企業數控設備DNC系統的實施與應用

4.2 數控設備數據采集的選擇條件和方法


數控機床的加工數據信息有很多種，比如設備報警信息、主軸轉速信號、機床啟動信號、冷卻運行信號等等，在這些信號中，我們選擇設備報警信息信號和操作者實際加工零件狀態的信號進行具體操作。

現場的數控機床有很多種，所采用的數控系統也不統一，例如西門子系統、FANUC系統、NUM系統等，在這些機床及數控系統中，這些信號都具備提供給MES軟件的條件，但通過分析比較可以發現，有些信號比如液壓、潤滑、冷卻信號在有些特殊零件的加工中無法采集；還有主軸轉速信號，在某些非加工狀態時也有可能轉動，所以也不能使用。只有設備報警信息信號和加工循環啟動信號在各個機床及系統上都是必備的功能，也符合數據采集的選擇條件，所以決定采用設備報警信息信號和加工循環啟動信號提供給MES軟件。

設備報警信息信號的采集是從機床I/O口取24V信號，提供給串口服務器，通過網口送給局域網交換機，經過DNC服務器傳給聯網的計算機。操作者實際加工零件狀態的信號，應首先采集數控機床循環啟動加工零件的開始信號，其次采集數控機床循環啟動加工零件的結束信號，這樣MES軟件才能計算出加工時間。舉例說明機床加工時間信號的采集過程，以西門子840D系統來說明這個信號的確認方法，對于SIEMENS840D系統來說，在加工時需要按“循環啟動”（NC Start）鍵啟動加工程序，結束時按“循環停止”（NC Stop）鍵停止當前的執行程序，這兩個信號在西門子系統中都是脈沖信號，控制面板與系統采用MPI總線通信，無法滿足DNC數據采集器的工作要求條件。但西門子標準面板上按鍵“NCStart”下面對應著一個指示燈，按鍵“NCStart”按下時指示燈亮，表示加工程序開始運行，并且常亮直至“NC Stop”被按下，燈熄滅，表示加工結束，可以直接取這個信號狀態來給數據采集器使用。數據采集器需要24V狀態，這可以通過西門子PLC發出此信號，方法是通過梯形圖編程提取“NC Start”燈的信號，再通過PLC模塊供給數據采集器24V信號。

4.3 數控設備數據采集信號的處理方案

對數控機床加工時間信號處理，西門子標準操作面板的按鍵與指示燈接口地址號都有固定的，利于系統NCK與PLC S7-300通訊，參照西門子系統手冊可以查到對應的地址，下面以銑床版來說明控制信號的編程方法。

首先查閱西門子（銑床版）機床控制面板接口信號表（如圖3），找到我們需要的信號“NC Start”即循環啟動指示燈的地址為：字節QB n+1,位5,n由各個機床按實際編寫的PLC程序確定，各個機床都不相同，以一臺五坐標加工中心為例，參照這臺機床的原始PLC程序可以確定n為0,則“NC Start”燈的輸出信號地址為Q1.5,在S7-300上需要找到一個輸出空位地址，比如為Q70.1,則可以在機床的原PLC程序上加上一段語句：

A Q1.5

=Q70.1

這樣就可以實現在P L C 模塊上地址Q70.1輸出24V信號，使用西門子Step7軟件修改梯圖。數控機床的梯形圖包括很多功能塊，在允許的功能塊加上加一段語句即可實現24V信號的輸出，比如此數控機床可寫在FC103功能塊里。此外在程序上還可以加上更為準確的一些約束條件，例如主軸啟動信號（Q3.2）等，程序就可以寫為：

A Q1.5

A Q3.2

=Q70.1

這樣能使監控的零件加工時間信號更為準確。

對數控機床報警停機信號的處理，同樣在S7-300上找到一個輸出空位地址，選定空位地址Q70.2,數控機床報警燈PLC地址Q1.0,程序就可以寫為：

A Q1.0

=Q70.2

同樣使用西門子Step7軟件對梯圖進行修改處理。將在西門子840D數控系統的PLC程序重新改寫完成后，上傳到數控系統里，并進行正確的電氣聯接，就可以進行零件的加工狀態和機床報警停機在線實時監控。