引言

    隨著制造業(yè)無人化的發(fā)展，刀具管理自動化的需求變得尤為突出。目前，刀具的選擇與安裝大部分仍然依靠手工來完成，而且對于機床來說，還希望得到刀具的其他信息，如刀具壽命、刀具尺寸等。目前，刀具信息中很多都是由操作人員輸入機床的，很顯然，在同時輸入多把刀具信息時，容易產(chǎn)生錯誤。如果某人在機床刀庫中放錯了一組刀具，就將造成企業(yè)的損失。一個理想的系統(tǒng)應該是可以在無人干預的情況下穩(wěn)定、可靠地工作，提高經(jīng)濟效益。

    本文所述的刀具自動識別系統(tǒng)，將射頻技術(shù)與西門子數(shù)控系統(tǒng)刀具管理模塊相結(jié)合。其主要功能有二，一是實現(xiàn)刀具信息的自動傳輸，避免人工操作的錯誤，從而實現(xiàn)刀具的自動識別；二是實現(xiàn)刀具壽命信息更新。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計

    1．1 系統(tǒng)設(shè)計

    本文所述刀具自動識別系統(tǒng)由刀具、對刀儀、數(shù)控加工中心和射頻識別設(shè)備構(gòu)成。數(shù)控加工中心為沈陽機床廠某系列銑車復合加工中心，它使用的是Siemens840D數(shù)控系統(tǒng)。射頻設(shè)備使用的是BALLUFF BIS C系列產(chǎn)品，處理器為BIS C-600-007-650-00-KLl型號，讀寫探頭為BIS C-300型號，編碼塊為BIS C-122—04／L型號。編碼塊存儲類型為EEPROM，最多可存儲511字節(jié)數(shù)據(jù)。在本文中，只使用編碼塊的前18個字節(jié)存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在編碼塊中的存儲地址如表1所示。編碼塊讀寫操作指令語句首字母代表此語句的功能，如表2所示。

表1 數(shù)據(jù)在編碼塊中的存儲位置

表2 射頻處理器操作指令

    1．2系統(tǒng)工作流程

    射頻編碼塊是刀具信息的載體，在刀具被拿到對刀儀處進行對刀之前，需要將射頻編碼塊安裝在刀具刀柄上。之后，將刀具在對刀儀處測出的刀具長度、刀具半徑、刀具T號、刀具識別碼以及刀壽命信息等，通過射頻讀寫設(shè)備，寫入射頻編碼塊中。最后，將刀具安裝到加工中心，進行工件的加工。系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

圖1 刀具自動識別系統(tǒng)工作流程

2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

    本文所述刀具自動識別系統(tǒng)主要包括兩個功能模塊：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和PLC監(jiān)控模塊。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊主要是利用RS232串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)在射頻設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)之問的傳遞。加工中心換刀時，PLC監(jiān)控模塊發(fā)送觸發(fā)信號給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，更新射頻編碼塊內(nèi)存儲的刀具壽命信息。系統(tǒng)功能模塊視圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

    2．1 數(shù)據(jù)交換模塊

    本文所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的串口通信軟件主要應用Visual Basic 6．0(以下簡稱VB)進行編制。VB運用MSComm進行串口通信，DDE進行數(shù)據(jù)交換。DDE中的Linkitem屬性與Linktopic屬性結(jié)合使用，確定服務器應用程序與客戶控件的完整數(shù)據(jù)鏈接。在DDE的各個屬性中，LinkMode、Linktopic與Linkitem這三個屬性的設(shè)置如下：

    LinkMode：

    Automatic(數(shù)據(jù)從射頻編碼塊讀出時)

    Manual(數(shù)據(jù)寫入射頻編碼塊時)

    Linktopic：NCDDE f NCU840d

    Linkitem：變量名稱

    上述Linkitem的變量名是根據(jù)系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)在

    西門子840D數(shù)控系統(tǒng)刀具管理模塊中表示的系統(tǒng)變量進行設(shè)置的。本文所使用的6個系統(tǒng)變量如表3所示，其中壽命信息的單位均為分鐘。

