《[工學(xué)]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《[工學(xué)]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)課件（155頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,,*,,第,7,章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,,*,,,,第,7,章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,,第,7,章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,,第,7,章 數(shù)控

2、機(jī)床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第,7,章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng),7.1,概述,7.2 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)及其在,CJK0630A,車床上的應(yīng)用,7.3 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)及其在,CK6150,數(shù)控車床上的應(yīng)用,7.4,數(shù)控系統(tǒng)中,PLC,的信息交換及,M,、,S,、,T,功能的實(shí)現(xiàn),7.5,數(shù)控機(jī)床電氣圖的繪制方法,小結(jié),習(xí)題,第7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)7.1 概述,7.1,概 述,,數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，除了計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動(dòng)裝置之外，還必須有配套的電氣控制電路和輔助功能

3、控制邏輯 。,7.1.1,數(shù)控機(jī)床電氣控制電路,數(shù)控機(jī)床的電氣控制電路包括主電路、控制電路、數(shù)控系統(tǒng)接口電路等幾個(gè)部分，涉及低壓電器元件、機(jī)床電氣控制技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)接口等知識(shí)。,,7.1 概 述 數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化,,機(jī)床主電路主要用來實(shí)現(xiàn)電能的分配和短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)等功能。在控制要求較高的數(shù)控機(jī)床總電源回路中，為了保證數(shù)控系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，一般要通過隔離變壓器供電；對(duì)于電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的應(yīng)用場(chǎng)合，還要在總電源回路中加裝穩(wěn)壓器；對(duì)于主回路中容量較大、頻繁通,/,斷的交流電動(dòng)機(jī)電源回路，為了防止其對(duì)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，一般要加阻容吸收電路。,,機(jī)床主電路主要用來

4、實(shí)現(xiàn)電能的分配和短路保護(hù),,機(jī)床控制電路主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的液壓、冷卻、潤滑、照明等進(jìn)行控制，該電路的控制原則與普通機(jī)床相同，但有些開關(guān)信號(hào)來自數(shù)控系統(tǒng)，而且在交流接觸器、繼電器線圈的兩端要加阻容吸收。,,數(shù)控系統(tǒng)接口電路用來完成信號(hào)的變換和連接。由于在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部是直流弱電信號(hào)，而機(jī)床電氣控制電路是交流強(qiáng)電信號(hào)，為防止電磁場(chǎng)干擾或工頻電壓串入計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中，一般采用光電耦合器進(jìn)行隔離。常見的接口電路如圖,7.1,所示。,機(jī)床控制電路主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的液壓、冷,（,a,）直流輸入接口,(b),達(dá)林頓晶體管輸出接口,,圖,7.1,數(shù)控系統(tǒng)開關(guān)量輸入,/,輸出接口,（a）直流輸入接口

5、 (b),7.1.2,數(shù)控輔助功能,數(shù)控系統(tǒng)除了用于進(jìn)給位置控制的準(zhǔn)備功能（,G,功能）之外，還有用于零件裝卸、冷卻液開關(guān)、主軸啟停等控制的輔助功能,(M,功能,),,以及用于指定主軸轉(zhuǎn)速的,S,功能、用于刀具更換的,T,功能。這些輔助動(dòng)作控制功能通稱為數(shù)控輔助功能。,1.,輔助功能,M,,輔助功能,M,，用來控制主軸的正反轉(zhuǎn)及停止，主軸齒輪箱的變速，冷卻液的開關(guān)，卡盤的夾緊和松開，以及自動(dòng)換刀裝置的取刀和還刀等。在零件程序中，用字母“,M”,后跟,2,位十進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成的,M,代碼編程。表,7.1,所示，為某數(shù)控系統(tǒng)的基本輔助功能。,,7.1.2數(shù)控輔助功能,表,7.1,

6、基本輔助功能動(dòng)作類型,輔助功能代碼,功 能,類型,輔助功能代碼,功 能,類型,M00,M01,M02,M03,M04,M05,M06,程序停,選擇停,程序結(jié)束,主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn),主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),主軸停,換刀準(zhǔn)備,A,A,A,I,I,A,C,M07,M08,M09,M10,M11,M30,液狀冷卻開,霧狀冷卻開,冷卻液關(guān),夾緊,松開,程序結(jié)束并倒帶,I,I,A,H,H,A,表7.1 基本輔助功能動(dòng)作類型輔助功能代碼功 能類型輔,,各輔助功能的執(zhí)行條件是不完全相同的，從而可以分為,4,種動(dòng)作類型。有的輔助功能在它所在程序段開始執(zhí)行時(shí)就立即起作用，這類輔助功能稱為段前輔助功能，記為,I

7、,，例如,M03,、,M04,等。有些輔助功能要等到它所在程序段中的坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)完成之后才起作用，故稱為段后輔助功能，記為,A,，例如,M05,、,M09,等。,各輔助功能的執(zhí)行條件是不完全相同的，從而可,,有些輔助功能只在本程序段內(nèi)起作用，當(dāng)后續(xù)程序段到來時(shí)便失效，稱為當(dāng)前輔助功能，記為,C,類，例如,M06,等。還有一些輔助功能一旦被執(zhí)行便一直有效，直至被注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能，記為,H,類，例如,M10,、,M11,等。對(duì)于不同動(dòng)作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫,PLC,程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)，其處理方法也將不同。,有些輔助功能只在本程序段內(nèi)起作用，當(dāng)后續(xù)程,2,．,S,功能,,S,

8、功能主要完成主軸轉(zhuǎn)速的控制，有,S2,位代碼和,S4,位代碼兩種編程形式。,S2,位代碼用字母“,S”,后跟,2,位十進(jìn)制數(shù)的形式來指定主軸轉(zhuǎn)速，,S00,～,S99,共,100,級(jí)，主要用于分檔調(diào)速的主軸。,S4,位代碼用字母“,S”,后跟,4,位十進(jìn)制數(shù)的形式來指定主軸轉(zhuǎn)速，例如，,S1500,就直接表示主軸轉(zhuǎn)速為,1500r/min,。,S4,位代碼表示的轉(zhuǎn)速范圍為,0,～,9999r/min,，用于帶專用主軸驅(qū)動(dòng)單元的連續(xù)或分段無級(jí)主軸調(diào)速。,2．S功能,3,．,T,功能,,T,功能即刀具功能，,T,代碼后跟隨,2,～,5,位數(shù)字表示要求的刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)。數(shù)控機(jī)床根據(jù),T,代碼，通

9、過,PLC,可以管理刀庫，自動(dòng)更換刀具，也就是說根據(jù)刀具和刀具座的編號(hào)，可以簡(jiǎn)便、可靠地進(jìn)行選刀和換刀控制。,,3．T功能,7.1.3,數(shù)控系統(tǒng)中的可編程控制器（,PLC,）,數(shù)控系統(tǒng)輔助控制功能以開關(guān)量順序控制為主，可采用繼電器控制邏輯或可編程序邏輯控制器（,PLC,）實(shí)現(xiàn)。在一些經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床和輔助動(dòng)作比較簡(jiǎn)單的數(shù)控機(jī)床上，為了簡(jiǎn)單起見，其輔助動(dòng)作的控制常用繼電器邏輯實(shí)現(xiàn)。而在功能比較完善的數(shù)控機(jī)床上，其輔助動(dòng)作的控制邏輯一般都比較復(fù)雜，如果仍使用繼電器實(shí)現(xiàn)，則電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試將比較困難，可靠性也差。因此，多數(shù)數(shù)控機(jī)床都采用可編程控制器（,PLC,）來完成輔助運(yùn)動(dòng)的控制。,,7.1.3數(shù)

