王立朝  谷  安  張新朋  方志軍
（青島卓東機(jī)械科技有限公司,，山東青島266400）
  摘要：提出了一種基于工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡的多工位數(shù)控沖壓機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,。工控機(jī)作為上位機(jī)負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)任務(wù)管理，而運(yùn)動(dòng)控制卡則用來(lái)負(fù)責(zé)完成運(yùn)動(dòng)控制中的實(shí)時(shí)任務(wù),。利用VC++6.0為開發(fā)工具,，開發(fā)出多工位沖床的數(shù)控系統(tǒng),，不僅能滿足零件加工的高精度要求，還實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的數(shù)控自動(dòng)編程功能,。
  關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)  運(yùn)動(dòng)控制卡  數(shù)控自動(dòng)編程
0 引言
  隨著鈑金沖壓工藝的迅速發(fā)展．?dāng)?shù)控沖壓機(jī)床得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,。數(shù)控沖壓機(jī)床是高速度、高精度鈑金沖壓設(shè)備,，其發(fā)展方向以提高生產(chǎn)效率為首要目標(biāo),。盡管國(guó)內(nèi)通用的數(shù)控沖床有了很大的發(fā)展．但是具體到加工某些特定類型的零件時(shí)就顯得很不方便，并且它的價(jià)格非常昂貴,，很難滿足廣大廠家的生產(chǎn)要求,。
  本文針對(duì)江蘇省某公司當(dāng)前大量生產(chǎn)的一種帶料類型零件．提出了一種基于工控機(jī)IPC和DMC運(yùn)動(dòng)控制卡的多工位數(shù)控沖床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案．成功地解決了該公司零件加工生產(chǎn)線上的實(shí)際問(wèn)題。按照本文方案設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng),，滿足了零件加工時(shí)的精度及速度要求．且在實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工控制的基礎(chǔ)上,，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了該數(shù)控沖壓機(jī)床對(duì)加工零件的自動(dòng)編程,。
1  工位結(jié)構(gòu)及零件類型
  該生產(chǎn)線上所用沖壓機(jī)床有A、B,、C3組沖頭．分別用來(lái)負(fù)責(zé)3個(gè)沖壓工位的加工,，可用于加工各種不同型號(hào)的零件。在該沖壓機(jī)床的3組沖頭中．A,、B工位的兩組沖頭在結(jié)構(gòu)上很類似,，部是由兩捧組成，每排各有6個(gè),，即執(zhí)行1次沖壓動(dòng)作便可完成12個(gè)孔的加工．C工位只有1個(gè)沖頭．3組沖頭的結(jié)構(gòu)布局見(jiàn)圖l,。根據(jù)廠家的生產(chǎn)需求，該機(jī)床所要加工零件的示意圖見(jiàn)圖2（根據(jù)實(shí)際需要,，也可只加工3個(gè)沖壓工位中的1個(gè)或2個(gè)工位）,。其中，靠近零件最外面的兩排孔是由A組沖頭沖壓得到的．最里面的一排孔是由C沖頭沖壓得到的,，剩余的兩排孔是由B組沖頭沖壓得到的,。對(duì)于不同的零件．3個(gè)沖壓工位的孔間距．孔邊距以及各工位孔的加工數(shù)量是可以不同的，以便于加工出廠家所需要的各種零件,。

