(lián)機調(diào)試結(jié)果分析 組態(tài)王軟件與數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試實現(xiàn)了 802c 數(shù)控系統(tǒng) PLC 對組態(tài)畫面的控制，完成了兩者的數(shù)據(jù)交換。能夠有效解決國內(nèi)外機床制造企業(yè)針對生產(chǎn)領(lǐng)域、價格昂貴、封閉性強，難以滿足教學與培訓需要的弊端。同時可以應用開發(fā)模型代替實驗系統(tǒng)，使學生更多了解多種實驗裝置，解決了因為資費所引發(fā)的實驗障礙。同時利用組態(tài)軟件開發(fā)的虛擬實驗裝置實現(xiàn)了對實際實