淺析CIH9接箍車絲機(jī)刀臺控制系統(tǒng)

黎文淼　朱豐光　李洪濱

摘 要：介紹了刀臺控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成，簡述了其不同的運(yùn)行模式，分析了其工作原理及故障處理辦法。通過文章的分析，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作起到借鑒意義。

關(guān)鍵詞：接箍車絲機(jī)；刀臺；DDC4控制器

前言

CIH9接箍車絲機(jī)是于2006年從西班牙引進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，專門用于加工連接無縫鋼管的接箍。該設(shè)備一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是有一個(gè)復(fù)雜而且精密的刀臺單元，而控制刀臺運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)由控制器、伺服電機(jī)、編碼器及電磁閥等組成，并且由FANUC數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令控制其運(yùn)行。通過對該控制系統(tǒng)的分析，可以掌握其基本原理，為今后刀臺單元的維修和改造提供便利。

1 控制系統(tǒng)的硬件組成

該控制系統(tǒng)主要由刀臺控制器、刀臺電機(jī)、內(nèi)置編碼器、電磁閥和接近開關(guān)等組成。

刀臺控制器采用的是意大利DUPLOMATIC公司生產(chǎn)的DDC4控制器，該控制器能驅(qū)動刀臺電機(jī)旋轉(zhuǎn)和定位，在車絲機(jī)上使用具有安裝簡易、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，還能通過RS232與電腦連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和診斷，其特性主要有：

（1）自動尋找最佳路徑；（2）外部選擇運(yùn)轉(zhuǎn)方向；（3）自動尋找參考點(diǎn)；（4）對位置代碼進(jìn)行奇偶檢驗(yàn)；（5）高級診斷功能；（6）可選2種位置范圍；（7）可選不同轉(zhuǎn)動慣量；（8）維修時(shí)可降速運(yùn)行；（9）可通過CNC或PC進(jìn)行“安全”設(shè)定。

DDC4控制器有多組不同的輸入/輸出信號，對應(yīng)著不同的功能，主要包括有：

a.輸出到CNC的信號：

LOCKED：刀臺鎖緊

INDEXD：刀臺到位（用于啟動軸運(yùn)行）

ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4：報(bào)警代碼

ALPOS1，ALPOS2，ALPOS4，ALPOS8，ALPOS16：次報(bào)警代碼

b.輸出到電磁閥的信號：

EVLOCK：鎖緊閥

EVULCK：解鎖閥

c.從CNC來的輸入信號：

PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，（PBIT16）：位置代碼

PARITY： 對位置代碼進(jìn)行奇偶檢驗(yàn)

PSTART：啟動刀臺循環(huán)

MODE01，MODE02，MODE03：選擇運(yùn)行模式

SPDSEL：選擇標(biāo)準(zhǔn)/維修速度

d.從刀臺來的輸入信號：

LOCKSW：刀臺鎖緊接近開關(guān)

ULCKSW：刀臺解鎖接近開關(guān)（刀臺允許運(yùn)轉(zhuǎn)）

ZEROSW：刀臺參考點(diǎn)接近開關(guān)（HOME點(diǎn)）

MOTOVL：電機(jī)溫度檢測開關(guān)（常閉點(diǎn)）

INPUT1：備用

INPUT2：備用

e.設(shè)定組態(tài)的輸入信號：

PTAB01，PTAB02：設(shè)定8/12個(gè)位置

PTAB03：設(shè)定低/高轉(zhuǎn)動慣量

2 控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式

該系統(tǒng)通過CNC輸出給控制器上MODE01，MODE02和MODE03的信號不同來選擇不同的運(yùn)行模式，這三個(gè)信號由CNC的輸出點(diǎn)Y3.5，Y3.6和Y3.7相對應(yīng)來控制，該系統(tǒng)可選的模式有多種，具體如下所示。

2.1 0#運(yùn)行模式：急停/復(fù)位模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為000時(shí)選擇該模式，這種運(yùn)行模式有兩個(gè)作用，一是停止刀臺的所有動作（急停），另一個(gè)是消除掉現(xiàn)有的所有報(bào)警（復(fù)位）。選定時(shí)間超過30ms后，該模式才能被控制器讀取。選定或退出運(yùn)行模式時(shí)不需要進(jìn)行復(fù)位，但是，從一個(gè)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)到另一個(gè)運(yùn)行模式時(shí)可能會檢測到一個(gè)短暫的急停信號。當(dāng)從0#運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到其它運(yùn)行模式時(shí)，報(bào)警將會清除，而且必須等待800ms后才能啟動PSTART信號。

