PLC程序设计要求优化方案

1.换刀控制要求

为了提高换刀速度，机械手换刀的加工中心需要有刀具预选动作，在加工程序中，用来预选刀具的T代码指令与执行换刀动作的M06指令一般需要分开编程。

T代码指令可在机床加工的同时指定，以起动刀具预选。执行T代码，可立即起动刀库回转选刀动作，将安装有下一把需要更换刀具的刀库刀套回转到刀库换刀位上。

换刀指令M06在加工完成、主轴定向准停、Z轴移动到换刀位置（通常为参考点）后执行，以起动机械手换刀动作循环。执行M06指令，需要进行刀库换刀位的刀套90°翻转/复位、机械手驱动电动机起/停、主轴刀具松/夹等动作控制。在绝大多数情况下，机械手换刀加工中心的刀套90°翻转/复位、主轴上的刀具松开/夹紧都采用气动或液压系统控制，而机械手的回转、伸缩等运动则全部通过机械手驱动电动机的起/停实现。因此，凸轮机械手换刀的电磁元件动作通常如表9.3-1所示。

表9.3-1 机械手换刀电磁元件动作表

注：+为电磁阀接通或开关发信；-为电磁阀断开或开关不发信。

2.相关控制信号

当802S/C/D用于采用上述机械手换刀加工中心控制时，其自动换刀PLC程序设计所涉及的控制信号及功能如表9.3-2所示。为了增加程序通用性，表中带阴影的信号可借用模板程序的CNC用户数据和标志寄存器。

表9.3-2 机械手换刀控制信号地址一览表

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3.PLC程序设计

采用机械手换刀的加工中心换刀程序相对较复杂，它不仅需要有刀位计数、转向判别、刀库回转和换刀控制等基本程序，而且由于刀库刀座上所安装的刀具将随着换刀的进行而变化。因此，需要通过刀座的刀具安装表，建立起刀具和刀座间的对应关系。在此基础上，再通过刀具检索程序，将安装有T代码指定刀具的刀座，回转到刀库的换刀位，完成刀具预选。换刀完成后，还需要有刀具安装表更新程序，建立新的刀具安装表。

在802S/C/D上，机械手换刀程序一般需要编写和调用如下子程序。

1）刀位计数程序。机械手换刀的加工中心刀库通常也采用感应电动机驱动的蜗杆凸轮分度机构，刀库上的刀座位置计数通过计数开关和参考点开关实现，因此，刀位计数同样可通过调用8.2节所介绍的子程序SBR20实现。需要注意的是：在机械手换刀加工中心上，程序SBR20所生成的刀位输出VD14000056应是刀库换刀位的刀座号，而不是换刀位刀座上所安装的刀具号。

2）刀具安装表初始化程序。该子程序用来建立刀库刀座的初始刀具安装表。由于802S/C/D的功能较简单，它不像FANUC系统那样有大量可通过MDI面板设定数值的数据存储器可供PLC程序使用，PLC和CNC间的数据交换只能通过有限的CNC用户数据MD14510和MD14512实现，因此，进行刀具安装表初始化时，需要在刀库刀座上一次性安装全部刀具，并保证刀座号和刀具号一致，即：1号刀座安装刀具T1、2号刀座安装刀具T2…。SIEMENS子程序库所提供的刀具安装表初始化子程序SBR52（MGZ_INI）就是按照以上要求设计的程序，编程时可根据需要直接或对其修改后使用。

3）刀具检索程序。该子程序用于刀具预选。程序应根据CNC编程的T代码，通过刀具安装表，查找T代码指定刀具所在的刀库刀座号，以便将该刀座事先回转到刀库的换刀位上，以完成刀具预选动作。SIEMENS子程序库所提供的刀具检索子程序SBR50（MGZ_SRCH）可用于刀具检索控制，编程时可根据需要直接或对其修改后使用。

4）转向判别程序。机械手换刀的加工中心刀库一般允许双向选择，故同样可通过调用SIEMENS子程序库的捷径选择程序SBR48（TOOL_DIR），生成刀具预选所需的刀库捷径转向。子程序SBR48的说明可参见8.2节，调用子程序SBR48时，输入变量Tprog（目标刀位）应赋值为通过刀具检索程序得到的、T代码指定刀具所在的刀库刀座号。

5）自动换刀控制程序。该子程序需要用户自行设计。子程序应根据机械手换刀的动作要求编写，它需要包括刀具预选和机械手换刀控制等内容，详见后述。

6）刀具安装表更新程序。该子程序用于刀具安装表在更新，程序在自动换刀动作完成后执行。刀具安装表在更新时，需要将原主轴上所安装的刀具号写入至刀库换刀位的刀座上，将CNC编程T代码指定的刀具号写入至主轴上。SIEMENS子程序库所提供的刀具安装表更新子程序SBR51（MGZ_RNEW）可用于刀具安装表的更新，编程时可对其修改后使用。