西門子828D數控銑床系統刀具管理應用探討

摘要：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)。

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。

2.4 DB9901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。

2.8 DB9902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。

2.9 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。

總結：

刀庫管理系統大大提高了機床換刀的安全性，使操作者及時了解機床換刀時的當前過程。對于828D數控系統刀具管理傳遞/響應步驟表的建立與使用需要更對的實踐，以便對傳遞/響應步驟表有一個更深的理解。

COMOS 與 SIMATIC PCS 7 集成的一體化工程設計

一體化設計 – 從工廠設計到自動化 – 基于一個電子化工作流

面對工業領域不斷加劇的全球激烈競爭以及日益沉重的成本與時間壓力，節能減排、降低成本和大幅提升生產效率已迫在眉睫。

“一體化工程設計”理念是指所有硬件與軟件間完美協同，在一個系統中實現工廠管理、過程控制系統和設備設計與組態等各種功能。

簡介

優勢

設計與功能

PIA過程儀表選型系統

 

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COMOS 與 SIMATIC PCS 7 系統的完美集成，旨在實現最終的工廠數字化生產。西門子推出的一體化工程設計，可實現工廠工程設計與生產操作中的數據統一管理。

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SIMATIC PCS 7 基于成熟可靠且功能強大的自動化標準組件，確保了系統的高可用性和高可靠性。該系統已無縫集成到全集成自動化環境中，實現所有系統組件間的完美協同和整個生產過程的全自動化運行，用戶獲益匪淺。

使用這兩個工程設計解決方案，不僅確保了工廠整個生命周期內的高效系統化管理，還極大縮短了產品的面市時間，生產成本的顯著降低以及產品質量的大幅提升。

通過一體化工程組態系統與實用工具，實現工作流程并行運行

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