l台德国DECKEL公司制造的FP5C型卧式机床因使用年限较长，其控制系统SIEMENS- FANUC SYSTEM 7ME故障率过高而需要进行改造。该机床工作台630mm×630mm，刀库50把刀，要求改造后四轴三联动，四轴全闭环控制，主轴转速****为4 000r／min，换刀时间（刀对刀）约2.5s，换刀快速可靠，刀库为液压马达驱动的链式刀库，运动速度为30m／min，现采用FAGOR8050M数控系统控制。

    尤其值得一提的是其刀具编码的方式不多见，刀具采用两排编码螺钉形成BCD4位数，刀具号****数为9999，用感应开关的输出信号识别刀具号。原来的硬件线路PLC，有一套滤波、整形、光电耦合及译码电路采集16路信号，并检索刀具，控制找刀。现在用系统的内置PLC控制刀库，就出现了新的问题，螺钉宽度约5mm，运动速度为o．5m/s，可知感应输出信号仅仅是一个较窄的脉冲，各路开关的输出时间不可能完全一致，再加上刀库快速运动中的振颤，处理不好，误读刀具号或者来不及处理的情况就会发生。

    刀柄及感应开关如图l所示，刀柄侧西1用来表示个位和十位数，它由1～8孔道和P孔道组成，P孔道为奇偶控制孔道，用来补偿编码螺钉的个数，在此编码螺钉用奇数个数侧面2表示百位和千位数，由9～16孔道组成。

    通常调用刀具有两种编码方法，刀库位置编码法和刀柄编码法，现在大多数加工中心采用前一种，本机床采用后一种，操作者不必了解每个刀具放在刀库中的什么位置，刀具可任意放置，根据需要随时调用，因每把刀柄都编上了代码，系统不需要记忆和跟踪刀具，只要能识别即可。

    刀柄两侧面上的编码螺钉借助于感应开关向控制系统发出信号。

    PLC是一种可编程序的顺序控制器，其控制与硬件线路控制器是完全不同的，它的程序是按由前到后的顺序一步一步执行的，每执行一遍为一个扫描周期，然后又从头开始循环，一般扫描周期可达几十ms，主程序一个周期只能输入／输出一次，按这种时间是无法控制刀库找刀的。数控系统的PLC -般都还有高速扫描程序，一般每隔8～16ms扫描1次。

  用数控系统的波形分析功能观察，感应开关的脉冲宽度最短只几个ms，最长也不过18ms，不采取一定的软硬件措施是不可能得到满意效果的。

    任意选取3个孔道的波形来分析，波形见图2。

    3个上升沿不可能完全一致，3个下降沿也不完全一致，t2期间是信号稳定持续期，上升沿期间，t3为下降沿期间，tl和t3期间读取的信号肯定是错误的，有遗漏的，只有在f期间采集到的数据才是正确的。要让高速扫描程序剔除掉tl和t3期间的值，而保留t2期间的值才行，而且要起码采集两次真实的值，才能保证检索到刀具。

     解决这个问题的原则是要在高速扫描周期内读取到真实的刀具号，滤掉错误的数据，准确无误地使刀库中的刀具定位在换刀位置，完成找刀，为加工中心自动换刀做好准备。

    找刀过程框图见图3。可见，找刀的关键在于刀具编码识别。一开始，没有特别注意这一点，只是简单地将16个开关信号采集进来，进行判别，但是发现有时候找错刀，比如T141找到的可能是T140或T41，甚至Tl，经过分析，采取措施，便迎刃而解。

    (1)尽量缩短高速扫描周期，使采集信号的取样频率加快，但这是有限的，虽然FAGOR PLC中PE棋块的时间理论上无限制，但实际最快也只能8ms（经试验得），试验是否能用2次取样值作比较，2次完全一致才能确认数据有效，否则重读。

    (2)奇偶校验必不可少，经过校验后，能滤除掉不合理的数据，提高取样数据的可靠性。

    (3)以双排孔即2个侧面同时来设定刀具编码，虽然这样，刀具编码个数只有2位，但可靠性整整翻了1倍，等于有了双保险，降低了误读的机会。

    (4)尽量压缩高速程序的执行时间，即****可能地减少高速处理的程序量，做到没有一句是多余的，这样可以缩短整个主程序的扫描周期。

    (5)以检测到上升沿为准而不是只取状态值，去掉了信号上升过程中的波纹，利用DPU指令读取I状态。

    (6)如果有多余的螺钉（比如说千位数不用）可取某一位作为读取的基准时间，这样能滤掉不整齐的上升沿，使它的螺钉稍小一点即可。

    (7)硬件上可考虑加单稳整形电路处理感应开关信号，适当地展宽波形，即将前述tz期间拉长一些，足够做数次采集，反复比较确认数据。

 

   时性要求高的输出控制以及信号采集，特别要注意PLC的顺序扫描特性，高速程序的编制技巧，要采取各种软、硬件措施，保证信号采集的准确无误，这是准确控制的前提。