BECKHOFF多通道技术在汽车纵梁生产线上的运用

陈 林，李怀杲，杨慧宇

（江苏金方圆数控机床有限公司，江苏 扬州 225127）

BECKHOFF多通道技术在汽车纵梁生产线上的运用

陈 林，李怀杲，杨慧宇

（江苏金方圆数控机床有限公司，江苏 扬州 225127）

随着现代汽车工业的发展，汽车生产制造技术对新工艺新技术提出了更高要求。本文基于BECKHOFF双通道技术，对加工设备的动作工艺进行改进，可切实有效地实现各轴运转的无缝对接，进一步缩短生产周期，增加企业竞争力。

BECKHOFF；双通道；工作工艺；无缝对接

数控系统的多通道控制技术是高档数控系统的重要功能，在高自动化生产线中有着广泛应用需求。本文着重讲解基于工控机系统的BECKHOFF TWINCAT CNC软件在汽车纵梁生产线上的运用。对包括多通道参数配置、界面显示以及编程控制等问题进行全方位的应用讲解。建立多个CNC通道，让轴根据需求在各通道中通过NC命令来回切换，进行自由插补组合。此功能可最大程度降低衔接段的时间，提高工件的加工效率。

1 汽车纵梁生产线动作简介

图1 纵梁生产线示意图

图2 加工流程图

如图1所示为金方圆公司研发的汽车纵梁生产线示意图，共有7个轴，图中右侧为上料侧，左侧为下料侧。上料侧 X1、U1、W1轴分别为送料轴、上料水平轴和上料垂直轴，下料侧 X2、U2、W2 轴分别为下料轴、下料水平轴和下料垂直轴。主机身为Y轴，可沿Y向运动冲压。上述轴的控制软件为德国BECKHOFFTwincat CNC。该软件可最多控制64根NC轴，8根CNC轴。该生产线动作流程图如图2所示。

2 多通道技术的应用

如图3所示为系统硬件配置图。

图3 系统硬件配置图

2.1 工作原理

如图4所示，HLI层对通道和轴进行物理地址分配，相关内存区域被细分为下述组织结构：

图4 Beckhoff CNC原理图

①带有管理数据的标题区域；

②具有状态信息、控制命令和技术数据的用户数据区。

通道/轴的特定内存区域放大如图5所示。

用户可通过GUI层，以指针方式，将各轴自由分配到所需通道中，进行插补运动、单轴运动、点到点运动等各种控制方式。

2.2 生产线轴运动过程

在X1、X2、Y轴的运动过程中会有三种状态：（1）X1、Y 轴插补；（2）X1、X2、Y 轴的插补；（3）X2、Y轴的插补。

图5 通道和轴内存分配图

（1）X1轴在起始加工阶段，X2轴运动至主机侧进行等待，此阶段的两轴为相向运动，因为目标位置的不同，所以需将其放置于通道一和通道二中分别运行G90 X1_Y_和G90 X2_，X1轴和Y轴走插补运动。

（2）工件运行到参数设定区域后，X2轴进行衔接，此时X2和X1轴为同向运动轴，需将X2轴从通道2中转移至通道1中，将X1和X2轴设置为主从轴。此时只需在通道一中编辑G90 X1_Y_，X1和X2轴进行同步运动。

（3）工件向左侧运行至X1轴死区后，X1和X2轴将打散，各自回到通道1和通道2中，此时X1轴会快速运行至上料位置摄取下一个工件,而X2轴和Y轴在通道2中走插补运动直至工件加工完毕。

2.3 轴的TSM文件配置

如图6所示，由于需要轴在两个通道中相互切换调用，所以需配置Channel_1和Channel_2，轴的初始值可以全部设置成Channel_1。而X2轴在上述状态2中的运动需设置成X1轴的从动轴，所以需在X轴Parameter中设置如图7所示参数。

2.4 通道PLC的编写

在TSM文件中配置通道后，还需在PLC中对通道的方式、状态、手动形式进行编辑和赋值，具体编程如图 8、9、10 所示。

2.5 CNC程序编写

轴在通道中来回切换组合的CNC命令为#AX REQUEST和 #AX RELEASE ALL。#AX REQUEST定义如下：

Mode：通道中需交换轴的初始化；

图6 硬件配置文件

图7 主从轴参数设置

图8 PLC中通道编写

NAM：处理交换轴的名称；

NBR：交换轴的轴号；

IDX：交换轴的子索引号。例：

T2（刀具号）

#AX REQUEST[Z,3,2]（请求轴号为3，子索引为2的Z轴到通道一中进行插补运动）

G90 G00 X100 Y100 Z100（X,Y,Z轴三轴连动）

#AX RELEASE[Z](释放通道中的Z轴)

G90 G00 X200 Y200

M30

#AX RELEASE ALL的定义如下：

#AX RELEASE[ ＜ axis_name ＞{,＜ axis_name ＞}]和#AX REQUEST命令组合使用，释放上述通道中的组合轴。

图10 CNC方式切换编写

3 结语

随着人力成本的增加和生产规模的不断扩张，用户对生产效率和设备自动化程度要求越来越高。我公司基于市场需求趋势利用BECKHOFF CNC系统的开放性和自由性，改变了汽车纵梁生产线的动作流程，使用户相同产品的加工效率提升了30%，同时相对于传统控制系统（FANUC/SIEMENS）降低了设备生产成本，提升了该产品在汽车行业的竞争力。

[1]hli_manual_eng. Industrielle Steuerungstechnik GmbH，2010：10-112.

[2]mds_channel_parameter_eng.Industrielle Steuerungstechnik GmbH，2010：15-32.

Application of BECKHOFF multi-channel technology in the production line for truck beam

CHEN Lin,LI Huaigao,YANG Huiyu
（Jiangsu Jinfangyuan CNC Machine Co.,Ltd.,Yangzhou 225127,Jiangsu China）

With the development of the modern automobile industry,higher requirement for new process and new technology have been put forward to the automobile manufacturing technology.On the basis of BECKHOFF double channel technology,the movement process has been improved to the machining equipment.Thus in this way,the seamless connection of each axis movement has been effectively achieved.The production cycle has been shortened and the competitiveness of enterprise has been enhanced.

BECKHOFF;Double channel;Working process;Seamless connection

TG659

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.020

1672-0121（2017）03-0070-04

2017-01-08；

2017-03-14

陈 林（1981-），男，工程师，从事数控机床自动化控制研发。E-mail：Ye.Jingchun@jinfangyuan.com