数控机床故障诊断与维修课件任务三 数控机床冷却PLC程序编写与调试

学习情境一数控系统基本连接与操作2023/5/5任务三数控机床冷却控制PLC程序编写与调试

任务描述

配置为802C系统的数控车床，编写冷却控制程序，用机床控制面板的控制键K7启动或停止冷却，也可以在自动或MDA方式下利用M07或M08启动、停止。在急停、冷却电机过载、冷却液位过低或程序测试等情况下终止冷却输出。任务分析：

数控系统除了对机床各坐标轴的位置进行连续控制外，需要对机床主轴正反转、工件的夹紧、刀具更换、冷却液开关、润滑系统的运行等辅助工作进行顺序控制。顺序控制的信息主要是开关量信号，完成这一控制任务的装置称为可编程控制器（PLC）。要想完成冷却控制程序的编写并调试运行这一任务，首先要查阅相关手册说明书了解PLC在数控机床中的应用形式，学会S7-200编程工具的应用及程序的传输，掌握数控系统中与冷却相关的参数及内部通讯地址，再编制程序，进行调试。

学习任务冷却控制PLC程序编写与调试学习目标了解西门子数控系统S7-200编程工具；掌握数控系统PLC程序的编写方法能力目标会使用PT802V3.1PLC编程工具完成PLC程序的上、下载、程序监控等功能，有效并上载与下载所编程序；会编写数控系统的冷却控制程序会进行程序调试3.1数控机床可编程控制器

可编程序控制器（PLC，ProgrammableLogicController）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。相关知识

可编程控制器定义

可编程控制器的作用

在PLC出现之前，机床的顺序控制是以机床当前运行状态为依据，使机床按预先规定好的动作依次地工作，这种控制方式的实现，是由传统的继电器逻辑电路完成的。这种电路是将继电器、接触器、开关、按钮等机电分立元件用导线连接而成的控制回路，由于它存在体积大、耗电多、寿命短、可靠性差、动作迟缓、柔性差、不易扩展等许多缺点，逐渐被PLC组成的顺序控制系统所代替。现在PLC已成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC（数控系统）和PLC协调配合共同完成数控机床的控制，其中CNC主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等。PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求；控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作，另一方面将一部分指令送往CNC用于加工过程的控制。可编程控制器的类型

用于数控机床的PLC一般分为两类：☆一类是CNC的生产厂家为实现数控机床的顺序控制，而将CNC和PLC综合起来设计，称为内嵌型（或集成型）PLC，内嵌型PLC是CNC装置的一部分☆一类是以独立专业化的PLC生产厂家的产品来实现顺序控制系统，称为独立型（或外装型）PLC内嵌型PLC内嵌型PLC与CNC间的信息传送在CNC内部实现，PLC与机床（MT，MachineTool）间信息传送则通过CNC的输入/输出接口电路来实现。一般这种类型的PLC不能独立工作，它只是CNC向PLC功能的扩展，两者是不能分离的。在硬件上，内装型PLC可与CNC共用一个CPU，也可以单独使用一个CPU。由于CNC功能和PLC功能在设计时就一同考虑，PLC和CNC间没有多余的连线，因而系统在硬件和软件整体结构上合理、实用，性能价格比高，PLC上的信息能通过CNC显示器显示，PLC的编程更为方便，而且故障诊断功能和系统的可靠性也有提高。802D系统属内嵌型PLC，其PLC为S7-200S7-200可编程控制器的编程软件

