基于PMC的伺服刀塔系统设计与实现_刀架_中国百科网
基于PMC的伺服刀塔系统设计与实现
    
　　刀塔是数控车床的重要功能部件，其结构性能直接影响机床整体运行的可靠性、稳定性和工作效率。转位精度是衡量数控刀塔的一个重要指标，在电动和液压刀塔中定位是靠检测接近开关来完成的，这种定位方式存在精度低、易损坏等缺点，已不能适应数控机床对核心功能部件的要求。伺服刀塔与传统的液压、电动刀塔相比，具有转位速度快、转位精度高、结构简单、维修方便等优点，符合当今机床朝着高速、高精度方向发展的趋势，已广泛应用于国内外中、高档数控车床中。
1 伺服电机的工作原理及其特性
　　伺服电机又称执行电动机，分为直流和交流伺服两类。其内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U／VIW三相电形成电磁场．转子在此磁场的作用下转动。同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，以此调整转子转动的角度。伺服电机的特性是在无控制信号时不转动，有效地克服了电机的&自转&现象，具有良好的控制性。
2 硬件系统设计
　　本次设计以Fanuc Oi数控系统的PMC为控制核心，以意大利巴拉法蒂公司生产的TBl20伺服刀架为被控对象，采用DMS08一BF作为伺服驱动装置。
　　2.1 刀架选型
　　TBl20伺服刀架是意大利巴拉法蒂公司生产的TB刀架系列中的一款，该系列刀架具有高刚性、高可靠性、能承受大的切削力、接口简单、适用于各种数控系统的特点。TBl20伺服刀架的具体参数为：刀位号：8～12；惯量：1.2 kg&n12；液压系统所需压力：30&3 bar；允许最大换刀频率：800次／h：最大允许切线方向扭矩：1100 N&m：最大允许轴向推压方向扭矩：1200 N&m；最大允许轴向拖拉方向扭矩：700 N&m；不平衡扭矩：10 N&m。TBl20伺服刀架的部分结构如图1所示。刀架换刀动作原理：刀架处于定位(即离合器闭锁)状况时，滚子处于凸轮顶点处。开闭环与转齿盘及固定齿盘互相啮合实现刀架定位。
　　当执行换刀指令时，控制系统给电磁阀发出松开指令，液压系统先移动活塞，牵动滚子座转动并带动滚子由凸轮高点向低点方向移动，此时开闭环会受到弹簧的推压而往后移动让转齿盘松开。刀架松开，接近开关发出松开完成信号给控制系统，并由控制系统给伺服电机发出启动指令，伺服电机开始转动。齿轮带动转齿盘转动至预定位置，并将到位信号反馈给控制系统，然后由控制系统发出电磁锁紧指令，液压系统反向移动活塞再次将滚子推向凸轮的高点。开闭环会受到滚子推压而往前移动与转齿盘及固定齿盘相互啮合，刀架锁紧．接近开关给系统发出锁紧完成信号，刀架完成换刀动作。
　　2.2 伺服驱动器选型
　　DMS08-BF伺服驱动模块具有功能指令丰富、效率高、安装方便等优点，能给用户提供多种操作模式，刀位号和报警信息能在驱动面板上显示。该驱动模块内置电机专用数字处理器，以软件方式实现电流环、速度环、位置环的闭环伺服控制，具备良好的鲁棒性和自适应能力。适用于对转速、位置控制要求较高的场合。具体的电器参数：标称电流8 A；有效峰值电流16 A；输出频率0～400 Hz；输入电压220(+10％／-15％)V；电源频率45～60 Hz；刹车电阻(内阻)47筋0Hz；电磁过滤器设置在内部。
　　刀位是PMC进行逻辑运算的重要信息，传统刀架的刀位是靠检测开关确定，DMS08一BF伺服驱动模块的刀号位置反馈在母接头DB26-Jl(LO.1一LO.2一LO．3-L0.4)上，并以二进制的形式反馈当前的刀号位置，如1号刀位反馈到控制系统中的BCD码为：0001，具体的刀位反馈信息见表1。其中，&o&表示输出高电平(+24V)，&-&表示没有输出(0 V)。
　　2.3 伺服刀塔的原理
