畢業(yè)設(shè)計（論文）東芝數(shù)控機(jī)床PLC設(shè)計

1、東芝數(shù)控機(jī)床plc設(shè)計 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 摘 要plc技術(shù)在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。特別是運用在機(jī)床上，在加工精度和效率上有大大提高，本說明書就完成了tosnuc70l數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的主軸、刀架、冷卻、潤滑系統(tǒng)的電氣原理以及plc程序設(shè)計，運用cad繪圖軟件完成了plc輸入輸出聯(lián)系圖、強(qiáng)電回路圖等圖紙，介紹了相關(guān)外圍部件的組成及系統(tǒng)連接。本說明書基本內(nèi)容:1. 系統(tǒng)的基本組成2. 各部件的組成包括電氣原理圖,plc程序圖等3. 總體plc程序圖,原理圖關(guān)鍵詞：主軸單元 驅(qū)動單元 刀架系統(tǒng) keyword: spindle unit drive unit tool r

2、est system 目 錄前言（3）一、數(shù)控系統(tǒng)的組成（4）（一）cnc裝置（4）（二）伺服單元（4）（三）驅(qū)動單元（4）（四）可編程邏輯控制（plc） （5）（五）機(jī)床本體（5）二、plc程序設(shè)計（6）（一）plc程序設(shè)計的一般步驟（6）（二）plc程序設(shè)計的一般原則（7）（三）設(shè)計時應(yīng)考慮的問題（7）（四）主軸系統(tǒng)（8）（五）定時潤滑系統(tǒng)（13）（六）冷卻系統(tǒng)（15）（七）刀架部分（16）（八）plc程序 （19）（九）i/o分配表（21）三、plc程序調(diào)試（27）（一）輸入程序（27）（二）檢查電氣線路（27）（三）模擬調(diào)試（27）（四）運行調(diào)試（27）（五）非常規(guī)調(diào)試，驗證安全保護(hù)和

3、報警的功能（27）（六）安全檢查并投入考驗性試運行（27）四、原理圖（28）（一）系統(tǒng)聯(lián)系圖（28）（二）電纜聯(lián)接圖（30）（三）控制開關(guān)聯(lián)系圖（34）（四）主軸模擬輸出聯(lián)系圖（34）（五）主軸變頻器（35）（六）機(jī)床直接輸入聯(lián)系圖（35）（七）plc輸入圖（36）（八）plc輸出圖（39）（九）強(qiáng)電回路電氣原理圖（40）五、結(jié)束語（41）六、參考文獻(xiàn)（42）七、致謝（43）前 言數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界

4、各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展?？删幊炭刂疲╬lc）作為工控機(jī)的一員,在主要工業(yè)國家中成為自動化系統(tǒng)的基本電控裝置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等特點。據(jù)統(tǒng)計,當(dāng)今世界plc生產(chǎn)廠家約150家,生產(chǎn)300多個品種。預(yù)計到2000年,銷售額約為86億美元,占工控機(jī)市場份額的50%,plc將在工控機(jī)市場中占有主要地位,并保

5、持繼續(xù)上升的勢頭。隨著plc技術(shù)的發(fā)展,它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。特別是運用在機(jī)床上，在加工精度和效率上有大大提高，本說明書就數(shù)控車床的plc程序進(jìn)行設(shè)計編寫，包括主軸、刀架、冷卻、潤滑等部分的程序。由于本人水平有限，能力欠缺，在編寫中還存在很多不足與錯誤，懇請老師批評指正！ 一、數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)字控制機(jī)床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的機(jī)床，它是數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)是實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置，計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是以計算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的組成如圖1-1所示： 圖1-1 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)組成框圖（一）cnc裝置 cnc裝置是計算機(jī)數(shù)控系

