换刀控制程序优化建议介绍

SIEMENS子程序库未提供通用液压刀架换刀控制的子程序，下述的子程序SBR21是用于此类刀架换刀控制的程序典例。SBR21分为T代码处理、换刀起动、换刀控制、信号输出及报警处理等部分，说明如下。

1.编程元件定义

子程序SBR21的局部变量定义以及调用时的变量赋值要求及子程序所占用的标志寄存器和定时器等编程元件含义如表8.2-4所示。SBR21需要调用刀架捷径选择子程序SBR48，并占用用户程序用的6字节PLC标志寄存器MB16～MB21及3个定时器T10～12。

表8.2-4 SBR21编程元件定义表

（续）

2.T代码处理程序

SBR21的T代码处理程序Network1的设计如图8.2-8所示，该程序可在CNC输出T代码时，利用TF信号将CNC输出的T代码读入到程序的目标刀位缓冲存储器LD16上，并对其进行如下判别与处理。

T代码大于刀架最大刀位数设定：输出变量L13.0=1，CNC显示报警“ALM70023：编程刀号大于刀架最大刀位数”；标志M20.2=0。

T代码小于等于0：输出变量L13.3=1，用户可通过变量的赋值，显示CNC报警或利用指示灯显示报警；标志M20.2=0。

T代码与刀架现行实际刀位一致：标志M20.0=1；标志M20.2=0。

T代码正确，且与现行实际刀位不符：标志M20.2置1，起动T代码换刀动作。

程序Network1中T代码修改信号TF的编程地址在802不同系列的CNC上有所不同。图中以802S/C系列为例，其地址为V25000001.4，当程序用于802D系列CNC控制时，TF编程地址应为V25000008.0。

图8.2-8 T代码处理程序

3.换刀起动程序

SBR21的换刀起动程序Network2的设计如图8.2-9所示，该程序可用于T代码换刀时的转向选择和手动换刀的转向及目标刀位设定。子程序SBR21的手动换刀可在CNC选择JOG操作方式时，通过操作MCP上的K4键进行。每次操作K4键，刀架均可正向回转一个刀位。

程序Network2的第1部分用于T代码换刀控制，它在CNC执行T代码、Network1的T代码换刀起动信号M20.2为1时有效。程序通过M20.2的上升沿调用刀架捷径选择子程序SBR48，以生成刀架捷径转向信号M20.3（正转）或M20.4（反转）。与此同时，还可将CNC的通道进给使能禁止信号V32000006.0、读入使能禁止信号V32000006.1置为1，使得CNC进入辅助功能执行等待状态。

程序Network2的第2部分用于手动换刀控制，它在CNC选择JOG操作方式（V3200 0000.2=1）、操作MCP的K4键（L12.0=1）时有效。程序可通过K4键输入信号L12.0的上升沿，起动32位加法运算指令ADD_DI，将目标刀位缓冲存储器LD16的值设置为现行实际刀位的下一位置。当现行实际刀位为刀架最大刀位时，则目标刀位LD16直接置1、目标刀位为1号刀位。与此同时，可将手动换刀时的刀架转向规定为正转（M20.3=1），并使得手动换刀标志M20.5为1。

程序Network2的第3部分用来产生刀架运行起动信号。当T代码指令正确、换刀起动信号M20.2为1，或者，JOG方式下通过K4键选择手动换刀、手动换刀标志M20.5为1时，刀架运行起动信号M20.6将置1。(www.xing528.com)

4.换刀控制程序

SBR21的自动换刀控制程序Network3如图8.2-10所示，它在运行起动信号M20.6=1时执行。

Network3的第1部分用于刀塔的松开控制。由于换刀前刀塔始终处于夹紧状态（L12.2=1），故运行起动信号M20.6的上升沿将使刀塔松开信号M21.0置1。M21.0可通过后述的程序Network4，将PLC的刀塔松开输出控制信号L12.6置1，以接通刀塔松开电磁阀，松开刀塔。刀塔松开后，其松开检测信号输入L12.3=1，信号经过定时器T10延时CNC用户数据MD14510[22]设定的时间后，可根据转向信号M20.3和M20.4的状态，分别将刀塔正转或反转的输出控制信号M21.1或M21.2置1。M21.1、M21.2可通过后述的程序Network4，将PLC的刀塔正、反转输出控制信号L12.4和L12.5置1，控制刀塔正反转。

图8.2-9 换刀起动程序

Network3的第2部分用于刀塔回转到位检测。当刀塔回转到达目标位置时，现行刀号输

图8.2-10 换刀控制程序

入LD4和目标刀位LD16一致，程序将使刀塔夹紧信号M20.7置1，松开控制信号M21.0置0，使后述程序Network4的PLC刀塔松开输出控制信号L12.6置0，以断开刀塔松开电磁阀、夹紧刀塔。同时，还可清除正/反转状态信号M20.3/M20.4和正/反转输出控制信号M21.1/M21.2，停止刀塔旋转。

Network3的第3部分用于刀塔的夹紧控制。当刀塔夹紧信号M20.7为1，刀塔夹紧后，如夹紧检测信号输入L12.2=1，再经过定时器T11延时，便可完成全部换刀动作，复位CNC的通道进给使能禁止信号V32000006.0、读入使能禁止信号V32000006.1，清除换刀起动信号M20.2、M20.5、M20.6和夹紧信号M20.7，结束换刀。定时器T11的夹紧延时同样使用CNC用户数据MD14510[22]设定的值。

5.输出及报警处理程序

SBR21的自动换刀控制信号输出程序Network4和报警处理程序Network5的设计如图8.2-11所示。

图8.2-11 控制信号输出和报警处理程序

Network4用于PLC的刀塔松开、刀塔正/反转的电磁阀线圈控制信号和自动换刀指示灯控制信号输出变量L12.6、L12.4/L12.5和L12.7的控制。L12.6、L12.4/L12.5、L12.7只有在换刀起动信号M20.6为1时才能输出1。机床不换刀时，其输出总是为0，因此，刀塔始终保持夹紧和停止状态。

Network5用于最大换刀时间监控报警和刀架电动机过载报警的处理。

换刀时间监控通过定时器T12实现，功能仅对T代码自动换刀有效，T12的延时可通过CNC用户数据MD14510[21]进行设定。当CNC执行T代码换刀指令时，程序将通过T代码换刀起动信号M20.2，起动定时器T12，监控自动换刀时间。信号M20.2在CNC输出T代码时置1，对于正常的换刀动作，当换刀完成、刀塔夹紧后信号将被复位为0。如信号M20.2的保持时间超过了T12的设定值，SBR21的报警输出变量L13.1将为1，CNC可显示报警“ALM 700024：在监控时间内未找到目标刀具”。

程序中的L13.2为刀塔回转电动机过载报警变量，它仅用于感应电动机驱动的刀架。SBR21的报警输出变量L13.2直接由刀架电动机过载输入变量L12.1的控制，它可根据需要，在子程序调用指令中，将其赋值为CNC的报警显示变量V或标志寄存器M、指示灯输出Q等，并利用其他PLC程序，使机床产生相应的报警。

自动换刀报警信号L13.1和L13.2一旦为1，将复位换刀起动信号M20.2/M20.5/M20.6、正/反转状态信号M20.3/M20.4和夹紧信号M20.7，清除刀架松开输出控制信号M21.0和正/反转输出控制信号M21.1/M21.2，停止刀塔旋转。