10、控系統(tǒng)中的可編程控制器（PLC）,,根據(jù)所用,PLC,與,CNC,裝置之間的關(guān)系不同，數(shù)控系統(tǒng)中的,PLC,分為內(nèi)裝型,PLC,和獨(dú)立型,PLC,兩種配置形式。,1,．獨(dú)立型,PLC,,所謂獨(dú)立型,PLC,實(shí)際上也就是一個(gè)通用型,PLC,，它完全獨(dú)立于,CNC,裝置，具有完備的硬件和軟件，能夠獨(dú)立完成邏輯順序控制任務(wù)。它與,CNC,裝置、數(shù)控機(jī)床之間的關(guān)系如圖,7.2,所示。,根據(jù)所用PLC與CNC裝置之間的關(guān)系不同,[工學(xué)]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)課件,,獨(dú)立型,PLC,不但要進(jìn)行機(jī)床側(cè)的,I/O,連接，還要進(jìn)行,CNC,裝置側(cè)的,I/O,連接。,CNC,和,PLC,

11、都有自己的開關(guān)量,I/O,接口電路，,PLC,的,I/O,點(diǎn)數(shù)和功能可根據(jù)被控機(jī)床輔助動(dòng)作的復(fù)雜程度而定。數(shù)控車床、數(shù)控銑床等單臺(tái)數(shù)控設(shè)備，所需,PLC,的,I/O,點(diǎn)數(shù)大多在,64,點(diǎn)以下，加工中心等復(fù)雜設(shè)備在,64,點(diǎn)以上，這時(shí)選用微型或小型,PLC,上即可。而對(duì)于大型數(shù)控生產(chǎn)線，如,FMC,、,FMS,、,CIMS,等，則需要選用中型或大型,PLC,。,獨(dú)立型,PLC,配置靈活，不受,CNC,的限制。但是其連線復(fù)雜，與,CNC,之間的聯(lián)系不緊密，造價(jià)較高，性能,/,價(jià)格比較低。,獨(dú)立型PLC不但要進(jìn)行機(jī)床側(cè)的I/O連接,2,．內(nèi)裝型,PLC,,內(nèi)裝型,PLC,也叫內(nèi)置型,PLC,，內(nèi)裝型

12、,PLC,的全部功能包含在,CNC,裝置內(nèi)，從屬于,CNC,裝置，與,CNC,裝置集成于一體，如圖,7.3,所示。,在內(nèi)含,PLC,的數(shù)控系統(tǒng)中，其,PLC,的硬件和軟件作為,CNC,裝置的基本功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)，并且其性能指標(biāo)也由,CNC,系統(tǒng)來確定。內(nèi)置型,PLC,與所從屬,CNC,裝置之間的信號(hào)傳送均在其內(nèi)部進(jìn)行，無需另外連線。與被控機(jī)床開關(guān)量信號(hào)的傳送通過,CNC,裝置的,I/O,電路完。,,2．內(nèi)裝型PLC,[工學(xué)]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)課件,,內(nèi)置型,PLC,既可以與,CNC,共用一個(gè),CPU,，也可以設(shè)置專用的,CPU,，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖,7.4,所示。與,

13、CNC,共用,CPU,可以進(jìn)一步更充分地利用,CNC,裝置中微處理器的余力來完成,PLC,的功能，并且使用元器件較少，但,I/O,點(diǎn)數(shù)不可能太多，功能也有限，一般用于中低檔數(shù)控系統(tǒng)。后者由于有自己的,CPU,來處理,PLC,的功能，功能較強(qiáng)，速度較快；用于規(guī)模較大，邏輯復(fù)雜，動(dòng)作速度要求高的數(shù)控系統(tǒng)中。,由于內(nèi)置型,PLC,與,CNC,一體化設(shè)計(jì)，與,CNC,內(nèi)部直接處理數(shù)據(jù)的能力強(qiáng)，外部接線簡(jiǎn)單，可靠性高，整體造價(jià)較低，具有較高的性能,/,價(jià)格比。,內(nèi)置型PLC既可以與CNC共用一個(gè)CPU，,[工學(xué)]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)課件,7.2 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)及

14、其在,CJK0630A,車床上的應(yīng)用,7.2.1 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)（簡(jiǎn)易）型數(shù)控系統(tǒng)，主要用于經(jīng)濟(jì)型和教學(xué)型數(shù)控車床的控制，也可以用作普通車床的數(shù)控改造，其外部結(jié)構(gòu)如圖,7.5,所示。,,7.2 JBK-30型數(shù)控系統(tǒng)及其在CJK0630A車床,（,a,） 外觀結(jié)構(gòu),（a） 外觀結(jié)構(gòu),（,b,）后面板結(jié)構(gòu),圖,7.5 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu),（b）后面板結(jié)構(gòu) 圖7.5 JBK-30型數(shù)控系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu),,該數(shù)控系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)，操作面板、電源、,CNC,控制電路以及步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路全部安裝在一個(gè)控制箱中。在操作面板上裝有,4,排

15、,LED,數(shù)碼管顯示器；在顯示器右邊有,40,個(gè)編輯鍵，,8,個(gè)狀態(tài)鍵，,8,個(gè)控制鍵。在控制箱后面板上，裝有交流,220V,電源插座、螺紋插座、,T,功能插座、,M.S,功能插座、,X,電機(jī)插座和,Z,電機(jī)插座。,該數(shù)控系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)，操作面板、電源,,系統(tǒng)采用交流,220V,電源供電，螺紋插座用來連接主軸編碼器，,T,功能插座用于刀架電機(jī)的控制和接收刀位開關(guān)信號(hào)，,S.M,功能插座用來控制主軸換檔和主軸啟動(dòng),/,停止等輔助控制，,X,電機(jī)插座和,Z,電機(jī)插座為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的輸出，用來驅(qū)動(dòng),X,軸和,Z,軸步進(jìn)電機(jī)。各插座的接口定義如圖,7.6,所示。,系統(tǒng)采用交流220V電源供電

16、，螺紋插座用來,圖,7.6 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)接口定義,圖7.6 JBK-30型數(shù)控系統(tǒng)接口定義,7.2.2 CJK0630A,數(shù)控車床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制要求,,CJK0630A,數(shù)控車床是具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能的教學(xué)型數(shù)控車床，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，傳動(dòng)系統(tǒng)如圖,7.7,所示。該數(shù)控車床的主軸由,3KW,交流異步電動(dòng)機(jī),M1,驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)分檔變速；在主軸的尾端裝有主軸編碼器,G1,，用于實(shí)現(xiàn)螺紋加工。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī),M4,、,M5,驅(qū)動(dòng)，,SQ1,～,SQ4,分別為,X,軸和,Y,軸的正負(fù)向限位開關(guān)。該機(jī)床采用四工位刀架，,M3,為刀架電機(jī)，,T1,～,T4,為四個(gè)刀位檢測(cè)開關(guān)。,M2,為冷卻液水

17、泵電機(jī)。,7.2.2 CJK0630A數(shù)控車床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制要求,圖,7.7 CJK0630A,數(shù)控車床機(jī)械傳動(dòng)圖,圖7.7 CJK0630A數(shù)控車床機(jī)械傳動(dòng)圖,CJK0630A,數(shù)控車床主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止分別由,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)的,M03,、,M04,、,M05,指令控制，主軸轉(zhuǎn)速采用手動(dòng)機(jī)械換檔控制。通過主軸編碼器反饋，同步進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)螺紋加工。,冷卻液的開關(guān)由旋鈕,SA1,控制，當(dāng),SA1,閉合時(shí)，主軸啟動(dòng)則冷卻液開，主軸停止則冷卻液關(guān)；當(dāng),SA1,斷開時(shí)，關(guān)閉冷卻液。,刀架的位置由程序中的,T1,、,T2,、,T3,、,T4,指令指定。,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給，也可連續(xù)自動(dòng)進(jìn)給，