表3 各數(shù)據(jù)的變量名

    MSComm控件是VB 6．0中的一個ActiveX控件，其提供了兩種處理通信的方式：一種為事件驅(qū)動方式，另一種為查詢方式。該控件常用屬性和方法有：Commport(設(shè)置或返回串口號)、Setting(以字符串的形式設(shè)置或返回串口通信參數(shù))、Portopen(設(shè)置或返回串口狀態(tài))、InputMode(設(shè)置或返回接收數(shù)據(jù)的類型)、Output(設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)中等待計算機發(fā)送的字符數(shù))、CommEvent(依據(jù)產(chǎn)生事件和錯誤，MSComm控件為CommEven屬性賦不同的代碼，同時產(chǎn)生OnComm事件)等。

    VB中，利用MSComm控件實現(xiàn)串口通信，發(fā)送命令主要程序語句如下：

    MSeomml．CommPort=1

    MSComml．OutBufferCount=0

    MSComml，Output=命令

    MSComml．InBufferCount=0

    接收數(shù)據(jù)主要程序語句如下：

    Dim lnbyte() As Byte

    Select Case MSComml．CommEvent

    Case comEvReceive

    Inbyte=MSComml．Input

    Case comEvSend

    End Select

．2 PLC監(jiān)控模塊

    PLC監(jiān)控模塊的建立主要是為了解決刀具壽命更新的問題。機床加工過程中需要換刀時，便更新一次刀具編碼塊內(nèi)存儲的刀具壽命信息。加工中心換刀過程分為兩部分，一是通過Txx代碼選刀，二是通過M代碼(通常M06)機械手換刀。當執(zhí)行Txx代碼時，機床執(zhí)行換刀準備動作；當執(zhí)行M06代碼時，機床執(zhí)行換刀動作。這個過程在PLC中的狀態(tài)變化如表4所示。

表4 PLC狀態(tài)描述

    PLC監(jiān)控模塊實時監(jiān)控DB72．DBX0，0以及DB72．DBX4．2這兩個位的值的變化。當DB72．DBX0．O以及DB72．DBX4．2同時為1時，將觸發(fā)信號發(fā)送給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，再通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將射頻編碼塊的寫操作命令發(fā)送給射頻處理器，將數(shù)控系統(tǒng)變量中的數(shù)據(jù)寫入射頻編碼塊，進行刀具壽命信息的更新。

3 系統(tǒng)功能展示

    本文所述串口通信軟件安裝在加工中心數(shù)控系統(tǒng)中，通過帛口通信技術(shù)，從而將射頻編碼塊中的數(shù)據(jù)顯示在機床操作面板上。如信息有錯誤，工人可以直接在軟件界面中進行修改。待數(shù)據(jù)確認無曝后，工人可點擊界面上的“WriteToNCK”鍵，即將這些信啟、寫入相對應的數(shù)控系統(tǒng)變量中。這樣的一個可視化界而，使得操作人員在裝刀時可對所使用刀具的正確性進行一次判斷，從而避免裝刀錯誤，實現(xiàn)刀具自動識別。圖3所示為軟件操作界面。

圖3 系統(tǒng)功能展示

4 結(jié)語

    本文將射頻識別設(shè)備與西門子數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了刀具信息在數(shù)控系統(tǒng)與射頻設(shè)備間的傳遞、刀具的自動識別以及刀具壽命的更新，防止人工操作的錯誤，降低了輔助加工時間，提高了加工的自動化程度和生產(chǎn)效率。

    在本文的基礎(chǔ)上，可開發(fā)基于射頻技術(shù)的刀具管理系統(tǒng)，建立刀具管理數(shù)據(jù)庫，對刀具在生產(chǎn)線外進行離線管理，例如庫存管理、采購管理等。此外，還可進行刀具在線管理，將刀具在生產(chǎn)線的使用情況進行實時監(jiān)控。將本文所述刀具自動識別系統(tǒng)與刀具管理系統(tǒng)相結(jié)合，必將進一步提高企業(yè)生產(chǎn)自動化水平和生產(chǎn)效率。