ProgrammingToolPLC802Version3.1软件是基于STEP7-Micro/WIN32基础上开发的，编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。STEP7编程软件指令树提供所有项目对象和为当前程序编辑器提供的所有指令的树型视图。菜单条分类显示一系列命令。大多数菜单都位于工具条上，菜单条是位于屏幕顶部。工具条分类显示常用命令（用图形化的图标来表示命令），使您可快速地执行命令。交叉引用允许您检视程序的交叉参考和元件使用信息。状态图允许您将程序输入、输出或变量置入图表中，以便追踪其状态。符号表允许分配和编辑全局符号。可以为一个项目建立多个符号表。状态条提供执行软件时的操作状态信息。浏览条显示编程特性的按钮控制群组。在“检视”群组内，有程序块、符号表、状态图、交叉引用、通讯按钮控制。输出窗口在编译程序时提供信息。当输出窗口列出程序错误时，可双击错误信息，会在程序编辑器窗口中显示出错的网络。梯形图编辑包含用于该项目的编辑器的局部变量表和程序视图。如果需要，可以拖动分割条，展开程序视图，并覆盖局部变量表。当在主程序OB1之外，创建子程序时，制表符出现在程序编辑器窗口的底部。可单击制表符，在子程序和OB1之间移动。S7-200可编程控制器的编程语言STEP7-Micro/WIN编程软件提供三种编辑语言编写应用程序：☆梯形图（LAD）☆语句表（STL）☆功能块图（FBD）其中最常用编程语言为梯形图梯形图（LAD）梯形逻辑图简称梯形图,它是从继电器-接触器控制系统的电气原理图演化而来的，是一种图形语言，它沿用了继电器的触点、线圈串并联等术语和图形符号，也增加了一些简单的计算机符号。梯形图程序允许程序仿真来自电源的电流通过一系列的逻辑输入条件，决定是否使能逻辑输出。一个梯形图程序包括左侧提供能流的能量线。闭合的触点允许能流经过并到达下一个元素；打开的触点会阻塞能流。梯形图逻辑易于初学者使用图形表示法易于理解而且全世界通用可以使用STL编辑器显示所有LAD编辑器编写的程序语句表（STL）指令语句表类似于计算机的汇编语言，它是由语句助记符来编程的。不同的机型有不同的语句助记符，但都要比汇编语言简单得多，很容易掌握，也是目前用得最多的编程方法。指令语句表是由若干个指令组成的程序，一般每一条指令又是由操作码和操作数组成。操作码是用助记符表示的，它表明CPU要完成的某种操作：如逻辑运算中的“与”、“或”、“非”；算术运算中的+、-、×、÷；时间或条件控制中的计时、计数、移位、转移等功能。操作数是指助记符对哪个继电器进行操作。编程简单明了，语句少结构类似于电路的串并联方式，容易掌握功能块图（FBD）功能块图以图形方式编辑程序，由通用逻辑门图形组成。它没有梯形图中的触点和线圈，但有与之等价的指令，用盒指令表示。S7-200可编程控制器的编程原则自上向下，自左向右，循环往复。继电器线圈只能使用一次，而作为它的常开常闭触点可多次使用。计时器、计数器使用前要赋值。力求编程简单，结构简化。不存在几条并列支路同时运行的情况。结合此原则根据可编程控制器的语言指令编程。S7-200可编程控制器的编程指令802D系统内嵌式PLC为S7-200（没有标准S7-200的模拟量、通讯等功能），其LAD指令集共有十大类七十条指令：基本二进制指令（8条）计时器计数器指令（4条）比较指令（12条）算术运算指令（11条）逻辑运算指令（12条）增量减量指令（6条）移位指令（6条）赋值指令（5条）数据转换指令（2条）程序控制指令（4条）PLC地址说明操作符说明范围VNC-PLC信号接口T定时器TOtoT15(单位：100ms)T定时器T16toT31(单位：10ms)C计数器C0toC31I数字量输入I0.0to117.7Q数字量输出Q0.0toQ11.7M标志存储器M0.0toM255.7SM特殊状态存储器SM0.0toSM0.6A逻辑累加器AC0toAC1(UDWORD)A算术累加器AC2toAC3(DWORD)特殊位存储器的位定义（只读）特殊标志位说明SM0.0逻辑“1”信号SM0.1第一个PLC周期‘1’,随后为‘0’SM0.2缓冲数据丢失－只有第一个PLC周期为效(‘0’-数据正常,‘1’数据丢失)SM0.3系统再启动：第一个PLC周期‘1’,随后为‘0’SM0.460S脉冲(交替变化：30S‘0’，然后30S‘1’)SM0.51S脉冲(交替变化：0.5S‘0’，然后0.5S‘1’)SM0.6PLC周期循环(交替变化：一个周期为‘0’,一个周期为‘1’)V变量地址的构成操作符数据块号通道号或轴号子区号索引地址V000000000范围（00-99）（00-99）（00-9）（000-999）通过数据块号区分数据分类PLC在CNC中的作用MTPLCNCKVVIQ输入输出3.1西门子数控系统PLC接口信号和地址分配