18、由,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)控制。如果超過正負(fù)向限位，則產(chǎn)生報(bào)警。,CJK0630A數(shù)控車床主軸的正轉(zhuǎn),7.2.3,控制電路工作原理,機(jī)床控制電路如圖,7.8,、圖,7.9,所示，共有三臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。由于該機(jī)床的輔助動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，其輔助動(dòng)作的控制采用繼電器邏輯實(shí)現(xiàn)。,7.2.3 控制電路工作原理,圖,7.8 CJK0630A,數(shù)控車床電氣原理圖,圖7.8 CJK0630A數(shù)控車床電氣原理圖,圖,7.9 CJK0630A,數(shù)控車床,CNC,接口電路,圖7.9 CJK0630A數(shù)控車床CNC接口電路,,在圖,7.8,中，主回路三相交流電源通過自動(dòng)空氣開關(guān),QF1,引入，經(jīng)過自動(dòng)

19、空氣開關(guān),QF2,、,QF3,、,QF4,分配給,M1,、,M2,、,M3,交流異步電動(dòng)機(jī)回路。自動(dòng)空氣開關(guān)具有短路保護(hù)功能，并能夠起到一定的過載保護(hù)功能。,KM1,、,KM2,為主軸電動(dòng)機(jī),M1,的正傳和反轉(zhuǎn)接觸器，,KM3,為冷卻電動(dòng)機(jī),M2,的啟動(dòng)和停止接觸器，,KM4,、,KM5,為刀架電動(dòng)機(jī),M3,的正傳和反轉(zhuǎn)接觸器。,FR1,、,FR2,為,M1,和,M3,電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器，由于刀架電機(jī)工作時(shí)間很短，所以不需要加過載保護(hù)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在總電源回路和主軸電動(dòng)機(jī)回路中設(shè)置了阻容吸收電路,FV1,、,FV2,。,在圖7.8中，主回路三相交流電源通過自動(dòng)空,,控制回路

20、采用交流,220V,電源供電，控制回路電源通過單相自動(dòng)空氣開關(guān),QF5,引入，分別向交流接觸器控制回路和,CNC,裝置供電，并具有短路保護(hù)和過載保護(hù)作用。,控制回路采用交流220V電源供電，控制回路,,接觸器,KM1,、,KM2,的線圈分別受小型繼電器,KA1,、,KA2,的常開點(diǎn)控制，當(dāng)執(zhí)行到含有,M3,指令的程序段時(shí)，,CNC,裝置發(fā)出信號(hào)，使繼電器,KA1,吸合，,KA1,常開點(diǎn)閉合使接觸器,KM1,線圈得電吸合并自鎖，接通主軸電動(dòng)機(jī),M1,的三相交流電源，主軸正轉(zhuǎn)啟動(dòng)；當(dāng)執(zhí)行到含有,M4,指令的程序段時(shí)，,CNC,裝置發(fā)出信號(hào)使繼電器,KA2,吸合，,KA2,常開點(diǎn)閉合使接觸器,KM2

21、,線圈得電吸合并自鎖，接通主軸電動(dòng)機(jī),M1,的三相交流電源，主軸反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。當(dāng)執(zhí)行到含有,M5,指令的程序段時(shí)，,CNC,裝置發(fā)出信號(hào)，使繼電器,KA3,吸合，,KA3,常閉點(diǎn)斷開使接觸器,KM1,或,KM2,線圈斷電釋放，切斷主軸電動(dòng)機(jī),M1,的三相交流電源，主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)；,,接觸器KM1、KM2的線圈分別受小型繼電,,接觸器,KM3,、,KM4,的線圈分別受小型繼電器,KA4,、,KA5,的常開點(diǎn)控制，當(dāng)需要更換刀具時(shí)，,CNC,裝置發(fā)出信號(hào)，首先使繼電器,KA4,吸合，,KA4,常開點(diǎn)閉合使接觸器,KM3,線圈得電吸合，接通刀架電動(dòng)機(jī),M3,的三相交流電源，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)，使刀架抬起旋轉(zhuǎn)；當(dāng)

22、刀架旋轉(zhuǎn)到預(yù)定的刀具位置時(shí)，,CNC,裝置發(fā)出信號(hào)使繼電器,KA4,釋放、,KA5,吸合，接觸器,KM3,線圈斷電釋放、接觸器,KM4,線圈得電吸合，刀架電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，使刀架落下并鎖緊；延時(shí),1,～,2,秒后，繼電器,KA5,釋放，接觸器,KM4,線圈斷電釋放，刀架電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，換刀結(jié)束。,,接觸器KM3、KM4的線圈分別受小型繼電器,SA1,為冷卻液手動(dòng)開關(guān)。,SA1,閉合后，主軸啟動(dòng)（,KM1,或,KM2,吸合）時(shí)，接觸器,KM5,得電吸合，接通冷卻泵電機(jī)電源，冷卻泵開始工作；主軸停止（,KM1,和,KM2,均斷開）時(shí)，接觸器,KM5,斷電，冷卻泵停止工作。,SA1,斷開時(shí)，接觸器,KM5

23、,線圈回路切斷，冷卻電機(jī)不工作，冷卻泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。,SA1為冷卻液手動(dòng)開關(guān)。SA1閉合后，主,,在圖,7.9,中，,T1,、,T2,、,T3,、,T4,是四個(gè)刀具位置檢測(cè)開關(guān)（或霍爾傳感器），分別接,CNC,裝置,T,功能插座的刀位信號(hào)輸入端,T10,、,T20,、,T30,、,T40,。兩個(gè)坐標(biāo)的正向限位開關(guān),SQ1,、,SQ3,串聯(lián)后接,CNC,裝置的正限位輸入端；兩個(gè)坐標(biāo)的負(fù)向限位開關(guān),SQ2,、,SQ4,串聯(lián)后接,CNC,裝置的負(fù)限位輸入端。主軸旋轉(zhuǎn)編碼器的,5,根信號(hào)線與,CNC,裝置的螺紋輸入相連接，,CNC,裝置的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出與,X,軸、,Z,軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相連接。,CNC,裝置的,

24、M,功能,M3,、,M4,、,M5,和,T,功能刀架正轉(zhuǎn)、刀架反轉(zhuǎn)分別經(jīng)過小型繼電器,KA1,～,KA5,轉(zhuǎn)接后，去控制交流接觸器線圈，從而實(shí)現(xiàn)了,CNC,直流,24V,弱信號(hào)到交流,220V,強(qiáng)信號(hào)的轉(zhuǎn)接接口。,,在圖7.9中，T1、T2、T3、T4是四,,通過上述分析可以看出，對(duì)于輔助動(dòng)作比較簡(jiǎn)單的數(shù)控機(jī)床，只需要用少量的接觸器、繼電器元件，配合數(shù)控系統(tǒng)接口邏輯，即可實(shí)現(xiàn)輔助動(dòng)作的控制。在,CJK0630A,數(shù)控機(jī)床中，輔助,M,功能,M03,、,M04,、,M05,通過接觸器邏輯實(shí)現(xiàn)，沒有使用,S,功能，,T,功能由數(shù)控系統(tǒng)完成，當(dāng)執(zhí)行換刀指令時(shí)，在,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行邏輯

25、處理，控制刀架電機(jī)完成換刀動(dòng)作。,通過上述分析可以看出，對(duì)于輔助動(dòng)作比較簡(jiǎn),7.3 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)及其在,CK6150,數(shù)控車床上的應(yīng)用,,7.3.1 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)是由西班牙,FAGOR,公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品。,7.3 FAGOR 8025/8030數(shù)控系統(tǒng)及其在CK61,它有,T,、,TG,、,TS,三個(gè)系列，其中,T,系列為車床系列，,TG,系列為帶有圖形功能的車床數(shù)控系統(tǒng)，,TS,為具有刀具自旋轉(zhuǎn)功能的車床數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)最多可驅(qū)動(dòng)六個(gè)坐標(biāo)軸，也可接受六個(gè)軸的反饋輸入，可以實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)直