  整套控制系統(tǒng)除了上面所講到的3個(gè)沖壓工位之外,，還包含1個(gè)剪切工位、2個(gè)夾鉗夾緊工位,。剪板機(jī)用來(lái)剪斷帶料,，2個(gè)夾鉗一個(gè)為固定夾鉗．另一個(gè)為移動(dòng)夾鉗．它們之間相互配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)帶料的移動(dòng)以及沖壓和剪切動(dòng)作時(shí)的夾緊操作。
2控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
  隨著IPC機(jī)性能的提高和價(jià)格的降低,，用IPC機(jī)開發(fā)CNC系統(tǒng)的巨大優(yōu)越性逐漸顯現(xiàn)出來(lái)田,。在該數(shù)控沖境機(jī)床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中，工拄機(jī)IPC作為上位機(jī),，而將DMC3400運(yùn)動(dòng)控制卡嵌入到工控機(jī)當(dāng)中,，以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。整個(gè)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)控制接線圖見(jiàn)圖3,。其中,，工控機(jī)用來(lái)負(fù)責(zé)處理控制系統(tǒng)中的非實(shí)時(shí)任務(wù)，如人機(jī)界面的管理
等,，而運(yùn)動(dòng)控制卡則負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制的所有實(shí)時(shí)性工作,，如各個(gè)沖壓工位的動(dòng)作、限位處理,、夾鉗動(dòng)作及液壓卸荷等等,。除此以外，控制系統(tǒng)還包含電源,、伺服驅(qū)動(dòng)器,、伺服電機(jī)和繼電器等元件,。在本系統(tǒng)中．運(yùn)動(dòng)控制卡和伺服電機(jī)之間靠交流伺服驅(qū)動(dòng)器連接。伺服電機(jī)選用了松下公司生產(chǎn)的MSMA022C08型號(hào)電機(jī),，根據(jù)實(shí)際情況,，相應(yīng)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器選用了MSDA023DIA型號(hào)。

  DMC3400運(yùn)動(dòng)控制卡作為下位機(jī)控制單元,，它在專機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程巾具有更大的靈活性和開放性,。通過(guò)獲取工控機(jī)里的執(zhí)行程序命令，運(yùn)動(dòng)卡控制伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖到伺服電機(jī)．伺服電機(jī)再通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)移動(dòng)夾鉗做直線運(yùn)功,，從而實(shí)現(xiàn)板料的移動(dòng),。此外,原點(diǎn)信號(hào)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡的通用及專用輸入口傳送給工控機(jī)，工控機(jī)發(fā)送相應(yīng)指令來(lái)改變各輸出口的狀態(tài)．進(jìn)而通過(guò)繼電器通電狀態(tài)的改變來(lái)控制液壓及氣壓回路的通斷,，完成系統(tǒng)相應(yīng)工位的動(dòng)作,。
3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
  本數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床控制系統(tǒng)軟件部分是在VC++6．O環(huán)境下用C及c++語(yǔ)言編寫而成，整個(gè)控制系統(tǒng)采用當(dāng)前最常用的模塊化程序設(shè)計(jì)思想,，包含了信號(hào)測(cè)試滲數(shù)設(shè)置,、加工控制、自動(dòng)編程幾個(gè)功能模塊,。
  (1)信號(hào)測(cè)試主要應(yīng)用于手動(dòng)操作狀態(tài)下,，可以測(cè)試各個(gè)信號(hào)的功能是否完好．常用于機(jī)床調(diào)試．例如3個(gè)沖壓工位的功能測(cè)試，檢驗(yàn)剪板機(jī),、兩夾鉗的功能是否完好,，手動(dòng)前進(jìn)后退等。在信號(hào)測(cè)試狀態(tài)下,，每當(dāng)有相應(yīng)的輸出動(dòng)作時(shí)，界面上相對(duì)應(yīng)的顯示部分就會(huì)有對(duì)應(yīng)的顏色變化,，讓使用者一目了然,。
  (2)參數(shù)設(shè)置用來(lái)設(shè)置機(jī)床的各個(gè)參數(shù)，如工件移動(dòng)速度,、央鉗回退速度,、夾鉗手動(dòng)移動(dòng)速度、工作延時(shí),，還有液壓系統(tǒng)在不工作狀態(tài)下保持液壓的時(shí)間,、零件加工前設(shè)置好各個(gè)工作參數(shù)，以保障加t安全以及更大程度提高工作效率,。
  (3)加工控制這是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分,。在加T控制模塊的編程過(guò)程中．充分考慮到機(jī)床實(shí)際加工時(shí)的各種工作狀態(tài)，如手動(dòng)加工與自動(dòng)加工,、單次加工與循環(huán)加工,、自動(dòng)復(fù)位,、自動(dòng)回零點(diǎn)等操作。編寫掃描函數(shù)來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡的各個(gè)口子的狀態(tài)進(jìn)行定期的掃描．以確定機(jī)床當(dāng)前的工作狀態(tài)．做出適當(dāng)?shù)姆治�,，發(fā)出相應(yīng)的指令,，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。加工控制程序流程圖地圖4,。
   