　　伺服刀塔从总体上可以分为3大部分，它们分别为：计算机数控系统、伺服驱动装置和刀架，其中，CNC负责发送换刀指令，PMC接收换刀指令后进行逻辑运算与判断；伺服驱动器执行PMC发出的指令并反馈信息给PMC：刀架负责安放加工所需的刀具和具体执行换刀动作。伺服刀塔的原理如图2所示。
3 软件系统设计
　　可编程机床控制器(Programmable MachineController,PMC)是由FANUC数控系统主机中PMC控制模块和外置的I／O模块单元组成。专门用于对机床的控制。在刀塔的控制中，PMC根据CNC、伺服系统以及机床控制的需要。有机地协调它们之间的关系，以达到良好的逻辑控制效果。本次设计中用的接口信号有3类：机床侧-PMC信号；CNC++PMC信号；伺服驱动器-PMC信号。
　　3.1 运行信号波形
　　运行信号时序图说明了刀塔在自动换刀方式下换刀过程中各信号动作的情况。系统新的换刀请求与启动指令之间应该有50 ms的延时。启动指令保持100 ms以上有效。运动到目标位置后，伺服驱动模块将刀架到位信号和锁紧信号反馈给PMC，经PMC确认后，向CNC发出换刀完成信号。具体各信号的动作波形如图3所示。其中Mod.1为自动换刀方式。
　　3.2 PMC控制原理及其软件流程图
　　当CNC发出换刀T指令(TF：F)后，PMC将接收到的T代码指令数据与刀塔当前刀位数据进行比较判别，若一致时．刀塔锁紧检测(PX.Lock：XO001.1=1)，关断伺服驱动器(SVF：YOOOO.2=0)，完成换刀动作(T.FIN：G)；若不一致时，根据目标刀号位置与当前刀号位置，计算出最优路径并接通伺服驱动器发出刀塔松开指令(EV．Unlock：Y000.0=1)，待松开检测接近开关发出松开完成信号(PX.UMock：X)后，令伺服电机转向指令目标位置运动，目标位置到达后，伺服系统将到位信号(ST.INDEX：X)送给PMC，PMC经比较确认后命令刀塔锁紧(EV.Lock=1)。待锁紧检测接近开关发出锁紧完成信号(PX.Lock：X)后，关闭伺服驱动器并发出T代码结束信号(T.FIN：G)送给CNC，CNC在收到T．FIN后，经过系统参数设定的延时，将TF选通信号恢复&0&状态，完成换刀动作，CNC继续执行下一段程序。部分信号地址见表2。具体控制系统流程图如图4所示。
　　本文介绍了伺服刀塔的硬件和软件系统的设计方法．该刀塔采用伺服电机作为驱动元件，利用驱动器进行位置精确控制，不仅简化了刀塔的机械结构，而且提高了转位速度和精度，使其可靠性增强．有效地满足了数控机床对功能部件的要求，广泛应用在中、高档数控车床上，具有较高的工程应用价值。&
Copyright by ；All rights reserved.《刀塔初体验》第102期:在游戏中我如何给队友发信号
视频简介发布于：
《刀塔初体验》第102期:在游戏中我如何给队友发信号
其他相关视频咦！十字路口的红绿灯怎么坏了
用微信扫描二维码分享至好友和朋友圈
赵先生说，另外一个原因和交通管理部门也有一定的关系。出事的这个路口，本来设有信号灯。在有信号灯的时候，一些车辆经过时，都会本能地降低速度，从而有效地降低了事故发生率。但是不知道什么原因，事发那天，该路口的信号灯没有正常工作，不知道是因为停电还是机械出现了故障。作为保障道路交通安全的信号灯，怎么坏了却没有人来维修？按照目前的技术，哪里的信号灯出现了故障，交警应该能够及时掌握，如果及时进行了维修，也许就能避免这起车祸。
原标题：咦！十字路口的红绿灯怎么坏了
