数控机床电气系统

1、学习情景五：数控机床电气系统 故障的排除,本学习情景目标,目标1：通过该情景的学习能够掌握数控机床中PLC的工作原理、过程。 目标2:能够熟练使用电气手册排除机床电气故障,教学目标,1.掌握数控机床电气控制系统的基本组成； 2.了解PLC与NC的关系； 3.掌握数控机床电气控制系统的工作流程； 4.掌握查阅电路图的方法； 5.掌握根据电路图排除故障的方法,PLC（Programmable Logic Controller),通常用于设备的自动控制。 2. PLC用于机床的控制，主要是用于机床的外围、辅助电气的控制； 3.PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称之为PMC（progra

2、mmable machine tool controller,第一节 PLC在数控机床中的应用,一、数控机床用PLC介绍,1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中NC部分来完成。 2、实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由PLC来完成的,二、PLC和NC的关系,第一节 PLC在数控机床中的应用,1.外围电路（强电回路）是不能够直接和PLC相互连接的，所以外围电路和PLC相互连接必须要通过中间的继电器回路的转换。 2.进入PLC的必须要转换成弱电信号，用于控制外围电路的必

3、须要把PLC输出的弱电信号转换成强电信号,第一节 PLC在数控机床中的应用,二、PLC和机床外围电路的关系,第一节 PLC在数控机床中的应用,1.内装式（集成式）： 整体设计、信息交换速度快、系统可靠。 2.独立式（外装式）： 独立于NC装置，是能够独立完成功能的PLC。方便扩展、选择余地大,三、PLC在数控机床中的应用形式,第一节 PLC在数控机床中的应用,1、机床侧至PLC： 机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC，输入的地址由PLC程序编制人员自行定义。当然要根据相关规范确定。 2、PLC至机床侧： 根据机床 的配置，以及所需要完成的控制功能。PLC将控制信号输送至机床侧。输出信号的

4、地址也是由程序编制人员自行定义,第一节 PLC在数控机床中的应用,四、PLC和外部的信息交换,3、PLC至CNC： PLC至CNC的信号地址和含义由系统厂商定义完成，程序编制人员之能够根据厂商的定义而不能够增减、删除改变。 4、CNC至PLC： CNC送至PLC的信号可由CNC直接送至PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址均由系统厂商定义,第一节 PLC在数控机床中的应用,四、PLC和外部的信息交换,1、输入采样；PLC扫描读入所有输入端口的信号状态，并将此状态读入到输入映像寄存器中。 2、程序执行；系统读入输入映像缓存区、输出映像缓存区的数据，进行运算并将运算结果输出到输出映

5、像缓存区。 3、刷新阶段；刷新阶段主要是将新的处理结果输出到外部,第一节 PLC在数控机床中的应用,五、PLC在数控机床中的工作流程,1、操作面板的控制 操作面板的控制分为两个部分，一个是系统操作面板的控制一个是机床操作面板的控制,系统面板信号,NC,PLC,机床面板信号,机床,机床面板信号,PLC,机床,系统面板的信号,第一节 PLC在数控机床中的应用,六、PLC在数控机床中的功能,2、机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入PLC，进行逻辑运算。运算的结果用于对机床的控制。 3、输出信号控制，PLC将用于控制的信号经过接口以及外围电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。 4、T

6、功能实现，所谓T功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过PLC实现刀具调用、换刀等一系列功能,第一节 PLC在数控机床中的应用,六、PLC在数控机床中的功能,5、M功能的实现 所谓M功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴 旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等,第一节 PLC在数控机床中的应用,六、PLC在数控机床中的功能,NC,PLC,外围辅助设备,PLC,NC指令,外部反馈,直接控制外部设备,小功率设备,由继电器、接触器等组成的外围电路,辅助设备,第二节 PLC和外围电路的关系,一、PLC对外围电路的控制,1、PLC内部信号和外部信号的对应关系，对于外围电路的控制非常重要

7、。 处理他们的对应关系，主要是依据机床厂上的对于外围电路的设计、功能 的定义以及PLC程序编制工程是对于PLC输入输出接口的分配,2、地址分配：将PLC许可使用范围内的地址，按照一定的规则使其和外部电路 中的信号相对应。也就是一个地址对应着一路信号，也就是地址实际上将内 部信号和外部信号连接起来,第二节 PLC和外围电路的关系,一、PLC内部信号和外部信号的对应,PLC程序编制工程师在编制软件时，通过设置参数、和程序编制时的定义，已经将地址从软件上作了分配。但是，我们在处理外部回路和PLC相连接时，不能够只是靠软件来保证信号的对应关系,PLC内部信号的定义和地址的分配，是和PLC的硬件 接口

