2016/11/17 13:22:32
摘要 介绍旋转编码器在加工中心液压刀库位置控制中的应用，包括选型、调整、程序设计等。
关键词 编码器 液压刀库 位置 PLC
中图分类号 TG502.32 文献标识码 B
1．概述
一台卧式加工中心采用西门子840D系统改造后，刀库位置的检测由旋转变压器改为旋转编码器。刀库传动示意见图1。
液压马达带动分度盘通过主驱动齿轮拖动刀链，马达、分度盘每转1圈，刀库转过1个刀套（该刀库共60个刀套）。分度盘控制刀库精确定位，分度臂松开，分度盘高速旋转，刀套接近定位位置时，分度臂夹紧，分度盘改为低速旋转，当分度臂前端落入分度盘定位槽后，将其锁死，此时刀套正好停在定位位置，因此定位槽位置即是刀套精确定位位置，接近开关SL151、SL152检测分度臂松开和夹紧。位置检测轴与主驱动齿轮关联，外接旋转编码器进行刀库计数，刀链完成1个循环（60个刀套），检测轴旋转1周。分度盘、刀库、检测轴旋向均相同。
液压刀库通过PLC控制，实际运行表明，能够确保液压刀库可靠工作。
2．旋转编码器的选择
根据刀库位置的个数选用DC24V、60脉冲/转、有A、B、Z三相信号输出的增量型旋转编码器，接线见图2，正转波形见图3。A、B相作为刀库正、反转的位置检测，Z相作为1号刀套位置标记。A、B相对应每个刀套，刀库高速旋转速度约为2~4个刀套／s，即A、B相信号变化频率＜10Hz，满足PLC扫描周期的要求。
3．旋转编码器的调整
由于分度盘旋转1周=主驱动齿轮旋转1个刀套位置=1个A、B相信号周期，因此需要仔细调整编码器轴的安装角度，确保编码器信号角度和分度盘实际机械角度准确对应。本例中，刀库顺时针为正转，刀号增加、编码器反转，B相超前，刀库逆时针为反转，刀号减小、编码器正转，A相超前。刀库加计数的条件是刀库正转和B相上升沿信号相与，刀库减计数的条件是刀库反转和A相上升沿信号相与，因Z相与A相相位相同，进行刀库回零（刀库自动回到1号刀位，当前刀套号自动置1)操作时，令刀库反转回零。
调整编码器初始轴角，考虑动作的实时性，A、B相信号上升沿位置要尽量领先于凸轮定位槽位置，调整方法是：将刀套转到1号刀位，松开编码器，保持编码器轴和联轴节紧固连接，仔细转动编码器，同时观察PLC输入点信号，当A、B、Z三相信号同时为1时，记下这个位置，暂时紧固编码器。然后左右略微旋转刀库，监控A、B相信号，看其分布是否对称，若不对称，再松开编码器微调之，调整后的A、B相信号在分度盘上的角度分布见图4。
4．程序控制
(1)刀库计数。建立刀库计数的DB块：DB100.DBW0(刀库容量），DB100.DBW2（当前刀套号）。程序设计采用简单的加1减1操作，可进行最大值和最小值处理，保证刀库动作的实时性，计数结果供PLC其他程序块全局使用，部分程序如下。
//刀库反转，计数减1
A I 35.0 //A相信号
FP M 250.0
A Q 49.6 //刀库反转
AN Q 49.7 //刀库正转
JCN L008
L DB100.DBW 2 //当前刀库刀号
+ 一1
T DB100.DBW 2
//T_CURR=0? 判断刀号是否被减到小于1
L DB100.DBW 2
L W#16#0
= =I
JCN L008
L DB100.DBW 0 //刀库容量
T DB100.DBW 2
L008：NOP 0
//刀库正转，计数加1
A I 35.1 //B相信号
FP M 250.2
A Q 49.7 //刀库正转输出
AN Q 49.6 //刀库反转输出
JCN L009
L DB100.DBW 2 //刀库当前刀号
+ 1
T DB100.DB 2
//T_CURR=T_TOTAL?判断刀号是否被加到大于刀库容量
L DB100.DBW 2
L DB100.DBW 0
>I
JCN L009
L W#l6#1
T DBl00.DBW 2
L009：NOP 0
(2)刀库旋转。分为JOG方式下的手动操作，自动回零和找刀。PLC的DB块具有断电保持功能，只要当前刀号正确，不需要每次开机均回零。自动方式下，刀库旋转至离目标刀套差一个刀套位置时，程序关闭高速阀，刀库减速前进，刀库旋转程序流程见图5。