部分控制程序代碼為
conaL UINT NORUN =OXOOOI;
const LJINT RUNNINC =OX0002;
consL UINT CONTINUE =OX0003;
conSL UINT PAUSE =OX0004;
if(bnrn==true＆＆bAuto==Lrue)
  {
  if (m_nWorkStatua==NORUN)  //若空閑,，加工
    nr_nWodcStatus=RUNNINC;  //運(yùn)行
    if(m_nWorkSarun==PAUSE)  //若暫停
    m_nWorkSiatua=CONTINUE;，//繼續(xù)
  }
  if(m_nWorkStatu~==RUNNINC＆＆bAuto==false))
    mjWorkStatus=PAUSE;  //暫停,。
  進(jìn)入零件加工界面后,，可通過(guò)按鈕操作來(lái)選擇手動(dòng)加工或自動(dòng)加工。手動(dòng)工作狀態(tài)下主要是進(jìn)行單步的加工操作,。在自動(dòng)加工狀態(tài)下．首先打開包含零件加工代碼的TXT文件,，然后選擇好循環(huán)起點(diǎn)，便可進(jìn)行循環(huán)加工操作了,，若選中單次運(yùn)行下的打開按鈕,，還可進(jìn)行零件的單次加工。
  在加工過(guò)程中,，如遇到特殊情況進(jìn)行了暫停操作,，下次操作之前在恢復(fù)斷點(diǎn)后面的下拉菜單巾選撣好斷點(diǎn)位置，便可在暫停前的基礎(chǔ)上繼續(xù)加工,。在機(jī)床的工作過(guò)程中,，加工界面可以顯示加工程序代碼的運(yùn)行過(guò)程．各個(gè)工位的工作狀態(tài)也很清晰地顯示在界面上。系統(tǒng)的加工界面見(jiàn)圖5,。

   (4)自動(dòng)編程該機(jī)床加工產(chǎn)品種類多,，加工程序代碼的編寫需要占用很長(zhǎng)時(shí)問(wèn)．故控制程序中編寫了自動(dòng)編程模塊。編程思想是采用疊加原理針對(duì)要加工零件的3個(gè)沖壓工位：先只考慮A工位,，根據(jù)A工位的各個(gè)參數(shù)編寫出零件的加工該監(jiān)控系統(tǒng)硬件可靠．軟件設(shè)計(jì)可以很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警保護(hù)等功能,，達(dá)到了水庫(kù)閘門自動(dòng)化監(jiān)控的目的。程序代碼1：再只考慮B工位,，根據(jù)B工位的各參數(shù)編寫出零件的加工程序代碼2．然后把加工代碼2正確地插入到l中,，便得到A、B兩個(gè)工位的加工代碼,；同樣道理,，在只考慮C工位加工的情況下，將得到的C工位加工程序代碼正確插入到上面A.B兩工位加工程序代碼中,，便得到整個(gè)零件的加工程序代碼,。自動(dòng)編程界面見(jiàn)圖6。
   
4絡(luò)束語(yǔ)
  采用本文的設(shè)計(jì)方案所開發(fā)的控制系統(tǒng),，應(yīng)用于該公司的多工位數(shù)控沖壓機(jī)床之后,，運(yùn)行良好,，控制精度高，操作簡(jiǎn)單,，加工速度大幅提高,，獲得了單車間年產(chǎn)值上億元的成果，大大提高了成產(chǎn)效率,。另外,，該控制系統(tǒng)只需做少量的改動(dòng)，便能應(yīng)用于其它生產(chǎn)線上的沖壓機(jī)床,，有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.