基于FB4实现SINUMERIK 840D双通道NC程序的自动选择

陈先锋(上海第二工业大学机电学院，上海 201209)

基于FB4实现SINUMERIK 840D双通道NC程序的自动选择

陈先锋
(上海第二工业大学机电学院，上海 201209)

在数控加工过程中，尤其是多通道、多种零件程序协调的自动加工，往往要求自动选择各个通道的加工程序，这样能够减少人为干涉，从而降低加工中出错的概率。介绍了在SINUMEIRIK 840D数控系统中如何通过FB4基本PLC实现双通道零件程序的自动选择。

SINUMEIRIK 840D；双通道；程序自动选择

0 引言

国内很多机床制造商在机床设计的过程中，很少把机床的加工现场和加工操作人员考虑进去，同时也没有将系统功能完全地应用到机床上面，以简化机床操作、降低故障率。在这方面，国外进口的很多机床就考虑得比较周全，在机床设计方面也比较合理。比如在数控加工过程中，由于现场的操作人员高强度的频繁作业，有可能偶尔精力不集中，进而引发不当的操作。因此，操作人员过多地干涉整个加工过程往往会导致加工过程的中断，降低加工效率。严重的时候还有可能引起误操作，导致加工工件报废，或者机床、刀具损坏。所以对于数控加工过程要考虑到如何尽可能地降低操作人员的人为干涉，从而减少由于人为操作失误而导致的故障或事故。尤其是一些关键的操作功能，如果机床制造商能够考虑到现场的各种因素，把这种操作功能从操作人员手中解放出来，做成机床自动功能，如此一来既能够简化操作，也能进一步提高机床加工的安全性能。

某汽车底盘后桥切削加工专用机床，采用西门子SINUMERIK 840D数控系统，机床有4个工位，其中工位1和工位2用来加工零件A的粗加工、精加工工序；工位3和工位4用来加工零件B的粗加工、精加工工序。针对机床的这种加工要求，把机床配置为双通道模式，在通道1中处理零件A的加工程序，同时在通道2中处理零件B的加工程序。通过面板上的按钮功能自动选择加工程序到通道1和通道2。

1 通道的基本概念

在数控系统中，通道可以理解成一个独立的NCK（数控单元核心），也就是说通道包含独立的NCK，能够实现独立的插补功能。数控系统中的机床轴、几何轴、定位轴可以通过机床参数或零件程序分配到各个通道中。在指定的一个通道中，同一时刻只能有一个零件程序运行，每个通道能够通过PLC进行控制，独立运行零件加工程序。本文将介绍在SINUMEIRIK 840D数控系统中实现双通道零件程序加工功能，以及通过PLC基本程序FB4实现通道中加工程序的自动选择功能，从而提高机床的加工效率，且保证机床操作的安全性。

2 双通道的配置

SINUMEIRIK 840D数控系统的双通道功能除了需要硬件NCU版本的支持之外，由于它是属于选件功能，所以还需要通过选件功能的机床参数激活，否则就不能使用多通道功能。激活双通道功能后，可以实现机床数控系统的NC配置，通常按照机床级、通道级和几何级来配置数控系统的轴功能。该案例中，某台专用汽车底盘后桥切削加工机床，配置2个通道独立加工运行零件程序，同时执行加工动作互不干涉，两个通道中分别配置X、Y两个进给轴和一个主轴，其中进给轴通过SINUMEIRIK 840D数控系统实现控制，而主轴通过变频器驱动异步电机实现控制，不经过SINUMEIRIK 840D数控系统，其机床轴参数配置如表1所示。

表1 数控系统双通道配置参数Tab. 1 The Parameters of dual-channe

在该机床中使用一个机床控制面板MCP、一个操作显示单元OP，通过机床操作面板的切换通道，操作者即可以选择机床面板控制通道1还是控制通道2。在PLC程序中调用2次FC19，处理机床控制面板MCP接口信号。

CALL "GP_HP" // FC19，处理机床控制面板MCP接口信号

CALL "MCP_IFM"