2.2 1、2、3#運(yùn)行模式：自動模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為100、010、110時(shí)分別對應(yīng)選擇1、2、3#運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式一般用于驅(qū)動刀臺旋轉(zhuǎn)，只有在選定好所需的位置代碼并且給出啟動信號后，刀臺才會自動旋轉(zhuǎn)到位，具體過程如下：

（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定自動模式；（3）選定位置代碼，可通過手冊選定查找；（4）在5s內(nèi)啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態(tài)不少于30ms），使刀臺旋轉(zhuǎn)。

2.3 4#運(yùn)行模式：點(diǎn)動模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為001時(shí)選擇該模式，在該模式下，刀臺將按照選定的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)位置，具體過程如下：

（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定點(diǎn)動模式；（3）選定旋轉(zhuǎn)方向（當(dāng)PBIT01，PBIT02信號為10時(shí)，選擇順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)PBIT01，PBIT02信號為01時(shí)，選擇逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)）；（4）在5s內(nèi)啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態(tài)不少于30ms），使刀臺旋轉(zhuǎn)。

2.4 5#運(yùn)行模式：服務(wù)模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為101時(shí)選擇該模式，在該模式下，刀臺可以執(zhí)行單個(gè)的指令，比如解鎖指令、旋轉(zhuǎn)指令、鎖緊指令等，具體過程如下：

（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定服務(wù)模式；（3）選定需要執(zhí)行的指令（當(dāng)PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號為00100時(shí)，執(zhí)行刀臺鎖緊命令；當(dāng)該組信號為00010時(shí)，執(zhí)行刀臺解鎖命令；當(dāng)該組信號為10001時(shí)，執(zhí)行刀臺順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一位命令；當(dāng)該組信號為01001時(shí)，執(zhí)行刀臺逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一位命令；當(dāng)該組信號為10000時(shí)，執(zhí)行刀臺順時(shí)針持續(xù)旋轉(zhuǎn)命令；當(dāng)該組信號為01000時(shí)，執(zhí)行刀臺逆時(shí)針持續(xù)旋轉(zhuǎn)命令）；（4）在5s內(nèi)啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態(tài)不少于30ms），使刀臺執(zhí)行相應(yīng)的指令。

2.5 7#運(yùn)行模式：安全模式

MODE01，MODE02和MODE03的信號為111時(shí)選擇該模式，在該模式下，刀臺的標(biāo)準(zhǔn)動作將會改變，即使刀臺存在某些故障，刀臺也能運(yùn)轉(zhuǎn)，具體過程如下：

（1）清除所有的報(bào)警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定安全模式；（3）選定需要執(zhí)行的指令（當(dāng)PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號為10001時(shí)，回參考點(diǎn)；當(dāng)該組信號為01001時(shí)，解鎖接近開關(guān)無效；當(dāng)該組信號為11000時(shí)，鎖緊接近開關(guān)無效；當(dāng)該組信號為00101時(shí)，設(shè)定當(dāng)前位置為1號刀位，并且使參考點(diǎn)接近開關(guān)無效；當(dāng)該組信號為10100時(shí)，刀臺速度降低30%；當(dāng)該組信號為01100時(shí)，電機(jī)內(nèi)溫度檢測開關(guān)無效；當(dāng)該組信號為11101時(shí)，強(qiáng)制最近一次報(bào)警的次報(bào)警代碼輸出為ON或OFF；當(dāng)該組信號為00011時(shí)，強(qiáng)制為串行輸出模式；當(dāng)該組信號為10010時(shí)，強(qiáng)制狀態(tài)輸出點(diǎn)為ON或OFF；當(dāng)該組信號為01010時(shí)，進(jìn)行自動測試功能；當(dāng)該組信號為11110時(shí)，復(fù)位到標(biāo)準(zhǔn)功能）；（4）啟動PSTART兩次（間隔大約50ms）來激活所需的指令。

3 系統(tǒng)的故障診斷

該控制系統(tǒng)能持續(xù)不斷地進(jìn)行自我診斷并且顯示報(bào)警狀態(tài)，報(bào)警信息由兩位代碼組成。主代碼通過ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4輸出確定，可通過CNC的輸入點(diǎn)X9.0，X9.1，X9.2查看，次代碼通過ALPOSXX輸出確定，可通過CNC的輸入點(diǎn)X9.3～X9.7查看，通過這兩位代碼組成的報(bào)警號查找手冊就可確定具體的故障點(diǎn)。

4 結(jié)束語

該刀臺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，維修較為困難，技術(shù)人員在使用的過程中不斷學(xué)習(xí)、分析，總結(jié)出了它的工作原理和運(yùn)行特點(diǎn)，這為日常故障處理以及程序的完善帶來了便利，設(shè)備的運(yùn)行效率也得到了很大的提高。