前天下午，一辆满载黄沙的工程车行驶至江宁区禄口街道一十字路口时，与另一辆工程车发生猛烈碰撞，导致车体散架，四名驾乘人员被抛出车外，其中一名3岁小孩因伤势太重，不治身亡……事发后，该路口没有正常工作的信号灯引起了人们的注意，这起惨烈车祸与损坏的信号灯是否有直接关系，引起了多方关注。江南时报记者 张旭 实习生 侯震霆两车相撞一死三伤前天下午，记者赶到江宁区禄口街道华商路与将军路路口时，伤员已经被交警送到了医院。但是，现场留下的惨烈景象却仍旧让人触目惊心。记者在现场看到，一辆悬挂安徽牌照的工程车，侧翻在马路中央，整个车厢已经散架，大量石子散落在周围。在马路的另一边，横停着一辆满载黄沙的工程车，车头已经严重变形，大量黄沙又将变形的车头掩埋了一半。两辆车之间的道路上，零配件、水、油渍和血迹清晰可见。交警已经在现场拉上了警戒线，该路口也实施了交通管制。据目击者介绍，事故发生在前天下午3点左右，当时一辆满载黄沙的安徽牌照工程车行驶到该路口，另一辆满载石子的安徽牌照工程车也正好经过这里，由于路口信号灯已经损坏没有正常工作，加上工程车的速度也非常快，没有信号灯约束的两车在快速通过的时候，双方都无法避让，随着一声巨响，两车相撞后，又各自弹回十多米远，倾翻在马路上。目击者说，车祸发生也就一瞬间，等人们反应过来时，车内的驾乘人员已经血肉模糊了。面对突如其来的一幕，经过该路口的市民根本不知道如何是好，直到交警赶到现场，附近居民才一起跑过来帮助交警救人。大约半小时后，被卡在车里的人员才被救了出来，从现场的情况来看，都伤得不轻，其中一名孩子已经失去了知觉。据江宁交警大队相关人员介绍，事发后交警一边疏导交通，一边展开营救，很快四名伤员被送到了同仁医院进行抢救，截至昨天晚上8点，四名伤员三人情况比较稳定，遗憾的是一名3岁的孩子，因为伤势过重，经抢救无效死亡。对于事故原因，警方目前正在做进一步的调查。争议
车祸发生与信号灯损坏是否有关事故发生后，附近居民对这起惨烈车祸的发生提出了一些看法。市民赵先生告诉记者，发生这样的惨剧，有两方面的原因。第一个原因是这些工程车驾驶员本身安全意识淡薄，你只要在一些路口观察一下，就能体会到这些工程车风驰电掣般的速度带来的危险，尤其是在一些道路宽阔、行人稀少的郊区路段，可以用惊心动魄来形容。赵先生说，另外一个原因和交通管理部门也有一定的关系。出事的这个路口，本来设有信号灯。在有信号灯的时候，一些车辆经过时，都会本能地降低速度，从而有效地降低了事故发生率。但是不知道什么原因，事发那天，该路口的信号灯没有正常工作，不知道是因为停电还是机械出现了故障。作为保障道路交通安全的信号灯，怎么坏了却没有人来维修？按照目前的技术，哪里的信号灯出现了故障，交警应该能够及时掌握，如果及时进行了维修，也许就能避免这起车祸。采访中，很多市民都和赵先生的想法一样，认为交管部门没有及时维修损坏的信号灯，加大了事故发生的可能性。家住江宁区禄口街道的袁先生说，他因工作需要，大半时间在郊区道路上开车，经常发现信号灯不灵的情况，有的时候连续好几天没有人过问。他希望交管部门能重视信号灯损坏情况，尤其是郊区路段更为重要。解释
信号灯损坏和车祸发生没有直接关系记者在车祸现场看到，这里的信号灯的确出现了故障，很多过往车辆在此通行时，都显得格外小心。针对这种情况，记者采访了南京交警相关工作人员。据工作人员介绍，南京市已经安装信号灯的路口大约在2000个以上，出现信号灯失灵或损坏有很多原因，毕竟信号灯属于电子产品，而且又处于室外的恶劣环境，出现故障是难以避免的。该工作人员说，目前南京信号灯管理分两部分，这是根据道路情况来定的。如果这条道路已经交付市政管理部门进入正常的道路管养体系，该路段上的信号灯就是由交管局负责维护管理。如果该路段没有进入市政道路管养体系，那该路段上的信号灯将由建设方负责管理，尤其是一些郊区新建道路，很多都是建设部门管理。该工作人员还告诉记者，一些路口的信号灯出现故障，并不是管理部门没有及时维修，而是损坏信息不通畅造成。目前，市区部分路段实行了智能化管理，在智能化管理范围内的路段信号灯出现问题，他们可以及时检测到。而对于郊区和没有进入智能管理体系的信号灯出现问题，管理部门只能靠交警巡逻发现或是市民报警才能解决。导致信号灯没有及时恢复还有一个重要的原因，那就是信号灯的核心部件出了问题，维修需要一定的过程。该人士认为，信号灯是电子产品，随时都有损坏的可能。如果把车祸的发生和信号灯的损坏联系在一起，是不正确的。通过没有信号灯或信号灯损坏的路口，驾驶员该怎么做，在交通法里有明确规定，驾驶员在学驾照的第一天就明白这个道理。 提醒
