PLC在数控机床上的应用.pdf

1、第 2卷 第 2期 2 0 0 2年 6月 南 京 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报 J o u rna l o f N a n j i n g I n s t i t u t e o f I n d u s t r y T e c h n o l o g y V0 1 2， No 2 J u n ， 2 O O 2 P L C在 数 控 机床 上 的应 用 夏 燕 兰 ( 南京 工业职 业技 术 学院机械 工程 系，江 苏 南京2 1 0 0 1 6 ) 摘 要 ：可编程控 制 器广泛 应 用 于数 控机 床 等 工业控 制 中 ，本 文 主要 介 绍 了可编 程 控 制 器的 工 作

2、 原理 、功 能 以及 与数 控 机床 外部 设备 之 间的 信 息交换 ，并 以我 院设 计 的 C K 1 6 0数 控 车 床 为例说 明其 应 用 关 键词 ：可编 程控 制 器 ；数 控机 床 ：换 刀 中图分 类 号 ：T G 6 5 9 文献标 识码 ：A 文章 编号 ：1 6 7 l 一4 6 4 4 ( 2 0 0 2 )0 2 ( x ) l 6 0 3 App l i c a t i o n o f t h e Pr o gr a mm a bl e Lo g i c Co nt r o l l e r i n CNC M a c h i n e To o l XI A

3、Ya l l l a n ( Na n fi n g I n s t i t u t e o fI n d u s t r y a n d T e c h n o l o g y ，N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 ，C h i n a) Abs t r a c t ：P rog r a mma bl e t g i c Co nt rol l e r i s wi d e l y u s e d i n i n d u s t ria l c o nt r o l ，s u c h a s CNC ma c h i n e t o o l e t cTh i s p a p

4、 e r i n t r o d u c e s t h e p rinc i p l e a n d the f u nc t i o n o f the Prog r a mma bl e c Co n t rol l e r ， i n t r o du c e s i n f o r ma t i o n e x c h an g e wi t h o ut e r de v i c e s o f CNC ma c h i ne t oo l an d i l l us t r a t e s i t s a p p l i c a t i o n i n th e CK1 6 0

5、CNC l a the o f o u r i n s t i t u t e Ke y wo r d s P LC；CNC ma c h i n e t oo l ； Too l e x c h a n g e 1 引言 目前 ，可编程控 制器( P L C)广泛 应用 于数 控机床 等工业控制 中。数 控机床 的控制部分可分 为数字控制 和顺 序控制两部 分 ，数字控制部分包 括 对 各 坐 标 轴 位 置 的 连 续 控 制 ，而顺 序 控 制 包 括 对主轴正 反转和启动 停止 、换 刀 、卡盘夹紧和 松开 、冷却 、尾架 、排屑 等辅助 动作的控制 。现 代数控机 床采 用 P L

6、C代 替 继 电器 控 制 来 完成 逻 辑控制 ，使 数控 机床 结构 更 紧凑 ，功 能更 丰 富 ， 响应速 度和可靠 性大大提 高。 我 院 为 更 好 地 贯 彻 理 论 联 系 实 际 的 教 学 思 想 ，加 强实验室建设 和专业建设 ，在吸收 国外先 进技术 的基础上 ， 自行设 计制造 了小规格 全功能 C K 1 6 0数 控 车 床 。该 数 控 车 床 采 用 日本 F A N U C 公司 的 P O WE R MA T E 0数控 系统 ，配 置 全数 字 交流伺 服装置 ，主轴采用进 口变频器控制 ，数控 系统 内置 P L C ，功 能指 令 强 ，使用 方便

7、、灵 活 、 收 稿 日期 ：2 0 o 2 0 3 0 6 作 者简 介 ：夏燕 兰( 1 9 6 4 一 ) ，女 ，四 I l 遂 宁人 ，南 京工业 职 业技术 学 院副 教授 、高级 工程 师 ，工学 学 维普资讯 第 2卷第 2期 夏 燕 兰 ：P I E在数 控 机床 上 的应 用 1 7 用户 易懂 。 现以 C K 1 6 0为 例 ，说 明 P L C在 数 控机 床 上 的应用 。笔 者 承担 了此 项 目中 C N C电气 控 制部 分 的设计 和调试工 作。 2 P L C的 工 作 过 程 P L C是 一种数字运算 操作 的 电子 系统 ，专 为 在工 业环境下应

8、用 而设计 。它采 用 了可编程序 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 的指 令 ，并 通 过 数 字 式 和 模 拟 式 的输 入 和输 出 ，控 制 各 类 机 械 的 生 产 过 程 。 P L C的工 作 过 程 即是 C P U对 用 户 程序 循 环 扫 描 并 顺 序 执 行 的 过 程 对 用 户 程 序 的执 行 主要 按 三 个 阶段 进 行 1 )输入采 样 以扫 描方 式顺 序读 人 所 有输 入 信 号 的状 态 ，并 将 此 状 态 存 人 输 入 映 象 寄 存 器 中 在 程 序 执

