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西門子828D數控銑床系統刀具管理應用探討

以傳遞/響應步驟表的建立與使用為例

1.引言

828D數控系統提供的刀具管理功能因其刀具管理信息直觀透明、刀具調用高效可靠，大大提高了生產效率和生產安全性。換刀過程中每步動作完成后都要進行一次響應，向刀具管理系統報告當前換刀動作的完成狀態，以實現刀具管理系統對換刀過程的實時管理和HMI刀具管理畫面信息的及時更新。機床換刀動作完成狀態的傳遞/響應建立在刀具管理系統提供的三個DB塊數據表上，分別是DB9900（常量傳遞表）、DB9901(變量傳遞表)、DB9902(響應步驟表)。

2 傳遞/響應步驟表的建立與使用

2.1刀庫的定義：

刀具管理系統定義了三種類型的刀庫：一是真實存放刀具的刀庫，二是暫時存放刀具的虛擬刀庫如機械手卡爪、主軸等（刀具傳遞時作為一個緩沖區），三是裝刀點作為一個虛擬刀庫，在進行裝卸刀時都是由裝刀點裝入或卸到裝刀點上。且刀具管理系統對刀庫、主軸、卡爪等賦予了固定的代碼，在進行傳遞/響應表建立是進行介紹。

2.2 DB9900常量傳遞表的建立

通常該表中定義機床換刀過程中的固定換刀動作狀態步驟，建立DB9900常量傳遞表時要考慮好刀具更換時所有可能的換刀動作步驟，DB9900常量傳遞表最多支持64步，步驟號從1～64。占用數據塊地址從DBW0～DBW510，每步占用4個字地址。

2.3機械手換刀案例DB9900常量傳遞表的建立與解析

注：如有更多緩沖區，可繼續定義。如9998.4可定義成卡爪3。

2.4DB9901變量傳遞表的建立

通常該表中定義刀庫旋轉動作狀態步驟。因刀庫轉動時刀庫換刀點的當前刀位號不斷變化，所以刀庫旋轉動作的狀態步建立在DB9901變量表中。DB9901變量傳遞表最多支持64步，步驟號從101～164。占用數據塊地址從DBW0～DBW510，每步占用4個字地址。

2.5 機械手換刀案例DB9901變量傳遞表的建立與解析

 

2.6 DB9902響應步驟表的建立

   在DB9900常量傳遞表和DB9901變量傳遞表中定義了機床換刀和刀庫旋轉動作的若干狀態步，機床換刀過程中每完成其中的一步，就應向NC刀具管理系統響應一次，告知NC刀具管理系統當前機床換刀動作進行到的狀態，同時進行HMI刀具管理信息畫面的更新。機床換刀和刀庫旋轉時的動作狀態響應建立在DB9902響應步驟表中，最多可建立30個響應步驟，步驟號從1～30。占用地址從DBB0～DBB118（DB9902.DBB0～DB9902.DBB118），每個響應步占用3個字節地址。需要特別指出的是，在“要響應的新刀步驟號”和“要響應的舊刀步驟號”中填寫的數值都可看作一個指針，指向DB9900常量傳遞表或DB9901變量傳遞表中所定義的某一步進行狀態響應。刀具管理系統提供了兩類及5種不同的響應狀態代碼，同步響應狀態代碼：1換刀完成狀態響應3換刀終止狀態響應105、中間步驟，換刀未完成狀態響應 。異步響應狀態代碼：204刀庫旋轉狀態響應、201刀具移動狀態響應。

2.7 機械手換刀案例DB9902響應步驟表的建立與解析

注：同步響應：PLC與NCK共同完成的狀態步。如將卡爪中的新刀具裝入主軸時，PLC負責動作的執行，NCK同時要執行“讀入禁止”功能。待新刀具裝入主軸后，可響應換刀完成，NCK解除“讀入禁止”，開始下一程序段的運行。卡爪中的舊刀在還刀過程中的響應可使用異步響應來進行。異步響應：201刀具異步響應，如舊刀的還刀或部分機床刀庫帶有“運刀小車”，當主軸換刀完成后就可響應換刀完成，NCK解除讀入禁止功能開始下一程序段的運行，而此時舊刀需要由運刀小車將舊刀換回刀庫，舊刀還刀的整個動作過程都可用201刀具異步響應進行。異步響應不影響機床的正常加工。204的響應是針對機床刀庫旋轉，換刀點刀位號發生變化時的響應。

2.8DB9902響應步驟表步驟號與接口應答地址的對應

DB9902響應步驟表的每一步都對應著一個固定的接口應答地址。當對應的接口應答地址由PLC程序置1時，PLC固件會自動響應DB9902響應步驟表中與之對應步驟號中的響應狀態。接口應答分為手動應答方式和自動應答方式。當采用手動指令進行刀具換刀或刀庫動作時，用手動應答方式進行應答。手動指令由HMI刀具管理信息畫面的軟按鍵給出，手動地址DB4100.DBX1.0～DBX1.3對應“裝刀”、“卸刀”、“刀具移位”、“刀具定位”4個手動指令。DB4000.DBX0.1～DBX3.6的30位位地址，為手動命令應答地址，與DB9902響應步驟表的30步想對應。采用自動指令進行刀具換刀或刀庫動作時，用自動應答方式進行應答。自動指令地址DB4300.DBX1.0～DBX1.6對應“固定點換刀”、“換刀M206”、“備刀TXX”、“T0” “無舊刀”、 “裝載手動刀具”、“卸載手動刀具”6個自動指令。DB4200.DBX0.1～DBX3.6的30位位地址，為自動命令應答地址，也與DB9902響應步驟表的30步向對應）。

如下例，DB4000.DBX0.1與DB4200.DBX0.1都對應的是DB9902響應步驟表的第1步。

2.8 DB9900常量傳遞表、DB9901變量傳遞表、DB9902步驟響應表的應用

以機械手換刀的一個動作過程講述已建好三個DB數據表的使用。主軸當前刀具為2號刀具，刀庫換刀點處的刀位為2號刀位，進行6號刀具的更換。

（1）、主軸當前刀號及刀庫換刀點當前刀位號如圖所示

（2）、執行T6指令進行刀庫備刀，通過HMI刀具管理信息換面可看到刀具管理信息的更新

（3）、通過PLC程序實現刀庫的旋轉和刀庫換刀點刀位號的記錄

（4）、刀庫運動轉臺響應

MW30存儲當前的刀位號,數據傳送到DB9902響應步驟表的DB9902.DBW2中，且使DB4200.DBX1.1置1一次，DB4200.DBX1.1接口地址對應DB9902響應步驟表的步驟號9，即對DB9902響應步驟的第9步進行狀態響應。第9步中的狀態響應內容是（101、0、204）。

101：指向DB9901變量傳遞表中的步驟號101 ，刀庫旋轉。0：舊刀具無動作。204：刀庫旋轉狀態響應。刀庫每轉過1個刀位，響應一次DB9902響應步驟表中的第9步驟，HMI刀具管理畫面會更新一次，將綠色箭頭放置在正處于刀庫換刀點的刀位號上。DB4200.DBX1.1響應置1后，會在PLC下個掃描周期自動復位。在PLC的一個掃描周期內只允許一個響應狀態步。

(5)備刀完成,執行M06換刀指令。

（6）第7步響應后，HMI刀具管理換面更新

（7）、PLC控制裝刀完成后，使DB4200.DBX1.0置1，響應DB9902響應步驟表的第8步。

（8）、進行換刀完成響應,結束換刀。系統結束讀入禁止功能，加工程序進行下一步的執行。