26、線插補(bǔ)，兩軸直線或圓弧插補(bǔ)。系統(tǒng)分辨率為,1um,，機(jī)床定位精度接近,2um,。系統(tǒng)中,G00,的最大進(jìn)給速度可達(dá)到,65.535m/min,，可控最大主軸轉(zhuǎn)速為,9999r/min,。刀庫容量可達(dá),99,把刀具。,8,吋單色,CRT,顯示器可進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)圖形顯示。經(jīng),RS232,和,RS485,通信接口可以很容易地實(shí)現(xiàn)通訊和聯(lián)網(wǎng)。具有完備的刀具補(bǔ)償功能。有較強(qiáng)的錯(cuò)誤診斷能力。還具有探針輸入功能。,它有T、TG、TS三個(gè)系列，其中T系列為車床,1.,外形結(jié)構(gòu),,FAGOR 8025/8030,車床數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)如圖,7.10,所示，其操作面板、,CRT,顯示器和系統(tǒng)主板采用一體化集成安裝結(jié)構(gòu)

27、。該數(shù)控系統(tǒng)分為不帶,PLC,型和內(nèi)裝,PLC,型兩種形式，其前面板及外形結(jié)構(gòu)相同，后面板,I/O,連接器數(shù)量不同，不帶,PLC,型只有,I/O1,、,I/O2,兩個(gè),I/O,連接器，而內(nèi)裝,PLC,型有,I/O1,、,I/O2,、,I/O3,三個(gè),I/O,連接器，如圖,7.11,所示。,下面以不帶,PLC,型,FAGOR 8025/8030,車床數(shù)控系統(tǒng)（圖,7.11a,）為例，介紹在,CK6150,數(shù)控車床上的應(yīng)用。,1. 外形結(jié)構(gòu),圖,7.10 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu),圖7.10 FAGOR 8025/8030數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu),（,a,）不帶,PLC,型,（

28、a）不帶PLC型,(b),內(nèi)裝,PLC,型,圖,7.11 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)后面板布局,(b)內(nèi)裝PLC型 圖7.11 FAGOR 8025/803,2. I/O,連接器配置,,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)采用交流,220V,電源供電，靠后備鋰電池保存機(jī)床參數(shù)等信息。該系統(tǒng)有兩個(gè),I/O,連接器，,5,個(gè)編碼器輸入插座，,1,個(gè)電子手輪輸入插座，兩個(gè)串行通信接口。,,2. I/O連接器配置,（,1,）,I/O,連接器,,I/O,連接器,I/O1,、,I/O2,用來向伺服驅(qū)動(dòng)裝置提供模擬電壓給定信號(hào)，向外部獨(dú)立型,PLC,輸出輔助功能信號(hào)，接受外部,PLC,送來

29、的同步信號(hào)等，配置如圖,7.12,所示。其中,M1,～,M15,為,M,功能譯碼輸出；,MST01,～,MST80,為,M,、,S,、,T,功能,BCD,編碼輸出，與三個(gè)選通信號(hào),M Strobe,、,S Strobe,、,T Strobe,配合，實(shí)現(xiàn)輔助功能輸出控制；,Emergency Stop,為外部輸入到,CNC,的急停信號(hào)，,Feed Hold,為外部輸入到,CNC,的進(jìn)給保持信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)均為低電平有效。,（1）I/O連接器,（,a,）,I/O1,（a） I/O1,(b) I/O2,圖,7.12 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng),I/O,連接器,(b) I/O2 圖7.1

30、2 FAGOR 8025/8030,（,2,）位置反饋編碼器輸入,A1,、,A2,、,A3,、,A4,A1,～,A4,為,4,個(gè)位置反饋旋轉(zhuǎn)編碼器輸入,15,針插座，其中,A1,用于,X,軸反饋，,A2,用于刀具或第,4,軸反饋，,A3,用于,Z,軸反饋，,A4,用于,C,軸或第,3,軸反饋。插針排列如圖,7.13(a),所示。,（2）位置反饋編碼器輸入A1、A2、A3、A4,（,a,）,A1,～,A4,插針排列,(b) A5,插針排列,(c) A6,插針排列,圖,7.13,編碼輸入信號(hào)連接器,（a）A1～A4插針排列 (b) A5插針排列,（,3,）主軸編碼器輸入,A5,A5,為主

31、軸編碼器輸入插座，用于主軸轉(zhuǎn)速反饋和螺紋加工，插針排列如圖,7.13(b),所示。,（,4,）電子手輪輸入,A6,A6,為電子手輪輸入插座，,1,～,5,號(hào)插針用于手輪輸入，,6,～,8,號(hào)插針用于探針輸入，插針排列如圖,7.13(c),所示。,（3）主軸編碼器輸入A5,7.3.2 CK6150,數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及控制要求,1.,機(jī)床結(jié)構(gòu),,CK6150,數(shù)控車床外形結(jié)構(gòu)如圖,7.14,所示，床身最大回轉(zhuǎn)直徑,500 mm,，刀架最大回轉(zhuǎn)直徑,300 mm,，主軸轉(zhuǎn)速范圍,36,～,1600rpm(12,檔,),，橫向,X,軸進(jìn)給速度,0,～,2 m/min,，縱向,Z,軸進(jìn)給速度,0,～,4 m

32、/min,，橫向,X,軸快移速度,3 m/min,，縱向,Z,軸快移速度,6 m/min,，公制螺紋范圍,0.01,～,48 mm,，英制螺紋范圍,1,～,200 t/in,，刀具容量,4,把，主軸電機(jī)功率,7.5 kw,，縱向,Z,最小設(shè)定單位,0.001 mm,，橫向,X,最小設(shè)定單位,0.001 mm,。,7.3.2 CK6150數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及控制要求1. 機(jī)床結(jié)構(gòu),,圖,7.14 6150,數(shù)控車床外形結(jié)構(gòu),圖7.14 6150數(shù)控車床外形結(jié)構(gòu),,機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)如圖,7.15,所示。該數(shù)控車床的主軸由,7.5KW,雙速交流異步電動(dòng)機(jī),M2,驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)三檔變速，電磁離合器,YA1,、,YA

33、2,自動(dòng)兩檔變速，共有,12,檔速度；在主軸的尾端裝有主軸編碼器,G1,，用于速度測(cè)量和螺紋加工。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用,1FT-5064,型交流伺服電機(jī),M6,、,M7,驅(qū)動(dòng)，,SQ1,～,SQ6,分別為,X,軸和,Y,軸的正負(fù)向限位開關(guān)和參考點(diǎn)開關(guān)。該機(jī)床采用四工位刀架，,M4,為刀架電機(jī)，,T1,～,T4,為四個(gè)刀位檢測(cè)開關(guān)。,M1,為油泵電機(jī)，,M3,為冷卻液水泵電機(jī)，,M5,為潤滑泵電機(jī)。,機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)如圖7.15所示。該數(shù)控車床,圖,7.15 CK6150,型數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖,圖7.15 CK6150型數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖,,此外，,CK6150,型數(shù)控車床卡盤的卡緊與松開，尾座套筒

34、的伸出與退回都是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的。圖,7.16,所示是,CK6150,數(shù)控車床得液壓系統(tǒng)原理圖。,此外，CK6150型數(shù)控車床卡盤的卡緊與,圖,7.16 CK6150,型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖,圖7.16 CK6150型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖,2.,控制要求,液壓?jiǎn)?dòng),/,停止由按鈕,SB3,、,SB2,控制，,NC,啟動(dòng),/,停止由按鈕,SB5,、,SB4,控制。,SA1,為照明開關(guān)，,SB1,位外部急停按鈕。當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，按下急停按鈕,SB1,，切斷控制回路電源。機(jī)床控制面板如圖,7.17,所示。,2. 控制要求,圖,7.17 CK6150,型數(shù)控車床控制面板圖,圖7.17 CK61