8、相对应的。我们在使用PLC时 ，实际上也只能够 通过对硬件的使用和辨识来保证接口使用的确实,第二节 PLC和外围电路的关系,一、PLC内部信号和外部信号的对应,线号,插座上的针脚号,分配的输入地址,实际信号含义标注,实际开关按钮的编号,第二节 PLC和外围电路的关系,二、外部元件和PLC输入信号,PLC,第二节 PLC和外围电路的关系,二、外部元件和PLC输入信号,PLC地址通常由三部分组成： 1、地址类型；2、地址号；3、位号； 如： X 1000.0,地址类型,地址号,位号,位号从07,地址类型由 厂家定义,第二节 PLC和外围电路的关系,三、PLC的地址构成,元器件（号,线号,插槽或插座

9、号,针脚号,PLC输入地址号,机床上实际使用的电气元件的编号,和机床电气元件相连的电缆的线号,电缆汇入的插座、插槽的号码,每一路信号在插座、插槽上的分配号码,每一路信号对应分配的PLC地址,第二节 PLC和外围电路的关系,三、电路图上几种标号的关系,Operation panel,第二节 PLC和外围电路的关系,S37,S36,外部执行元件,控制,PLC输出信号,输出地址,插座或者插头的针脚,外围电路线缆（线号,设备或者元件,中间会通过一些端子排,中间会通过一些端子排,第二节 PLC和外围电路的关系,四、输出信号和受控的执行元件,PLC,一、PLC信号到达受控元件的路径,四、输出信号和受控的执

10、行元件,第二节 PLC和外围电路的关系,二、两种控制方式,1、PLC输出信号直接驱动,PLC输出信号,执行元件,第二节 PLC和外围电路的关系,四、输出信号和受控的执行元件,2、PLC输出信号经过中间继电器、电磁接触器等才能够最终控制 执行元件,二、两种控制方式,输出信号,中间继电器,1.目录 目录的主要内容是：页码、图号、标题,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,2、线号表 说明线缆的走向，线缆在电气图中的位置,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,3、符号描述表 描述所要表达的电气元件的图形符号,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,4、电器柜布置图

11、用来描述每个器件在电气柜中的位置，以及电气柜和 外界相连通的线缆的位置,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,电器柜布置图,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,5、控制回路框图 用于描述整个数控机床控制系统控制流程和各部分之间 的关系,6、各控制单元图。 在数控机床电气控制图中，对完成某一项或者某一类功能的电路作了单独的描述。除此以外，还对每一个重要的零部件的构成做了详细的描述。通过这些单元图（零部件图），我们可以更加详细而透彻的了解整个数控机床电气控制系统的构成,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,第三节 查阅机床电气手册,一、机床电气手册的构成,NC

12、电源供应单元NC POWER SUPPLY UNIT,1、了解数控机床电气控制系统的工作原理； 2、熟练使用机床电气手册维护数控机床电气系统,第四节 查找回路的方法,一、学习查找回路的目的,通过查找冷却液电机运转的控制回路的工作流程，熟悉和掌握使用机床电气手册的方法。 控制冷却液电机运转的的控制的两种方式： 1、程序自动控制（M指令）； NC将M指令译码后送至PLC，经过PLC的运算处理后送出控制信号。 2、手动控制（机床面板上的按钮）； 通过操作机床操作面板上的操作开关，开关信号进入PLC，经过PLC运算后送出控制信号。 其实，这两种方式在PLC送出控制信号以后，都是通过同一个回路来控制冷却

13、液电机的运行,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,二、查找电路图例,第四节 查找回路的方法,1、查找电机控制回路 通过电气手册目录，查找到电机的控制回路,电机控制回路目录,2、查找冷却液电机控制回路 在前面目录所示的页码中，找到电机控制回路，在众多的电机控制回路中，找到冷却液电机控制回路,二、查找电路图例,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,第四节 查找回路的方法,冷却液电机控制回路,2、查找冷却液电机控制回路,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,3、查找控制冷却液电机的接触器线圈的控制回路,接触器线圈控制回路,冷却泵控制,4、查找控制前述接触器的继电器线圈的控制回路,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,继电器线圈控制回路,冷却泵,PLC 输出信号,5、查找控制冷却泵的PLC输入信号。 通过查找目录，找到I/O单元，在I/O单元里找到控制冷却泵的输入信号,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,控制冷却泵的输入信号及外部控制开关,6、查找冷却液控制开关 。 这种控制开关都是集中在操作面板上，所以应该到操作面板上去查找,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,S33,7、小结。 冷却液电机控制流程如下,第四节 查找回路的方法,二、查找电路图例,X1000.2,S33,PLC,Y1004.3,Relay PCB,K2,K2M,冷