目前，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)擁有相當(dāng)數(shù)量的普通機(jī)床，其生產(chǎn)效率低、加工精度低、適應(yīng)性差，不能加工復(fù)雜的零件。為了節(jié)約資金、降低成本，對(duì)原有普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，是提高普通機(jī)床數(shù)控化率，解決上述矛盾的一種有效途徑。

　　在對(duì)普通車(chē)床的數(shù)控化改造中，換刀裝置的設(shè)計(jì)是一個(gè)必須解決的問(wèn)題，在大多數(shù)普通車(chē)床的數(shù)控改造中，電動(dòng)刀架控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往采用單片機(jī)提供控制信號(hào)，然后通過(guò)繼電器和專(zhuān)門(mén)電路實(shí)現(xiàn)換刀控制，或者采用PLC和繼電器實(shí)現(xiàn)換刀控制。本文介紹以SIEMENS S7—200 PLC控制CPU和六工位立式電動(dòng)刀架為控制對(duì)象的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)中電動(dòng)刀架控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)的電動(dòng)刀架控制系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，可靠性高。為車(chē)床數(shù)控改造中的自動(dòng)換刀問(wèn)題提供了一種有效的解決途徑。

1 六工位立式電動(dòng)刀架換刀原理

　2 六工位立式電動(dòng)刀架下位機(jī)PLC換刀電氣控制

　　數(shù)控機(jī)床刀架是由機(jī)床PLC來(lái)進(jìn)行控制，刀架的換刀過(guò)程實(shí)質(zhì)就是通過(guò)PLC對(duì)控制刀架的所有I/O信號(hào)進(jìn)行邏輯處理及計(jì)算。

　　2.1 電氣原理控制

　　電氣原理控制可以劃分為三個(gè)方面：電機(jī)、PLC、正反轉(zhuǎn)控制。電機(jī)電路是電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的強(qiáng)電路，PLC控制電路是PLC輸入輸出來(lái)控制的電路。正反轉(zhuǎn)控制電路時(shí)用低壓繼電器控制強(qiáng)電路交流接觸器的電路。

　　2.2 PLC控制流程圖

　　電動(dòng)刀架換刀有兩種模式，一種是手動(dòng)換刀，另一種是通過(guò)T指令進(jìn)行自動(dòng)換刀。T指令換刀是直接通過(guò)編程刀號(hào)作為目的刀位進(jìn)行換刀。

　　2.3 PLC的程序設(shè)計(jì)

　　PLC程序部分包括換刀刀號(hào)或編程刀號(hào)的讀人、刀位判斷比較、正轉(zhuǎn)尋刀監(jiān)控及反轉(zhuǎn)鎖緊延時(shí)監(jiān)控等。

　　六個(gè)霍爾元件引出的接線(xiàn)分別代表一、二、三、四、五、六號(hào)刀位號(hào)，其對(duì)應(yīng)PLC輸入為10.1、10.2、10．3、104、10.5、10.6。該霍爾元件是UGN3120。采用24VDC供應(yīng)電源。正常工作時(shí)刀架沒(méi)有到位該霍爾元件為截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)?shù)都艿竭_(dá)位置時(shí)，霍爾片磁化，導(dǎo)通三極管，輸出為0V，但是PLC有效電平為高電平，為此需串聯(lián)一個(gè)PNP型三極管，使進(jìn)入PLC的電壓為24VDC，輸入有效。

　　開(kāi)關(guān)QS、SB1、SB2分別為自動(dòng)，手動(dòng)切換按鈕、手動(dòng)換刀按鈕、急停按鈕。其中自動(dòng)，手動(dòng)切換按鈕是復(fù)合開(kāi)關(guān)，即開(kāi)關(guān)在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，手動(dòng)換刀按鈕無(wú)效。急停按鈕直接使輸出端復(fù)位，它和急停電路上的按鈕聯(lián)動(dòng)(即同時(shí)動(dòng)作)。連接Q0.1(正轉(zhuǎn))、Q0.2(反轉(zhuǎn))的引線(xiàn)是正反轉(zhuǎn)輸出端的互鎖接線(xiàn)腳，來(lái)它們控制正反控制電路．從而控制刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)換刀過(guò)程。

　　2.4 上下位機(jī)的通訊程序設(shè)計(jì)

　　由于刀架電機(jī)換刀存在自動(dòng)換刀，即當(dāng)輸入TO101表示1號(hào)刀位，1號(hào)刀補(bǔ)，而對(duì)于四刀位自動(dòng)刀架只需要輸入目標(biāo)刀號(hào)是多少，至于刀補(bǔ)值暫不傳遞。本文用上位機(jī)控制控制該輸入，通過(guò)VB編寫(xiě)的換刀界面來(lái)輸入換刀指令。PC機(jī)的RS232與PLC的RS485相連。接收指令啟動(dòng)或結(jié)束接收信息功能。通過(guò)指定端口接收的信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。發(fā)送指令激活發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

　　上位機(jī)用VB軟件編程。VB6.0把與串行通信有關(guān)的操作都封裝在Mscomm控件里，用戶(hù)只需設(shè)置和監(jiān)視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉的實(shí)現(xiàn)串行通信。它的主要幾個(gè)參數(shù)見(jiàn)Mscomm屬性表。

3 應(yīng)用

　　本設(shè)計(jì)程序和數(shù)控系統(tǒng)配合應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的刀架部分改造，其運(yùn)行可靠性好，在調(diào)試中根據(jù)不同的刀架性能，配合數(shù)控系統(tǒng)，可靈活地修改刀位數(shù)、正轉(zhuǎn)尋刀監(jiān)控時(shí)間、正轉(zhuǎn)找到刀位后的延遲時(shí)間、和反轉(zhuǎn)鎖緊監(jiān)控時(shí)間等，使刀架的運(yùn)行效率高并穩(wěn)定可靠。另外，在上下位機(jī)通信的過(guò)程中需要加上校驗(yàn)碼，這樣是為了傳輸數(shù)據(jù)的完整性，防止數(shù)據(jù)由于干擾等原因出現(xiàn)丟失或亂碼等錯(cuò)誤，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定與安全。