35、50型數(shù)控車床控制面板圖,CK6150,數(shù)控車床的主軸采用分檔變速，三個(gè)手動(dòng)檔與四個(gè)自動(dòng)檔組成,12,檔變速，四個(gè)自動(dòng)檔由,MDI,按鍵或零件程序中的,S1,、,S2,、,S3,、,S4,指令指定，主軸啟動(dòng),/,停止受,M03/M05,指令控制。,液壓卡盤的松開、夾緊由腳踏開關(guān),SQ1,控制。液壓尾座可點(diǎn)動(dòng)伸出（點(diǎn)動(dòng)左,SB7,）、連續(xù)伸出（連續(xù)左,SB6,）、連續(xù)退回（連續(xù)右,SB8,）。,CK6150數(shù)控車床的主軸采用分檔變速，,,冷卻液的開關(guān)由旋鈕,SA2,和程序中的,M08,（開）、,M09,（關(guān)）共同控制。導(dǎo)軌潤滑采用定時(shí)控制，每,30,分鐘一次，每次,10,秒鐘。,刀架的位置由,M

36、DI,按鍵或程序中的,T1,、,T2,、,T3,、,T4,指令指定。,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給，也可連續(xù)自動(dòng)進(jìn)給，由,CNC,裝置控制。如果超過正負(fù)向限位，則產(chǎn)生急停報(bào)警，按住超程解除按鈕,SB9,后才可再進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)。,,冷卻液的開關(guān)由旋鈕SA2和程序中的M08,7.3.3,控制電路工作原理,由于,CK6150,數(shù)控車床采用不含,PLC,的,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)，因此需要獨(dú)立配置可編程控制器來完成輔助功能的控制。機(jī)床控制電路如圖,7.18,、圖,7.19,、圖,7.20,所示，系統(tǒng)采用了西門子,S7-200,型可編程控制器和西門子,611A,伺服驅(qū)動(dòng),,,其基本工作原理如下。,7.3.3 控

37、制電路工作原理,1.,主電路,在圖,7.18,所示的主回路中，三相交流電源通過自動(dòng)空氣開關(guān),QF1,引入，經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān),QF2,～,QF6,分配給,M1,～,M5,交流異步電動(dòng)機(jī)回路。自動(dòng)空氣開關(guān)具有短路保護(hù)功能，并能夠起到一定的過載保護(hù)功能。,,1.主電路,KM1,液壓電動(dòng)機(jī),M1,的啟動(dòng)和停止控制接觸器。,KM2,、,KM3,、,KM4,為主軸電動(dòng)機(jī),M2,的高速、低速控制接觸器；當(dāng),KM2,吸合,KM3,、,KM4,斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī),M2,定子繞組三角形接法，,4,極低速運(yùn)行；當(dāng),KM3,、,KM4,吸合,KM2,斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī),M2,定子繞組呈雙星形接法，,2,極高速運(yùn)行。,KM5,

38、為冷卻泵電動(dòng)機(jī),M3,的啟動(dòng)和停止控制接觸器。,KM6,、,KM7,為刀架電動(dòng)機(jī),M4,的正傳和反轉(zhuǎn)控制接觸器。,KM8,為潤滑泵電動(dòng)機(jī),M5,的啟動(dòng)和停止控制接觸器。,KM1液壓電動(dòng)機(jī)M1的啟動(dòng)和停止控制接觸,FR1,、,FR2,、,FR3,分別為,M1,、,M2,、和,M3,電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器，由于刀架電機(jī)和潤滑電機(jī)的工作時(shí)間很短，所以不需要加過載保護(hù)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在總電源回路和主軸電動(dòng)機(jī)回路中設(shè)置了阻容吸收電路,FV1,～,FV,６。,,FR1、FR2、FR3分別為M1、M,圖,7.18 CK6150,型數(shù)控車床主電路原理圖,圖7.18 CK6150型數(shù)控車床主電路原

39、理圖,2.CNC,接口和控制電路,在圖,7.19,所示的伺服驅(qū)動(dòng)接口、,CNC,接口和控制回路中，伺服驅(qū)動(dòng)器采用三相交流,380V,電源供電，三相電源經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān),QF7,引入；,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)采用單相交流,220V,電源供電，電源經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān),QF8,引入；控制回路采用單相交流,110V,電源供電，,380V,電源經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān),QF9,引入后，經(jīng)過變壓器,T1,和自動(dòng)空氣開關(guān),QF10,向控制回路供電。,KM9,為伺服驅(qū)動(dòng)器、,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)、,S7-200,可編程控制器和直流,24V,開關(guān)電源的電源控制接觸器。,2.CNC接口和控制電路,圖,7.

40、19 CK6150,型數(shù)控車床,CNC,接口和控制電路原理圖,圖7.19 CK6150型數(shù)控車床CNC接口和控制電路原理圖,,在系統(tǒng)上電后，按下液壓?jiǎn)?dòng)按鈕,SB3,，接觸器,KM1,吸合并自鎖，液壓泵電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓泵開始工作。這時(shí)，按下,NC,啟動(dòng)按鈕,SB5,，接觸器,KM9,吸合并自鎖，伺服驅(qū)動(dòng)器、,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)、,S7-200,可編程控制器和直流,24V,開關(guān)電源同時(shí)得電，,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)開始自檢。,在系統(tǒng)上電后，按下液壓?jiǎn)?dòng)按鈕SB3，接觸,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)自檢結(jié)束后，在沒有外部急停報(bào)警的情況下，從,I/O1,口輸出,X,軸、,Z

41、,軸伺服使能信號(hào)，通過繼電器,KA1,、,KA2,轉(zhuǎn)接后，分別接通,611A,伺服驅(qū)動(dòng)電源的,X331,、,X332,的,65,、,9,端，伺服驅(qū)動(dòng)器開始工作。當(dāng)手動(dòng)方式點(diǎn)動(dòng)或者自動(dòng)執(zhí)行程序進(jìn)給時(shí)，如果來自,PLC,的進(jìn)給保持信號(hào)無效，則數(shù)控系統(tǒng)通過,I/O1,口輸出,0,～,±10V,模擬給定信號(hào)到,611A,伺服驅(qū)動(dòng)器的,X331,、,X332,的,56,、,14,端，伺服驅(qū)動(dòng)器開始工作，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī),M6,、,M7,運(yùn)轉(zhuǎn)。,,FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng)自檢結(jié)束后，,,在伺服電動(dòng)機(jī)上，同軸安裝這兩個(gè)傳感器，一個(gè)是轉(zhuǎn)子位置和速度測(cè)量傳感器,T,，另一個(gè)是用于位置測(cè)量反饋的旋轉(zhuǎn)編碼器,G,

42、。兩個(gè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和速度反饋信號(hào)分別接到伺服驅(qū)動(dòng)器的,X311,、,X313,上，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的位置測(cè)量反饋信號(hào)接到,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)的,A1,、,A3,接口。,在伺服電動(dòng)機(jī)上，同軸安裝這兩個(gè)傳感器，一,,在伺服驅(qū)動(dòng)器上電后，也要進(jìn)行自檢，如果自檢正常，則輸出一個(gè)伺服準(zhǔn)備好開關(guān)信號(hào)給,PLC,的,I2.0,。在工作過程中，,611A,具有電機(jī)過熱、過載保護(hù)功能，一旦檢測(cè)到電機(jī)過熱，過熱保護(hù)繼電器動(dòng)作，向,PLC,的,2.1,發(fā)出伺服熱保護(hù)信號(hào)，產(chǎn)生急停報(bào)警。,其他象主軸啟,/,停、換檔，換刀等輔助動(dòng)作，由,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)通過,I/O1,、,I/O2,接口將

