引言

    随着制造业无人化的发展，刀具管理自动化的需求变得尤为突出。目前，刀具的选择与安装大部分仍然依靠手工来完成，而且对于机床来说，还希望得到刀具的其他信息，如刀具寿命、刀具尺寸等。目前，刀具信息中很多都是由操作人员输入机床的，很显然，在同时输入多把刀具信息时，容易产生错误。如果某人在机床刀库中放错了一组刀具，就将造成企业的损失。一个理想的系统应该是可以在无人干预的情况下稳定、可靠地工作，提高经济效益。

    本文所述的刀具自动识别系统，将射频技术与西门子数控系统刀具管理模块相结合。其主要功能有二，一是实现刀具信息的自动传输，避免人工操作的错误，从而实现刀具的自动识别；二是实现刀具寿命信息更新。

1 系统分析与设计

    1．1 系统设计

    本文所述刀具自动识别系统由刀具、对刀仪、数控加工中心和射频识别设备构成。数控加工中心为沈阳机床厂某系列铣车复合加工中心，它使用的是Siemens840D数控系统。射频设备使用的是BALLUFF BIS C系列产品，处理器为BIS C-600-007-650-00-KLl型号，读写探头为BIS C-300型号，编码块为BIS C-122—04／L型号。编码块存储类型为EEPROM，最多可存储511字节数据。在本文中，只使用编码块的前18个字节存储数据，数据在编码块中的存储地址如表1所示。编码块读写操作指令语句首字母代表此语句的功能，如表2所示。

表1 数据在编码块中的存储位置

表2 射频处理器操作指令

    1．2系统工作流程

    射频编码块是刀具信息的载体，在刀具被拿到对刀仪处进行对刀之前，需要将射频编码块安装在刀具刀柄上。之后，将刀具在对刀仪处测出的刀具长度、刀具半径、刀具T号、刀具识别码以及刀寿命信息等，通过射频读写设备，写入射频编码块中。最后，将刀具安装到加工中心，进行工件的加工。系统工作流程如图1所示。

图1 刀具自动识别系统工作流程

2 系统功能实现

    本文所述刀具自动识别系统主要包括两个功能模块：数据转换模块和PLC监控模块。数据转换模块主要是利用RS232串口实现数据在射频设备和数控系统之问的传递。加工中心换刀时，PLC监控模块发送触发信号给数据转换模块，更新射频编码块内存储的刀具寿命信息。系统功能模块视图如图2所示。

图2 系统功能模块

    2．1 数据交换模块

    本文所述数据转换模块的串口通信软件主要应用Visual Basic 6．0(以下简称VB)进行编制。VB运用MSComm进行串口通信，DDE进行数据交换。DDE中的Linkitem属性与Linktopic属性结合使用，确定服务器应用程序与客户控件的完整数据链接。在DDE的各个属性中，LinkMode、Linktopic与Linkitem这三个属性的设置如下：

    LinkMode：

    Automatic(数据从射频编码块读出时)

    Manual(数据写入射频编码块时)

    Linktopic：NCDDE f NCU840d

    Linkitem：变量名称

    上述Linkitem的变量名是根据系统传递的数据在

    西门子840D数控系统刀具管理模块中表示的系统变量进行设置的。本文所使用的6个系统变量如表3所示，其中寿命信息的单位均为分钟。

表3 各数据的变量名

    MSComm控件是VB 6．0中的一个ActiveX控件，其提供了两种处理通信的方式：一种为事件驱动方式，另一种为查询方式。该控件常用属性和方法有：Commport(设置或返回串口号)、Setting(以字符串的形式设置或返回串口通信参数)、Portopen(设置或返回串口状态)、InputMode(设置或返回接收数据的类型)、Output(设置或返回发送缓冲区中等待计算机发送的字符数)、CommEvent(依据产生事件和错误，MSComm控件为CommEven属性赋不同的代码，同时产生OnComm事件)等。

    VB中，利用MSComm控件实现串口通信，发送命令主要程序语句如下：

    MSeomml．CommPort=1

    MSComml．OutBufferCount=0

    MSComml，Output=命令

    MSComml．InBufferCount=0

    接收数据主要程序语句如下：

    Dim lnbyte() As Byte

    Select Case MSComml．CommEvent

    Case comEvReceive

    Inbyte=MSComml．Input

    Case comEvSend

    End Select

．2 PLC监控模块

    PLC监控模块的建立主要是为了解决刀具寿命更新的问题。机床加工过程中需要换刀时，便更新一次刀具编码块内存储的刀具寿命信息。加工中心换刀过程分为两部分，一是通过Txx代码选刀，二是通过M代码(通常M06)机械手换刀。当执行Txx代码时，机床执行换刀准备动作；当执行M06代码时，机床执行换刀动作。这个过程在PLC中的状态变化如表4所示。

表4 PLC状态描述

    PLC监控模块实时监控DB72．DBX0，0以及DB72．DBX4．2这两个位的值的变化。当DB72．DBX0．O以及DB72．DBX4．2同时为1时，将触发信号发送给数据转换模块，再通过数据转换模块将射频编码块的写操作命令发送给射频处理器，将数控系统变量中的数据写入射频编码块，进行刀具寿命信息的更新。

3 系统功能展示

    本文所述串口通信软件安装在加工中心数控系统中，通过帛口通信技术，从而将射频编码块中的数据显示在机床操作面板上。如信息有错误，工人可以直接在软件界面中进行修改。待数据确认无曝后，工人可点击界面上的“WriteToNCK”键，即将这些信启、写入相对应的数控系统变量中。这样的一个可视化界而，使得操作人员在装刀时可对所使用刀具的正确性进行一次判断，从而避免装刀错误，实现刀具自动识别。图3所示为软件操作界面。

图3 系统功能展示

4 结语

    本文将射频识别设备与西门子数控系统相结合，实现了刀具信息在数控系统与射频设备间的传递、刀具的自动识别以及刀具寿命的更新，防止人工操作的错误，降低了辅助加工时间，提高了加工的自动化程度和生产效率。

    在本文的基础上，可开发基于射频技术的刀具管理系统，建立刀具管理数据库，对刀具在生产线外进行离线管理，例如库存管理、采购管理等。此外，还可进行刀具在线管理，将刀具在生产线的使用情况进行实时监控。将本文所述刀具自动识别系统与刀具管理系统相结合，必将进一步提高企业生产自动化水平和生产效率。