數(shù)控技術(shù)教程第31講第五章數(shù)控機(jī)床用可編程控制器

1、第五章 數(shù)控機(jī)床用可編程控制器第一節(jié) 概述第二節(jié) PLC 的基本工作原理第三節(jié) 順序程序設(shè)計和調(diào)試第五章 第一節(jié)概述一、可編程控制器在工業(yè)中的應(yīng)用二、PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用三、PLC 的規(guī)模一、可編程控制器在工業(yè)中的應(yīng)用 可編程控制器（簡稱 P L C ）是以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)， 綜合了計算機(jī)、 自動化和通信技術(shù)的一種新型工業(yè)控制裝置。 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，采用可編程存儲器， 用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、技術(shù)和算數(shù) 操作等面向用戶的指令， 并通過數(shù)字式或模擬式輸入 /輸出方式控制各種類型的機(jī)器或生產(chǎn)過 程?？删幊炭刂破骶哂泻軓?qiáng)的邏輯運(yùn)算能力，而且

2、PLC 的輸入/輸出接口 適應(yīng)了工業(yè)過程的需要，具有功率放大的功能，可直接帶負(fù)載運(yùn)行， 這就是 PLC 在工業(yè)控制上優(yōu)于普通微型計算機(jī)的地方。 可編程控制器不僅可替代繼電器控制系統(tǒng)， 使硬件軟化， 提高工作可 靠性及系統(tǒng)的靈活性。另外，它還具有運(yùn)算、計數(shù)、調(diào)節(jié)、通信、聯(lián)網(wǎng)等功能，是控制裝置 的一個飛躍。目前，它主要用于有大量的開關(guān)量和有少量的模擬量的控制系統(tǒng)中， 小型可編程控制器用于單機(jī)自動化， 而大型可編程控制器主要用于自 動生產(chǎn)線中。按應(yīng)用類型劃分，可編程控制器的應(yīng)用可分為以下類型：1. PLC 在開關(guān)量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用?？捎脕砣〈^電器控制裝置，還 可以用來取代順序控制和程序控制。2.

3、PLC 在模擬量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過使用數(shù)/模 （ D/A ）和模/數(shù)（A/D ）轉(zhuǎn)換模塊，可編程控制器可以 對模擬量進(jìn)行采集和控制。3. PLC 在分級分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。在分布式控制系統(tǒng)中， PLC 作為單元控制器，在現(xiàn)場對輸入 /輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制。 通過加入通信模塊， PLC 與上級計算機(jī)之間、其他 PLC 之間可實(shí)現(xiàn) 信息的交互，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。二、PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用1. PLC 在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中所起的作用 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中，控制部分分為數(shù)字控制和順序控制兩大部分。 數(shù)字控制部分控制刀具軌跡，而順序控制部分控制輔助機(jī)械動作。輔助機(jī)械動作控制通常稱為強(qiáng)電控制，

4、他以主軸轉(zhuǎn)速 S、刀具選擇T 和輔助機(jī)能 M 為代碼信息送入數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)的識別、處理，轉(zhuǎn) 換成與輔助機(jī)械動作對應(yīng)的控制信號，使執(zhí)行環(huán)節(jié)作相應(yīng)的開關(guān)動 作。機(jī)床強(qiáng)電控制以前所采用傳統(tǒng)的繼電器邏輯，體積龐大、可靠性差、 功耗高、而且只能進(jìn)行簡單的邏輯運(yùn)算。PLC 的相應(yīng)速度比繼電器邏輯快， 可靠性比繼電器邏輯高得多， 并且易于使用、編程、修改，成本也不高； 而與計算機(jī)相比，雖然數(shù)字計算能力差， 但邏輯運(yùn)算功能可處理大力的開關(guān)量且能直接輸出到每個具體的執(zhí) 行部件（這點(diǎn)計算機(jī)作不到，需增加各種接口才行） 。 數(shù)控機(jī)床分為 NC 側(cè)和機(jī)床側(cè)兩大部分。NC 側(cè)包括 CNC 系統(tǒng)的硬件和軟件、與 CNC

5、 系統(tǒng)連接的外部設(shè)備。 機(jī)床側(cè)包括機(jī)床機(jī)械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助 裝置、機(jī)床操作面板、繼電器線路、機(jī)床強(qiáng)電線路等。PLC處于NC與機(jī)床之間，對NC和機(jī)床的輸入輸出信號進(jìn)行處理。PLC 完成各種輔助功能時，首先由 CNC 系統(tǒng)對包含在 CNC 程序中 的各種輔助功能指令進(jìn)行譯碼，將需要有PLC處理的數(shù)據(jù)傳遞給PLC 的存儲器，PLC 將這些數(shù)據(jù)與來自機(jī)床的狀態(tài)信號結(jié)合， 進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理， 生 成控制指令，由 PLC 的輸出裝置經(jīng)過功率放大，通過控制機(jī)床的執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)各 種輔助功能。在機(jī)床電氣控制中，PLC順序控制的任務(wù)隨數(shù)控機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)、 輔助裝置等的不同而有很大差別，