43、工作方式、輔助控制命令等信號(hào)送到,PLC,處理控制。有些輔助動(dòng)作的處理控制結(jié)果還要由,PLC,送回?cái)?shù)控系統(tǒng)的,I/O1,接口，通過進(jìn)給保持信號(hào)同步程序的執(zhí)行。,在伺服驅(qū)動(dòng)器上電后，也要進(jìn)行自檢，如果自檢,3.PLC,控制電路,在圖,7.20,所示的,PLC,控制電路中，由西門子,S7-200,系列,CPU 226,（,24V,直流入,/16,繼電器出）主單元和,EM221,（,8,入）直流,24V,輸入擴(kuò)展單元、,EM222,（,8,處）繼電器輸出擴(kuò)展單元組成,56,點(diǎn)可編程控制器。,3.PLC控制電路,圖,7.20 CK6150,型數(shù)控車床,PLC,控制電路原理圖,圖7.20 CK6150型

44、數(shù)控車床PLC控制電路原理圖,,冷卻液開關(guān),SA2,、尾座操作按鈕,SB6,～,SB8,、超程解除按鈕,SB9,分別接至,PLC,的,I0.0,～,I0.4,輸入端，用于手動(dòng)操作。液壓電機(jī)控制接觸器輔助觸點(diǎn),KM1,、主軸電機(jī)控制接觸器輔助觸點(diǎn),KM2,、,KM3,分別接至,PLC,的,I0.5,～,I0.7,輸入端，用于連鎖控制。四個(gè)刀位檢測(cè)開關(guān),T1,～,T4,分別接至,PLC,的,I1.0,～,I0.3,輸入端，用于換刀控制。,X,軸、,Z,軸正負(fù)向限位開關(guān),SQ1,、,SQ2,、,SQ4,、,SQ5,分別接至,PLC,的,I1.4,、,I1.5,輸入端，用于超程報(bào)警。,冷卻液開關(guān)SA2

45、、尾座操作按鈕SB6～SB,“,伺服準(zhǔn)備好”信號(hào)和“電機(jī)過熱” 信號(hào)分別接至,PLC,的,I2.0,、,I2.1,輸入端，用于急停報(bào)警。來自,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)的,MST,選通信號(hào)、工作方式,(JOG),信號(hào)、,NC,急停信號(hào)和復(fù)位信號(hào)、輔助功能編碼,(MST01,～,MST20),信號(hào)分別接至,PLC,的,I2.2,～,I2.7,、,I3.0,～,I3.5,輸入端，用于輔助功能控制。各輸入接點(diǎn)的公共端,1M,～,4M,均與,24V,開關(guān)電源的輸出負(fù)極,M,相連。,,“伺服準(zhǔn)備好”信號(hào)和“電機(jī)過熱” 信號(hào)分,,可編程控制器的繼電器輸出,Q0.0,～,Q0.7,的公共端,COM1,與

46、控制電路的,6,號(hào)線相連，當(dāng)油泵電機(jī)啟動(dòng)后，控制回路的交流,110V,電源加到,COM1,端，通過,PLC,的繼電器輸出,Q0.0,～,Q0.5,分別控制接觸器線圈,KM2,～,KM8,的通電,/,斷電，從而控制主軸電機(jī)高速,/,低速、冷卻電機(jī)啟動(dòng),/,停止、刀加正轉(zhuǎn),/,反轉(zhuǎn)、潤滑電機(jī)啟動(dòng),/,停止。,PLC,的繼電器輸出,Q1.0,～,Q1.7,的公共端,COM2,和,Q2.0,～,Q2.7,的公共端,COM3,與,24V,開關(guān)電源的正極輸出,L+,相連。,可編程控制器的繼電器輸出Q0.0～Q0.,PLC,的繼電器輸出,Q1.0,～,Q1.6,分別控制,24V,直流電磁閥,YV1,～,YV

47、4,和電磁鐵,YA1,～,YA3,的通電,/,斷電，從而控制卡盤的夾緊,/,松開、位座的伸出,/,退回、主軸高速檔,/,低速檔和主軸的剎車制動(dòng)。,PLC,的繼電器輸出,Q2.0,～,Q2.4,分別控制,24V,指示燈,HL2,～,HL6,的通電,/,斷電，分別用于急停報(bào)警、卡盤夾緊、,X,軸超程、,Z,軸超程和尾座頂緊的指示。,PLC,的繼電器輸出,Q2.5,與,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng),I/O1,口的,14,端相連，用于將外部急停報(bào)警信號(hào)送給數(shù)控系統(tǒng)。,PLC,的繼電器輸出,Q2.6,與,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng),I/O1,口的,15,端相連，用于將進(jìn)給保持信號(hào)送給數(shù)控系統(tǒng)，同步

48、零件程序的執(zhí)行。,,PLC的繼電器輸出Q1.0～Q1.6分別,7.3.4 PLC,程序分析,由于,CK6150,數(shù)控機(jī)床的輔助控制邏輯較為復(fù)雜，單純用接觸器,——,繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)比較困難，因此，采用了獨(dú)立于,CNC,之外的,S7-200,可編程控制器來完成輔助控制功能。遵循結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則，,PLC,程序采用“主程序,—,子程序”結(jié)構(gòu)，以方便,PLC,程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。,7.3.4 PLC程序分析,1,．,PLC,主程序,如圖,7.21,所示，是,CK6150,數(shù)控車床的,PLC,控制主程序梯形圖。在,PLC,主程序中，首先把,CNC,送到,IB3,口的,MST,代碼（,BCD,碼）

49、與,63(3FH),相與，屏蔽掉,I3.6,、,I3.7,，并在,M,選通、,S,選通、,T,選通信號(hào)的作用下，分別將,M,代碼轉(zhuǎn)存到,MB1,，,S,代碼轉(zhuǎn)存到,MB2,，,T,代碼轉(zhuǎn)存到,MB3,；然后，無條件（,SM0.0,）調(diào)用主軸控制子程序、液壓卡盤和液壓尾座控制子程序、冷卻和潤滑控制子程序、換刀控制子程序、急停和進(jìn)給保持控制子程序。,1．PLC主程序,,圖,7.21,數(shù)控車床,PLC,控制主程序梯形圖,圖7.21 數(shù)控車床PLC控制主程序梯形圖,2,．主要子程序,（,1,）液壓卡盤和液壓尾座控制子程序,如圖,7.22,所示，是液壓卡盤和液壓尾座控制子程序梯形圖，這兩種動(dòng)作的控制都是

50、在手動(dòng),JOG(I2.5),方式下進(jìn)行的。,液壓卡盤的夾緊和松開是由一個(gè)腳踏開關(guān),SQ7,控制的，第一次踩踏時(shí)夾緊，第二次踩踏時(shí)松開，因此限將這個(gè)開關(guān)的閉合信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào),M0.3,，然后用,M0.3,脈沖去置位,Q1.0,、復(fù)位,Q1.1,，或者復(fù)位,Q1.0,、置位,Q1.1,。,2．主要子程序,,圖,7.22,數(shù)控車床液壓卡盤、液壓尾座控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.22 數(shù)控車床液壓卡盤、液壓尾座控制PLC子程序梯形,,液壓尾座的伸出和退回由按鈕,SB6(I0.1),、,SB7(I0.2),、,SB8(I0.3),控制的。按下連續(xù)左按鈕,I0.1,，尾座伸出,Q1.0,有效并自鎖

51、，同時(shí)解除,Q1.1,，尾座連續(xù)伸出。按下點(diǎn)動(dòng)左按鈕,I0.2,，尾座伸出,Q1.0,有效，同時(shí)解除,Q1.1,，尾座伸出；放開,I0.2,后尾座伸出,Q1.0,解除，尾座停止。按下連續(xù)右按鈕,I0.3,，尾座退回,Q1.1,有效并自鎖，同時(shí)解除,Q1.0,，尾座連續(xù)退回。,,液壓尾座的伸出和退回由按鈕SB6(I0.,（,2,）冷卻和潤滑控制子程序,如圖,7.23,所示，是冷卻和潤滑控制子程序梯形圖。,冷卻液的開,/,關(guān)由手動(dòng)旋鈕,SA2(I0.0),和,M,功能指令,M08,、,M09,共同控制。自動(dòng)方式（,I2.5=0,）時(shí)，在,M,選通信號(hào)的作用下，判斷,MB1,的值，如果等于,08,則

