企业数控设备DNC系统的实施与应用

4.2 数控设备数据采集的选择条件和方法


数控机床的加工数据信息有很多种，比如设备报警信息、主轴转速信号、机床启动信号、冷却运行信号等等，在这些信号中，我们选择设备报警信息信号和操作者实际加工零件状态的信号进行具体操作。

现场的数控机床有很多种，所采用的数控系统也不统一，例如西门子系统、FANUC系统、NUM系统等，在这些机床及数控系统中，这些信号都具备提供给MES软件的条件，但通过分析比较可以发现，有些信号比如液压、润滑、冷却信号在有些特殊零件的加工中无法采集；还有主轴转速信号，在某些非加工状态时也有可能转动，所以也不能使用。只有设备报警信息信号和加工循环启动信号在各个机床及系统上都是必备的功能，也符合数据采集的选择条件，所以决定采用设备报警信息信号和加工循环启动信号提供给MES软件。

设备报警信息信号的采集是从机床I/O口取24V信号，提供给串口服务器，通过网口送给局域网交换机，经过DNC服务器传给联网的计算机。操作者实际加工零件状态的信号，应首先采集数控机床循环启动加工零件的开始信号，其次采集数控机床循环启动加工零件的结束信号，这样MES软件才能计算出加工时间。举例说明机床加工时间信号的采集过程，以西门子840D系统来说明这个信号的确认方法，对于SIEMENS840D系统来说，在加工时需要按“循环启动”（NC Start）键启动加工程序，结束时按“循环停止”（NC Stop）键停止当前的执行程序，这两个信号在西门子系统中都是脉冲信号，控制面板与系统采用MPI总线通信，无法满足DNC数据采集器的工作要求条件。但西门子标准面板上按键“NCStart”下面对应着一个指示灯，按键“NCStart”按下时指示灯亮，表示加工程序开始运行，并且常亮直至“NC Stop”被按下，灯熄灭，表示加工结束，可以直接取这个信号状态来给数据采集器使用。数据采集器需要24V状态，这可以通过西门子PLC发出此信号，方法是通过梯形图编程提取“NC Start”灯的信号，再通过PLC模块供给数据采集器24V信号。

4.3 数控设备数据采集信号的处理方案

对数控机床加工时间信号处理，西门子标准操作面板的按键与指示灯接口地址号都有固定的，利于系统NCK与PLCS7-300通讯，参照西门子系统手册可以查到对应的地址，下面以铣床版来说明控制信号的编程方法。

首先查阅西门子（铣床版）机床控制面板接口信号表（如图3），找到我们需要的信号“NC Start”即循环启动指示灯的地址为：字节QB n+1,位5,n由各个机床按实际编写的PLC程序确定，各个机床都不相同，以一台五坐标加工中心为例，参照这台机床的原始PLC程序可以确定n为0,则“NC Start”灯的输出信号地址为Q1.5,在S7-300上需要找到一个输出空位地址，比如为Q70.1,则可以在机床的原PLC程序上加上一段语句：

A Q1.5

=Q70.1

这样就可以实现在P L C 模块上地址Q70.1输出24V信号，使用西门子Step7软件修改梯图。数控机床的梯形图包括很多功能块，在允许的功能块加上加一段语句即可实现24V信号的输出，比如此数控机床可写在FC103功能块里。此外在程序上还可以加上更为准确的一些约束条件，例如主轴启动信号（Q3.2）等，程序就可以写为：

A Q1.5

A Q3.2

=Q70.1

这样能使监控的零件加工时间信号更为准确。

对数控机床报警停机信号的处理，同样在S7-300上找到一个输出空位地址，选定空位地址Q70.2,数控机床报警灯PLC地址Q1.0,程序就可以写为：

A Q1.0

=Q70.2

同样使用西门子Step7软件对梯图进行修改处理。将在西门子840D数控系统的PLC程序重新改写完成后，上传到数控系统里，并进行正确的电气联接，就可以进行零件的加工状态和机床报警停机在线实时监控。