6、主要為：1. 機(jī)床主軸的起停、正反轉(zhuǎn)及主軸轉(zhuǎn)速、倍率控制。2. 機(jī)床冷卻、潤滑系統(tǒng)的接通和斷開。3. 機(jī)床刀庫的起停和刀具的選擇、更換。4. 機(jī)床卡盤的夾緊、松開。5. 機(jī)床自動門的打開、閉合。6. 機(jī)床尾座和套筒的起停、前進(jìn)、后退控制。7. 機(jī)床排屑等輔助裝置的控制。2. 數(shù)控機(jī)床用 PLC 的分類數(shù)控機(jī)床用 PLC 可以分為兩類：內(nèi)裝型( Builit-in Type )PLC獨(dú)立型( Stand-alone Type)PLC(1) 內(nèi)裝型PLC內(nèi)裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC與NC間的 信號傳送在 CNC 裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。PLC 的輸入輸出信號通過 CNC 的輸入輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號傳

7、遞內(nèi)裝型PLC特點(diǎn)：(1) 內(nèi)裝型PLC實(shí)際上是CNC裝置帶有PLC的功能，一般作為 一種基本的或可選的功能提供給用戶。(2) 在系統(tǒng)的具體機(jī)構(gòu)上，內(nèi)裝型 PLC與CNC共用CPU,也可 單獨(dú)使用一個 CPU。PLC單獨(dú)使用一個CPU，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)控制和順序控制的并行處理， 提高 CNC 系統(tǒng)的工作效率,也為機(jī)床輔助功能的擴(kuò)充提供了方便。(3) 采用內(nèi)裝型PLC結(jié)構(gòu)，CNC系統(tǒng)可以具有某些高級的控制功 能，從而控制機(jī)床更方便、靈活。內(nèi)裝型 PLC 機(jī)構(gòu)使用 CNC 系統(tǒng)具有更高的性能價格比， 絕大多數(shù)全 功能CNC系統(tǒng)都具有內(nèi)裝型PLC結(jié)構(gòu)。(2) 獨(dú)立型PLC獨(dú)立型PLC獨(dú)立于CNC裝置，具

8、有完備的硬件 和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)的裝置。獨(dú)立型 PLC 特點(diǎn)：( 1 )獨(dú)立型 PLC 具有基本功能： CPU 及其控制電路、 系統(tǒng)程序存 儲器、用戶程序存儲器、 輸入輸出接口電路和編程器等外部設(shè)備通信 的接口及電源等。( 2)獨(dú)立型 PLC 一般采用搭積木式模塊化機(jī)構(gòu)或籠式插板結(jié)構(gòu)， 各功能短路都做成獨(dú)立的模塊或印刷電路板， 具有安裝方便、 易于擴(kuò) 展功能和變更等優(yōu)點(diǎn)。(3) 獨(dú)立型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可以通過I/O模塊或插板的增減 靈活配置。專為FMS、工廠自動化而開發(fā)的獨(dú)立型 PLC具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、 通信和診斷功能，用于單元控制器。3. PLC 在數(shù)控機(jī)床中的接口信

9、號及其配置方式在數(shù)控機(jī)床中， PLC 完成順序控制的功能。 順序控制是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，以 CNC 和機(jī)床各行程開關(guān)、傳 感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號狀態(tài)為條件，并按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序和諸如主軸的起停、換向，刀具的更換， 工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行控制。PLC與CNC之間及PLC與機(jī)床之間信息的多少，主要根據(jù)數(shù)據(jù)機(jī)床的控制要求設(shè)置。PLC 的接口信號主要有：1. PLC給CNC的信號。主要有機(jī)床各坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)信號，M、S、T功能的應(yīng)答信號等。2. PLC向機(jī)床傳遞的信號。主要是控制機(jī)床執(zhí)行件的執(zhí)行信號，如電磁鐵、交 /直流電機(jī)、接觸 器、繼電器的動作信號及確保機(jī)床各運(yùn)動部件的信號和故障指示。3. 機(jī)床給 PLC 的信號。主要有機(jī)床操作面板上各開關(guān)、按鈕的信號， 以及各部件的限位開關(guān)等保護(hù)裝置、 主軸伺服保護(hù)狀態(tài)監(jiān)視信號和伺 服系統(tǒng)運(yùn)行裝備等信號。PLC 在 CNC 機(jī)床系統(tǒng)中有三種不同的配置方式。第一種是PLC在機(jī)床一側(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，這時 PLC有（ M+N ）個輸入輸出 I/O 點(diǎn)。第二