52、置位,M0.2,，如果等于,09,則復(fù)位,M0.2,；手動(dòng)旋鈕,SA2,閉合,(I0.0=1),或者,M0.2=1,時(shí)，開啟冷卻,Q0.2,。,潤滑泵的啟動(dòng),/,停止由定時(shí)器,T37,（,10,秒鐘）、,T38,（,30,分鐘）控制，在無急停報(bào)警的情況下，每,30,分鐘潤滑一次，每次,10,秒鐘。,（2）冷卻和潤滑控制子程序,,圖,7.23,數(shù)控車床冷卻和潤滑控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.23 數(shù)控車床冷卻和潤滑控制PLC子程序梯形圖,（,3,）換刀控制子程序,如圖,7.24,所示，是自動(dòng)換刀控制子程序梯形圖。在這個(gè)梯形圖中，用字節(jié)傳送指令將當(dāng)前刀位開關(guān)信號(hào),(I1.0I,～,1.3),轉(zhuǎn)

53、換成當(dāng)前刀號(hào)代碼,(,１～４,),存放到,MB4,中；當(dāng)執(zhí)行換刀指令時(shí)，在,T,選通信號(hào)的作用下，將指令刀號(hào),MB5,與當(dāng)前刀號(hào),MB4,進(jìn)行比較，如果不相等則置位,Q0.3,、復(fù)位,Q0.4,，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)，刀架開始旋轉(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)到預(yù)定的刀位時(shí)，當(dāng)前刀號(hào),MB4,與指令刀號(hào),MB3,相等，復(fù)位,Q0.3,，刀架停止正轉(zhuǎn)，在,Q0.3,閉合脈沖的作用下，置位,Q0.4,，刀架電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，刀架下降鎖緊，定時(shí)器,T40,延時(shí),4,秒鐘后，復(fù)位,Q0.4,，換刀動(dòng)作結(jié)束。,（3）換刀控制子程序,,圖,7.24,數(shù)控車床換刀控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.24 數(shù)控車床換刀控制PLC子程序梯形圖,（,

54、4,）主軸控制子程序,如圖,7.25,所示，是主軸啟動(dòng),/,停止和換檔變速控制子程序梯形圖。首先執(zhí)行,S,指令，指定速度檔，然后執(zhí)行,M03,指令，置位,M0.1,，根據(jù),S,指令代碼,MB2,不同，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出組合（,Q0.0,、,Q0.1,、,Q1.4,、,Q1.5,），從而啟動(dòng)主軸按預(yù)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)執(zhí)行,M05,、,M30,（,MB1=48,）指令，或者,NC,復(fù)位急停時(shí)，復(fù)位,M0.1,，主軸停止并接通剎車制動(dòng)電磁鐵（,Q1.6,）制動(dòng)，制動(dòng),2,秒鐘后，定時(shí)器,T41,動(dòng)作，釋放制動(dòng)電磁鐵。,（4）主軸控制子程序,,圖,7.25,數(shù)控車床主軸控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.25

55、 數(shù)控車床主軸控制PLC子程序梯形圖,（,5,）急停、進(jìn)給保持控制子程序,如圖,7.26,所示，是急停處理和進(jìn)給保持處理子程序梯形圖。急停和進(jìn)給保持是,PLC,送給,CNC,的輔助控制反饋、同步信號(hào)，用來反饋輔助控制信息，同步,NC,程序的執(zhí)行,當(dāng)出現(xiàn),X,軸越限、,Z,軸越限、油泵過載、主軸過載或者伺服電機(jī)過熱時(shí)，發(fā)出急?？刂菩盘?hào),Q2.5,，通知,CNC,進(jìn)行急停處理。,在換刀（,Q0.3=1,或,Q0.4=1,）期間，或者在自動(dòng)工作方式而主軸還沒有啟動(dòng)的情況下，向,CNC,發(fā)進(jìn)給保持信號(hào)（,Q2.6,），使,CNC,鎖定進(jìn)給，保證機(jī)床安全。,（5）急停、進(jìn)給保持控制子程序,,圖,7.26

56、,數(shù)控車床急停、進(jìn)給保持控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.26 數(shù)控車床急停、進(jìn)給保持控制PLC子程序梯形圖,,通過對(duì)上述應(yīng)用實(shí)例分析，可以清楚地看出獨(dú)立型,PLC,與,CNC,裝置之間、,PLC,與機(jī)床側(cè)的開關(guān)量之間的,I/O,連接關(guān)系；并通過,PLC,程序設(shè)計(jì)，使,CNC,裝置、,PLC,和數(shù)控機(jī)床三者緊密結(jié)合在了一起，形成一個(gè)有機(jī)整體，從而控制數(shù)控機(jī)床有條不紊地工作。,通過對(duì)上述應(yīng)用實(shí)例分析，可以清楚地看出獨(dú),7.4,數(shù)控系統(tǒng)中,PLC,的信息交換及,M,、,S,、,T,功能的實(shí)現(xiàn),7.4.1,基本概念,數(shù)控系統(tǒng)中,PLC,的信息交換，就是以,PLC,為中心，在,CNC,、,PLC,和機(jī)

57、床之間的信息傳遞。,PLC,通過信息交換，接受,CNC,的命令信息，實(shí)現(xiàn)輔助功能的控制；并把邏輯控制的結(jié)果信息，送回,CNC,裝置，以同步零件程序的執(zhí)行。,7.4 數(shù)控系統(tǒng)中PLC的信息交換及M、S、T功能的實(shí)現(xiàn)7,PLC,與,CNC,之間交換的信息分兩個(gè)方向進(jìn)行，其中由,CNC,發(fā)給,PLC,的信息主要包括各種功能代碼,M,、,S,、,T,的信息，手動(dòng),/,自動(dòng)方式信息，各種使能信息等。而由,PLC,發(fā)給,CNC,的信息主要包括,M,、,S,、,T,功能的應(yīng)答信息和各坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的機(jī)床參考點(diǎn)信息等。,,PLC與CNC之間交換的信息分兩,,同樣，,PLC,與機(jī)床之間交換的信息也分為兩部分。由,

58、PLC,向機(jī)床發(fā)送的信息主要是控制機(jī)床的執(zhí)行元件，如電磁閥、接觸器、繼電器的通,/,斷電，以及各種狀態(tài)指示和故障報(bào)警等。而由機(jī)床向,PLC,發(fā)送的信息，主要包括機(jī)床操作面板上各種開關(guān)、按鈕等信號(hào)，以及各運(yùn)動(dòng)部件的限位信息。例如機(jī)床的起動(dòng),/,停止、主軸正轉(zhuǎn),/,反轉(zhuǎn),/,停止、冷卻液的開,/,關(guān)、倍率選擇、各坐標(biāo)軸點(diǎn)動(dòng)以及刀架卡盤夾緊,/,松開等信息，還有各運(yùn)動(dòng)部件的限位開關(guān)，主軸狀態(tài)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備信號(hào)等。,同樣，PLC與機(jī)床之間交換的信息也分為兩部,7.4.2,內(nèi)裝型,PLC,及其信息交換,對(duì)于不同數(shù)控系統(tǒng)，所交換的信息內(nèi)容、數(shù)量各有區(qū)別，但基本思路和作用是一樣的。對(duì)于不帶,PL

59、C,的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其信息交換主要以開關(guān)量為主，并通過,CNC,與,PLC,之間的硬件,I/O,連接來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于內(nèi)裝,PLC,的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，不僅可通過開關(guān)量交換信息，而且可以通過內(nèi)部寄存器、內(nèi)部標(biāo)志位等交換信息，而且在,CNC,與,PLC,之間無需硬件,I/O,連接，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，可靠性高，是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向。,7.4.2 內(nèi)裝型PLC及其信息交換,,以內(nèi)部帶,PLC,的,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)為例，其內(nèi)部輸入,/,輸出點(diǎn)數(shù)為,41/24,點(diǎn)，其,PLC,信息交換情況介紹如下。,,1.,資源配置,該系統(tǒng)內(nèi)部與,PLC,有關(guān)的信號(hào)流向及與外部的連接如圖,7.27,所示。其