BAGNo :=B#16#1 //操作面板OP控制方式组1

ChanNo :=B#16#1 //操作面板OP控制通道2

SpindleIFNo:=B#16#0

FeedHold :=M0.0

SpindleHold:=M0.1

CALL "MCP_IFM" // FC19，处理机床控制面板MCP接口信号

BAGNo :=B#16#1 //操作面板OP控制方式组1

ChanNo :=B#16#2 //操作面板OP控制通道2

SpindleIFNo:=B#16#0

FeedHold :=M0.2

SpindleHold:=M0.3

3 NC加工程序的自动选择

在SINUMERIK 840D的工具盘中，基本程序块FB4“PI_SERV”可以用于在NCK区域中启动一个程序实例服务。比如某些程序需要实现特殊的功能，选择一个加工程序，这种功能可以在NCK中通过PI服务来实现启动。当调用FB4，通过上升沿信号“Req”启动一个任务，任务执行正常且没有错误，则参数“Done”输出为1，否则可以查看错误代码确定错误类型。

机床能够加工A、B两种工件，每个工件需要经过工位1和工位2的加工，其中工位1由通道1控制，工位2由通道2控制，工位1和工位2同时执行不同的加工程序。用户要求在加工工件A时，能够通过开关1自动选择第1组程序（CH1LMPF. MPF和CH2RMPF. MPF）自动分别加载到通道1和通道2的程序运行区；能够通过开关2自动选择第2组程序（CH11L.MPF和CH22R.MPF）自动分别加载到通道1和通道2的程序运行区。对于用户的这个功能可以通过FB4自动加工程序选择来实现。

首先，在数控机床的PLC项目程序下建立数据块DB199“mpf1select”、DB299“mpf2select”用于存储加工程序的路径及程序名称。在DB199、DB299中分别申明相应的变量，并赋初始值，保存数据块并下载到数控系统的PLC中，如图1所示。

图1 申明数据块的变量Fig. 1 Variables in data block

然后在PLC程序中新建一个用户功能FC199，调用FB4实现零件程序的自动选择。FB4的调用及参数分配如下：

CALL "PI_SERV" , DB109

Req :=I87.6 //分别赋值第1组/第2组加工程序的选择开关

PIService:="PI".SELECT

Unit :=1 //分配通道1/通道2

Addr1 :="mpf1select".mpf1path //通道1/通道2加工程序的存储路径

Addr2 :="mpf1select".mpf1name //通道1/通道2加工程序的名称

Addr3 :=

Addr4 :=

WVar1 :=

WVar2 :=

WVar3 :=

WVar4 :=

WVar5 :=

WVar6 :=

WVar7 :=

WVar8 :=

WVar9 :=

WVar10 :=

Error :=M210.0

Done :=M210.1

State :=MW212

4 结论

在机床中有一个SWITCH的切换开关，连接到I87.6和I87.7两个输入点，开关拨到左边接通I87.6，选择第1组加工程序，分别加载到通道1和通道2；开关拨到右边接通I87.7，选择第2组加工程序，分别加载到通道1和通道2。按下机床控制面板MCP上“CYCLE START”通道1和通道2的程序，并同时开始运行执行加工动作。通过对机床在这种设计上的修改，可使机床操作人员只需简单地选择SWITCH的切换开关，然后按下程序运行的启动按钮，就可以实现所要求的程序加工。这样就简化了现场操作人员的动作，从而在更大限度上降低了现场操作人员由于精力分散而造成的机床故障。

[1] 陈先锋, 何亚飞, 朱弘峰. SINUMERIK 840D/810数控系统功能应用与维修调整教程[M]. 北京： 人民邮电出版社, 2010.

[2] SIEMENS. SINUMERIK 840D sl/840Di sl/840D/840Di/810D Functions Manual[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[3] SIEMENS. SINUMERIK 840DStart-Up, Programming and Maintaining[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[4] SIEMENS. SIMATIC S7-300 System Software and Standard Function[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

[5] SIEMENS. SINUMERIK 840D NCU Configuring Manual[R]. Nuernberg： SIEMENS IA&DT, 2006.

The Auto-selection of NC Program in Dual-Channel Based on FB4 for SINUMERIK 840D

CHEN Xian-feng
(School of Mechanical & Electronic Engineering, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, P. R. China)

In the CNC machining process, especially in the multi-channel and multi-part program coordinating automatic processing, often require the processing of each channel automatically selected the NC program. That can reduce the human intervention, thereby reducing the probability of faults in machine processing. The method to achieve the NC program auto-selection through FB4 in the SINUMEIRIK 840D CNC system is described.

SINUMEIRIK 840D; dual-channel; auto-selection

TP273

A

1001-4543(2012)01-0028-04

2011-06-07;

2012-02-07

陈先锋（1979－），男，江西泰和人，博士在读，主要研究方向为数控机床、伺服驱动，电子邮箱xfchen@meef.sspu.cn。

2009年度上海第二工业大学科研启动基金（No.QD209014）