西门子CPU模块6ES7214-1AF40-0XB0

PLC(Programmable Logic Controller)及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，成为工业自动化的三大支柱之一，在数控加工中心同样发挥的作用，对数控机床的转位或夹紧及刀库的管理等都能很好地控制。其中对刀库的控制管理主要是在刀具库中自动快速、可靠、准确的换刀定位。盘式刀库是加工中心应用广泛的一种刀库形式。小型PLC的I／O点数少，是困扰其在刀库自动选刀控制系统应用的一个难题。

本文以盘式刀库的自动选刀模拟实验系统为基础，应用TRIZ理论对刀库选刀控制系统进行创新设计，研究并提出采用小型PLC控制的自动选刀控制系统。

1 刀库自动选刀机械系统

刀库自动选刀机械系统主要由安装架、电机、模拟刀盘和反射式传感器等组成，如图1所示。电机固定在安装架上，电机选用JSM M36S B1A—G37-D12微型直流制动电机，电机联接驱动刀库盘转动；刀库模拟转盘边沿均匀分布的10个圆孔表示l0个刀位；用反射式传感器采集刀盘转动的位置信号。

本文的刀库自动选刀系统的控制系统为开放式设计，既可以应用单片机，也可应用PLC控制和计算机控制。这里主要探讨基于小型PLC的选刀控制系统设计。以选刀模拟机械系统作为被控制对象，驱动直流电机带动模拟刀盘转动，可以直观的体现自动选刀的每个动作。

图1 刀厍自动选刀机械系统示意图

2刀库自动选刀控制系统分析

2．1 刀库选刀方式

目前加工中心大量使用记忆式的任选方式，该方式将刀具号和刀库中的刀套位置(地址)通过编码识别系统对应地记忆在数控系统的PLC中，无论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着。刀库上的位置识别系统可以检测出每个刀套的位置，使刀具可以任意取出再送回。刀库上还设有机械原点(即取刀口)，使每次选刀时就近选取。本文主要采用记忆式取刀方式，即任意刀座转到传感器都能被判断出其刀座号，传感器所在位置设为取刀口。

2．2 自动选刀控制原则

演示系统的刀库容量为10把刀具，其编号为0—9，沿转盘的周向均匀分布，如图2所示。根据要求，指定刀具自动转至换刀位置(取刀口)。为提高取刀效率，按路径短原则取刀，即要求换刀时按小旋转角(≤1800)转动。“设定取刀号”减去“现值刀号”，如果其值大于5，则确定刀库盘转动的方向为正向，否则反转。例如：设定取刀号为9，现值刀号为3，则9—3=6>5，置正转标志(刀库将正转1440)；若设定取刀号为6，现值为3，则6—3=3