60、中輸入信號(hào),I42,～,I104,是,CNC→PLC,的內(nèi)部開關(guān)量信號(hào)，,O25,～,O64,是,PLC→CNC,的內(nèi)部開關(guān)量信號(hào)。另外，輸入信號(hào),I1,～,I41,是機(jī)床→,PLC,的外部開關(guān)量信號(hào)，,O1,～,O24,是,PLC→,機(jī)床的外部開關(guān)量信號(hào)。,以內(nèi)部帶PLC的FAGOR 8025/80,I/O1,、,I/O2,、,I/O3,式安裝在,FAGOR 8025/8030 CNC,背部的,3,個(gè)連接器，用來輸入,/,輸出,CNC,和,PLC,的信號(hào)。,I/O3,上有,CNC,模擬電壓輸出，為主軸和,6,個(gè)進(jìn)給軸的伺服系統(tǒng)提供模擬控制電壓。,O1,～,O24,共,24,個(gè)外部輸出信號(hào)全部

61、安排在,I/O1,上；而,I1,～,I41,共,41,個(gè)外部輸入信號(hào)分散安排在三個(gè)連接器上，其中,I/O1,上有,8,個(gè)輸入信號(hào)，,I/O2,上有,32,個(gè)輸入信號(hào)，,I/O3,上有,—,個(gè)輸入信號(hào)。,I/O1、I/O2、I/O3式安裝在FA,,圖,7.27,圖7.27,,除了上述,CNC,與,PLC,之間、,PLC,與機(jī)床之間的開關(guān)量,I/O,信號(hào)之外，,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)的,PLC,還有以下內(nèi)部資源：,①,2047,個(gè)標(biāo)志器,(,內(nèi)部繼電器,),；,②,255,個(gè),16,位寄存器；,③,32,個(gè)計(jì)時(shí)器,(,可選擇計(jì)時(shí)范圍,10ms,～,655s),④6,個(gè)計(jì)數(shù)器,(,

62、可逆計(jì)數(shù)范圍,-32768,～,+32767,或,0,～,65535),。,除了上述CNC與PLC之間、PLC與機(jī)床,2.,內(nèi)部資源功能描述,(1) PLC,的內(nèi)部開關(guān)量輸入,,PLC,共有,104,個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào)，用字母“,I”,后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如,I1,、,I16,等。其中,I1,～,I41,為,41,個(gè)外部開關(guān)量輸入信號(hào)，通過三個(gè)連接器與機(jī)床上的有關(guān)開關(guān)相連。另外，還有,63,個(gè)內(nèi)部邏輯輸入信號(hào)，通過內(nèi)部公共存儲(chǔ)器單元由,CNC,傳送給,PLC,，其編號(hào)對(duì)應(yīng)為,I42,～,I104,，其功能含義如表,7.2,所示。,2.內(nèi)部資源功能描述,,表,7.2 PLC,內(nèi)部開關(guān)量輸入信號(hào),

63、表7.2 PLC內(nèi)部開關(guān)量輸入信號(hào),(2) PLC,的內(nèi)部開關(guān)量輸出,,PLC,共有,64,個(gè)開關(guān)量輸出信號(hào)，用字母“,O”,后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如,O1,、,O16,等。其中,O1,～,O24,為,24,個(gè)外部開關(guān)量輸出信號(hào)，通過連接器,I/O1,與機(jī)床上的執(zhí)行元件（電磁閥、接觸器、繼電器等）相連。另外，還有,40,個(gè)內(nèi)部邏輯輸出信號(hào)，通過內(nèi)部公共存儲(chǔ)器單元由,PLC,傳送給,CNC,，其編號(hào)對(duì)應(yīng)為,O25,～,O64,，其功能含義如表,7.3,所示。,(2) PLC的內(nèi)部開關(guān)量輸出,,表,7.3 PLC,內(nèi)部開關(guān)量輸出信號(hào),表7.3 PLC內(nèi)部開關(guān)量輸出信號(hào),（,3,）,PLC,的標(biāo)

64、志器,標(biāo)志器,(,內(nèi)部繼電器,),實(shí)質(zhì)上就是存儲(chǔ)器的二進(jìn)制位，共有,2047,個(gè)標(biāo)志器，用字母“,M”,后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如,M1,、,M102,等。由于,PLC,都配有后備電池，這樣當(dāng)電源關(guān)斷時(shí)．標(biāo)志器中的邏輯狀態(tài)仍然保持不變，如果希望啟動(dòng)時(shí)初始狀態(tài)為,0,，則可用指令來予以清除。,（3）PLC的標(biāo)志器,,標(biāo)志器分為兩大類，一類是具有預(yù)定的用途的；另一類是允許用戶使用的。具體分配如下：,,M1,～,M512,供用戶使用,,M1801,～,M1964,用于與,CNC,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,,M2001,～,M2003,算術(shù)符號(hào)標(biāo)志器,,M2009,～,M2024,時(shí)鐘標(biāo)志器,,M2046,～,M20

65、47,預(yù)置標(biāo)志器,標(biāo)志器分為兩大類，一類是具有預(yù)定的用途的,（,4,）,PLC,的寄存器,標(biāo)志器,(,內(nèi)部繼電器,),實(shí)質(zhì)上就是存儲(chǔ)器的二進(jìn)制位，共有,2047,個(gè)標(biāo)志器，用字母“,M”,后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如,M1,、,M102,等。由于,PLC,都配有后備電池，這樣當(dāng)電源關(guān)斷時(shí)．標(biāo)志器中的邏輯狀態(tài)仍然保持不變，如果希望啟動(dòng)時(shí)初始狀態(tài)為,0,，則可用指令來予以清除。,標(biāo)志器分為兩大類，一類是具有預(yù)定的用途的，另一類是允許用戶使用的。具體分配如下：,（4）PLC的寄存器,,寄存器用于存放數(shù)據(jù)信息，其編號(hào)用字母“,R”,后跟隨數(shù)字來表示。如,R1,、,R105,等。每個(gè)寄存器均為,16,位，允許

66、存放數(shù)據(jù)范圍為,-32768,～,+32767(,帶符號(hào),),或,0,～,65535(,不帶符號(hào),),。其中部分?jǐn)?shù)據(jù)寄存器的分配如下：,,R1,～,R100,可供用戶使用的寄存器,,R101,～,R164,用于與,CNC,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,,R201,～,R203,用于與,CNC,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,寄存器用于存放數(shù)據(jù)信息，其編號(hào)用字母“R”,4.CNC,與,PLC,之間的信息交換,,PLC,除了通過前面介紹的內(nèi)部輸入,(I42,～,I104),、內(nèi)部輸出,(O25,～,O64),端口與,CNC,之間進(jìn)行信息交換外，還可以通過如下標(biāo)志器、寄存器來實(shí)現(xiàn)與,CNC,交換數(shù)據(jù)的目的。,4.CNC與PLC之間的信息交換,(1),通過激活標(biāo)志器，在,CNC,中產(chǎn)生報(bào)警、提示信息。,,PLC,運(yùn)行時(shí)，可通過置位標(biāo)志器,M1801,～,M1899,，在,CNC,中產(chǎn)生,1,～,99,號(hào)相關(guān)的信息，并在,CRT,上進(jìn)行顯示。反之，清零標(biāo)志器,M1801,～,M1899,，則相應(yīng)信息被取消，,CRT,上顯示也消失。例如，假設(shè),PLC,程序中編有指令：,I12,＝,M1845,，則表示當(dāng)外部輸入信號(hào),I12,由低電