9、 行 阶 段 和 输 出刷 新 阶 段 中 ，输 入 映 象寄存器 中 的 内容 不 会 随 着 实 际信 号 变 化 而 变 化 。 2 )程 序 执 行 阶 段 程 序 执 行 按 从 上 到 下 、 从左到右 的顺序 对每条指 令进行扫描 ，并从输入 映象寄存 器 中和 输 出映 象 寄存 器 中读 取 有关 数 据 ，然后进行 相应 运算 ，运 算结果重新存人输 出 映 象 寄 存 器 中 。 3 )输 出刷新 在 所 有 指令 执行 完 后 ，输 出 映象寄存 器 中所有 输 出继 电器 的状 态( 接通 断 开)在输 出刷新 阶段转存 到输 出锁存器 中，通过 一 定 方 式 输

10、出 ，驱 动 外 部 负 载 。 3 P L C与 数 控 机 床 外 部 设 备 的信 息 交换 P L C 、系统和机床 三 者之 间 的信 息 交换包 括 如下 四部 分 ： 1 )机 床 至 P L C 机床 侧 的开 关 量 信 号通 过 P L C输 入接 口送 至 P L C中，除 r极 少 数 信 号外 ，绝 大 多数 信 号 的含 义 及 所 占 用 P I E 的 地 址( X 地 址 )均 可 由 P L C程 序 设 计 者 自行 定 义 。 2 )P L C至 机 床 P L C控制机床 的信 号通 过 P L C的输 出接 口送 到机床侧 ，所有开关量输 出信 号的

11、含义及 所 占用 P L C的地址( Y地址 )均 可由 P L C程序设 计者 自 行 定义 。 3 )系统 至 P L C 系统发 出控 制信号输入 至 P L C，所 有信号 的 含义及 P L C的地址( F地址 )均 由系统 制造 商确 定 ，P L C编程者 只可使用 ，不可更改 。 4 )P l J C至 系 统 P L C输 出控制信 号到系统 ，所有信 号 的含 义 及 P L C的地址( C地址 )均 由系统 制造 商确 定 ， P L C编 程者只 可使用 ，不 可更改 。 4 P L C在 数 控 机 床 中的功 能 1 )操 作 面 板 的控 制 操 作 面板 分 机

12、 床 操 作 面 板 和 系统 操 作 面 板 。 机 床 操 作 面板 上 的 控 制 信 号 直 接 送 人 P L C， 系 统 操 作面板上控制信 号 由系统送 到 P L C，控 制 数控 系 统 的 运 行 。 2 )机 床 外 部 开 关 输 入 信 号 将 机 床 侧 的 开 关 信 号 送 入 P L C，进 行 逻 辑 运 算 。这 些 控 制 开 关 包 括 行 程 开关 、接 近 开 关 、压 力 开 关 等 。 3 )输 出信 号 控 制 P L C输 出 的信号经强 电柜 中的继 电器 、接触 器 、 电磁 阀 、信 号 灯 等 输 出 给 控 制 对 象 。 4

13、)T功能实 现 系统送 出 T代码指令给 P L C，经 过译 码 ，在 数据表 内检索 ，找到 T代码指定 的刀号 ，并 与现 行 刀号进行 比较 ，如果不符 ，发 出换 刀指令 ，刀 盘换刀 ，到位停 止 ，系统发出完成信 号。 5 )M功 能实现 系统送 出 M代码 指令 给 P L C，经过译 码 ，输 出控 制信号 ，控制 主轴 正 反转 和启动 停止 、卡 盘 的夹紧和松开 、冷却液 的开关等 。M 功能完成 时 ，系统发 出完成信 号。 5 应 用 举 例 下面是 P L C在 C K1 6 0数 控 车 床六 工 位 数 控 刀 盘上 的 应 用 ： 维普资讯 l 8 南 京

14、工 业 职 业技 术 学 院 学 报 第 2卷第 1 期 系统送 出 T代 码 指 令( T O OT 3 I二进 制代 码 ) ，经 T M F时 间 ( 参 数 设定 ) ，发 出 T代 码读 指令 信号 T F ，P L C读 入 T代 码 ，译码后 ，找到 T 代码 指定 的刀 号 ，并与现行 刀号进行 比较 ，如果 不符 ，刀盘正转换 刀 ，到位 反转 1秒锁紧 ，换 刀 停止 ，系统发 出完成 信号 。换 刀梯形 图如 图 l 所 图 1换刀 梯 形 图 当前 位 置 传 送 刀位 苻台 检 验 到位 示 。 梯形图 中的功能指令 MO V E用 于逻辑乘后数 据 转移 ，屏蔽二进 制数据 的高四位 ，完成 刀具当 前位置 的传 送 ；C O I N用 于刀具符 合 检查 ，完成 目标刀 号 与 当前 刀 号 的 比较 ；T MR B用 于定 时 。 梯形 图中的信 号地 址见表 1 。 表 1 梯 形 图 中信号 地址 表 序 信 号 名 称 符号 ( 地 址 ) 号 】 复 位 信 号 R s r ( F I 】 ) 2 分配 结 束 信号 D E N ( F 1 3 ) 3 刀 具功 能选通 信 号 T F ( F 7 3) 4 刀 具功 能 代码 信 号 1 D 0T 3 1 ( F 2 6F 2 9) 5 MD I 或 ME M 方