通过没有信号灯的路口要按照规定行驶路口信号灯出现了故障的时候，经过该路口的车辆相撞，发生车祸导致人员伤亡，事故责任该由谁来承担？就此记者采访了相关法律人士。该人士认为，这起车祸不可能因为该路口的信号灯有问题，而减轻驾驶员所承担的责任。同时该人士也提醒广大驾驶员，在通过信号灯不能正常工作的路口时，一定要按照机动车通过没有信号灯的路口的相关规定行驶。遇到这种情况，驾驶员要减速慢行，注意观察，做到次干道车辆礼让主干道车辆。如果是夜间行驶，还要合理使用车辆灯光，避免危险。该人士还特别强调，一些载重量较大的货车，因为自身重量产生的惯性，遇紧急情况刹车会出现失灵情况，因此，在通过这样的路口时，要提前做好刹车准备，在确保安全的情况下，谨慎驾驶。
用微信扫描二维码分享至好友和朋友圈
04/21 07:02
04/21 07:02
04/21 07:02
04/21 06:49
04/21 11:28
04/13 09:27
04/13 09:27
04/13 09:27
04/13 09:27
04/13 09:28
12/03 09:23
12/03 09:07
12/03 08:12
12/03 08:12
12/03 09:26
09/07 09:38
09/07 09:38
09/07 09:39
09/07 09:39
09/07 09:39
04/26 09:49
04/23 08:47
04/23 08:57
04/23 09:14
04/23 09:22
凤凰新闻官方微信
播放数：124531
播放数：211435
播放数：104787
播放数：229996
48小时点击排行斜车&伺服刀塔调试说明
调试伺服刀架说明
软件版本信息
软件设计：广州数控设备有限公司
软件版本：V1.00
软件备注：GSK218TD-H配伺服刀架专用软件
系统I/O信号连接
系统相关参数设置
系统上电即开始刀塔伺服准备流程，准备就绪后弹出277号报警，提示伺服刀塔没有回零。
消除报警。
选择“机械回零”模式，按“换刀”键执行刀塔原点回归流程。
“自动方式”和“录入方式”下执行T代码，或“手动方式”和“手轮模式“下按“换刀”键，执行换刀流程。
换刀前检查刀塔是否曾原点回归，若刀塔未原点回归，则先执行刀塔原点回归，再进行换刀。
原点回归前检查刀塔伺服准备就绪，若在84号参数设定值内伺服未能就绪则弹出275号超时报警。
伺服回零和换刀过程中，若检查到伺服刀塔ALARM则报警274“伺服刀塔准备未绪”，此时，系统针对刀塔重新伺服准备。
伺服回零和换刀前检测油压是否启动，若没启动油压则报警278“伺服刀塔没开启油压系统”。
6.5流程控制过程中的I/O输入输出控制信息，观察诊断界面
伺服准备就绪
输出M63为1。
输出TLOCK为1。
输出M59为1。
输出M61为0。
检查到T06输入为0后(超时报警)。
输出TLP为1，TLN为1。
检查T01、T&02、T03、T04、T05输入任意一个非0 (超时报警)。
输出TLOCK为0。
刀塔原点回归
输出TLOCK为1。
输出M59为0。
输出M61为1。
检查到T06输入为0后(超时报警)。
延时100ms输出TLP为0，TLN为1。
检查到T01为1，T02为0、T03为1、T04为0、T05为0（超时报警）。
输出M59为1。
输出M61为0。
检查到T06输入为1后(超时报警)。
输出TLP为1，TLN为1。
输出TLOCK为0。
输出TLOCK为1。
输出M59为0。
输出M61为1。
检查到T06输入为0后(超时报警)。
延时100ms输出TLP为1，TLN为0。
检查到T01~T05为所选刀号加以4所对应的二进制位(超时报警)。
输出M59为1。
输出M61为0。
检查到T06输入为1后(超时报警)。
输出TLP为1，TLN为1。
输出TLOCK为0。
系统相关报警信息
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。