1、

PLC与NC之间接口地址的结构操作符数据块号通道号或轴号子区号索引地址V000000000范围（00-99）（00-99）（00-9）（000-999）V变量地址的构成通过数据块号区分数据分类V表示的是NC和PLC之间的信息接口2、机床到PLC的输入信号地址（MT至PLC）

X100信号说明X101信号说明车床铣床车床铣床I0.0硬限位X+硬限位X+I1.0刀架信号T1主轴低位到位信号I0.1硬限位Z+硬限位Z+I1.1刀架信号T1主轴高位到位信号I0.2X参考点开关X参考点开关I1.2刀架信号T1硬限位Y+I0.3Z参考点开关Z参考点开关I1.3刀架信号T1Y参考点开关I0.4硬限位X-硬限位X-I1.4刀架信号T1硬限位Y-I0.5硬限位Z-硬限位Z-I1.5刀架信号T1无定义I0.6过载过载I1.6超程释放信号超程释放信号I0.7急停急停I1.7驱动器就绪信号驱动器就绪信号按标准实例程序3、PLC到机床的输出信号地址（PLC至

MT）Q100信号说明Q101信号说明车床铣床车床铣床Q0.0主轴正转主轴正转Q1.0无定义主轴低档输出Q0.1主轴反转主轴反转Q1.1无定义主轴高档输出Q0.2冷却控制冷却控制Q1.2无定义无定义Q0.3润滑控制润滑控制Q1.3电机抱闸释放电机抱闸释放Q0.4刀架正转无定义Q1.4主轴制动主轴制动Q0.5刀架反转无定义Q1.5馈入模块端子T48馈入模块端子T48Q0.6卡盘卡紧卡盘卡紧Q1.6馈入模块端子T63馈入模块端子T63Q0.7卡盘放松卡盘放松Q1.7馈入模块端子T64馈入模块端子T64RRRV25003xxxV25003xxxV25003xxxV25003xxxV25002xxxV16002xxxV27000xxxNCK通道PLC应用程序HMI轴V16001xxxV16000xxxV14000xxxV26000xxxV31001xxxV30000xxxV33001xxxV32000xxxV25001xxxV25000xxxV45002xxxV45001xxxV45000xxxNCK轴V3804xxxxV3803xxxxV3802xxxxV3801xxxxV3800xxxxV3904xxxxV3903xxxxV3902xxxxV3901xxxxV3900xxxxV11000xxxV10000xxxV18000xxxV17000xxxV19000xxx可保持数据区报警激活报警变量辅助功能机床控制面板信号程序控制信号HMI选择信号手轮选择信号轴

控制信号轴

状态信号NCK控制信号方式选择信号通道控制信号PLC参数RWRWRWRWRWRWRWRWRWRWRWRWWRWRWRWRWRRRRRRRRWRWRW4、NC与PLC之间的信息交换（接口）5、机床控制面板区域MCP相关信号地址6、来自NCK的通用的辅助功能（M功能译码M00-M99)急停功能是通过PLC处理由NCK完成实现的！急停功能如何实现的？MTPLCNCKVVIQ输入输出急停功能是如何工作的？急停-NCK急停-PLC急停-MT急停-MT3.2数控机床冷却系统PLC控制

任务实施1、PLC程序

主程序

子程序

程序中使用的