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  文章標題:提高機床PLC控制中信號采集準確性的措施
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作者:vivan2254  發表時間:2010-4-21 14:39:23
提高機床plc控制中信號采集準確性的措施
雷振坤(大河機床廠銀川  750004)
1引 
 
    l臺德國deckel公司制造的fp5c型臥式機床因使用年限較長,其控制系統siemens- fanuc system 7me故障率過高而需要進行改造。該機床工作臺630mm×630mm,刀庫50把刀,要求改造后四軸三聯動,四軸全閉環控制,主軸轉速****為4 000r/min,換刀時間(刀對刀)約2.5s,換刀快速可靠,刀庫為液壓馬達驅動的鏈式刀庫,運動速度為30m/min,現采用fagor8050m數控系統控制。
    尤其值得一提的是其刀具編碼的方式不多見,刀具采用兩排編碼螺釘形成bcd4位數,刀具號****數為9999,用感應開關的輸出信號識別刀具號。原來的硬件線路plc,有一套濾波、整形、光電耦合及譯碼電路采集16路信號,并檢索刀具,控制找刀。現在用系統的內置plc控制刀庫,就出現了新的問題,螺釘寬度約5mm,運動速度為o.5m/s,可知感應輸出信號僅僅是一個較窄的脈沖,各路開關的輸出時間不可能完全一致,再加上刀庫快速運動中的振顫,處理不好,誤讀刀具號或者來不及處理的情況就會發生。
2分析
    刀柄及感應開關如圖l所示,刀柄側西1用來表示個位和十位數,它由1~8孔道和p孔道組成,p孔道為奇偶控制孔道,用來補償編碼螺釘的個數,在此編碼螺釘用奇數個數側面2表示百位和千位數,由9~16孔道組成。
    通常調用刀具有兩種編碼方法,刀庫位置編碼法和刀柄編碼法,現在大多數加工中心采用前一種,本機床采用后一種,操作者不必了解每個刀具放在刀庫中的什么位置,刀具可任意放置,根據需要隨時調用,因每把刀柄都編上了代碼,系統不需要記憶和跟蹤刀具,只要能識別即可。
    刀柄兩側面上的編碼螺釘借助于感應開關向控制系統發出信號。
    plc是一種可編程序的順序控制器,其控制與硬件線路控制器是完全不同的,它的程序是按由前到后的順序一步一步執行的,每執行一遍為一個掃描周期,然后又從頭開始循環,一般掃描周期可達幾十ms,主程序一個周期只能輸入/輸出一次,按這種時間是無法控制刀庫找刀的。數控系統的plc -般都還有高速掃描程序,一般每隔8~16ms掃描1次。
  用數控系統的波形分析功能觀察,感應開關的脈沖寬度最短只幾個ms,最長也不過18ms,不采取一定的軟硬件措施是不可能得到滿意效果的。
    任意選取3個孔道的波形來分析,波形見圖2。
    3個上升沿不可能完全一致,3個下降沿也不完全一致,t2期間是信號穩定持續期,上升沿期間,t3為下降沿期間,tl和t3期間讀取的信號肯定是錯誤的,有遺漏的,只有在f期間采集到的數據才是正確的。要讓高速掃描程序剔除掉tl和t3期間的值,而保留t2期間的值才行,而且要起碼采集兩次真實的值,才能保證檢索到刀具。
3解決方法
     解決這個問題的原則是要在高速掃描周期內讀取到真實的刀具號,濾掉錯誤的數據,準確無誤地使刀庫中的刀具定位在換刀位置,完成找刀,為加工中心自動換刀做好準備。
    找刀過程框圖見圖3。可見,找刀的關鍵在于刀具編碼識別。一開始,沒有特別注意這一點,只是簡單地將16個開關信號采集進來,進行判別,但是發現有時候找錯刀,比如t141找到的可能是t140或t41,甚至tl,經過分析,采取措施,便迎刃而解。
    (1)盡量縮短高速掃描周期,使采集信號的取樣頻率加快,但這是有限的,雖然fagor plc中pe棋塊的時間理論上無限制,但實際最快也只能8ms(經試驗得),試驗是否能用2次取樣值作比較,2次完全一致才能確認數據有效,否則重讀。
    (2)奇偶校驗必不可少,經過校驗后,能濾除掉不合理的數據,提高取樣數據的可靠性。
    (3)以雙排孔即2個側面同時來設定刀具編碼,雖然這樣,刀具編碼個數只有2位,但可靠性整整翻了1倍,等于有了雙保險,降低了誤讀的機會。
    (4)盡量壓縮高速程序的執行時間,即****可能地減少高速處理的程序量,做到沒有一句是多余的,這樣可以縮短整個主程序的掃描周期。
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