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)加工過程中對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。整個(gè)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)控制接線圖見圖3。其中，工控機(jī)用來負(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。

  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)過程巾具有更大的靈活性和開放性。通過獲取工控機(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)再通過絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(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)信號通過運(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)指令來改變各輸出口的狀態(tài)．進(jìn)而通過繼電器通電狀態(tài)的改變來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，包含了信號測試滲數(shù)設(shè)置、加工控制、自動(dòng)編程幾個(gè)功能模塊。
  (1)信號測試主要應(yīng)用于手動(dòng)操作狀態(tài)下，可以測試各個(gè)信號的功能是否完好．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。在信號測試狀態(tài)下，每當(dāng)有相應(yīng)的輸出動(dòng)作時(shí)，界面上相對應(yīng)的顯示部分就會(huì)有對應(yīng)的顏色變化，讓使用者一目了然。
  (2)參數(shù)設(shè)置用來設(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)來對運(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，可通過按鈕操作來選擇手動(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)床的工作過程中，加工界面可以顯示加工程序代碼的運(yùn)行過程．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時(shí)問．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)編程界面見圖6。
   
4絡(luò)束語
  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.