6、統(tǒng)的核心，它包括微機(jī)處理器cpu、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路以及與cnc系統(tǒng)其他組成部分聯(lián)系的接口及相應(yīng)控制軟件。cnc裝置根據(jù)輸入的加工程序進(jìn)行運動軌跡處理和機(jī)床輸入信號的處理，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件，如伺服單元、驅(qū)動裝置和plc等，使其進(jìn)行規(guī)定的、有序的動作。cnc裝置輸出的信號有各坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移指令，還有主軸的變速、換向和啟停信號，選擇和交換刀具的指令，控制冷卻液、潤滑油啟停，工件和機(jī)床部件松開、夾緊，分度工作臺轉(zhuǎn)位輔助指令信號等。這個過程是由cnc裝置內(nèi)的硬件和軟件協(xié)調(diào)完成的。（二）伺服單元 伺服單元分為主軸伺服和進(jìn)給伺服，分別用來控制主軸電動機(jī)和進(jìn)給電

7、動機(jī)。伺服單元接收來自cnc裝置的進(jìn)給指令，這些指令經(jīng)變換和放大后通過驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)變成執(zhí)行部件進(jìn)給的速度、方向、位移。因此伺服單元是數(shù)控裝置與機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自數(shù)控裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號。根據(jù)接收指令的不同，伺服單元有脈沖單元和模擬單元之分。伺服單元就其系統(tǒng)而言又有開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之分，其工作原理亦有差別。（三）驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置將伺服單元的輸出變?yōu)闄C(jī)械運動，它與伺服單元一起是數(shù)控裝置和機(jī)床傳動部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它們有的帶動工作臺，有的帶動刀具，通過幾個軸的綜合聯(lián)動，使刀具相對于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的運動，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。與伺服單

8、元相對應(yīng)，驅(qū)動裝置有步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)等。伺服單元和進(jìn)給驅(qū)動裝置合稱為進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它包含機(jī)械、電子、電動機(jī)等各種部件，涉及強(qiáng)電與弱電的控制。數(shù)控機(jī)床的運動速度、跟蹤及定位精度、加工件表面質(zhì)量、生產(chǎn)率及工作可靠性，往往主要決定于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能，數(shù)控機(jī)床的故障也主要出現(xiàn)在伺服系統(tǒng)上。提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)水平和可靠性，研究與開發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。（四）可編程邏輯控制器（plc）可編程邏輯控制器（plc）是一種專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它采用可編程序的控制器，用來執(zhí)行邏輯運算、順序

9、控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算操作等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程。當(dāng)plc用于控制機(jī)床順序動作時，稱為pmc（programmable machine controller）模塊,它cnc裝置中接收來自操作面板，機(jī)床上的各行程開關(guān)、傳感器、按鈕，強(qiáng)電柜中的繼電器以及主軸控制，刀庫控制的有關(guān)信號，經(jīng)處理后輸出有關(guān)信號，控制相應(yīng)器件的運行。cnc裝置和plc協(xié)調(diào)配合共同完成數(shù)控機(jī)床的控制，其中cnc裝置主要完成與數(shù)字運算和管理等有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、插補(bǔ)運算、譯碼、位置伺服控制等；plc主要完成與邏輯運算有關(guān)的一些動作，沒有軌跡上的具體要求，它

10、接受cnc裝置的控制代碼m指令（輔助功能）、s指令（主軸轉(zhuǎn)速）、t指令（選刀、換刀）等順序動作信息，對其進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動作，如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開與關(guān)等一些輔助動作；它還接受機(jī)床操作面板的指令，一方面直接控制機(jī)床的動作，另一方面將一部分指令送往cnc裝置，用于加工過程的控制。（五）機(jī)床本體機(jī)床本體即數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件，包括主運動部件，進(jìn)給運動執(zhí)行部件（工件臺、拖板及其傳動部件）和支承部件（床身立柱等），還包括具有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等功能的輔助裝置。加工中心類的數(shù)控機(jī)床還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機(jī)械手等部件。數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的

11、組成與普通機(jī)床相似，只是由于數(shù)控機(jī)床的高速度、高精度、大切屑用量和連續(xù)加工要求，其機(jī)械部件在精度、剛度、抗震性等方面要求更高。因此，近年來設(shè)計數(shù)控機(jī)床是采用了許多新的加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施。二、plc程序設(shè)計目前數(shù)控機(jī)床特別是通用數(shù)控機(jī)床的各項功能，例如主軸控制、車床刀架轉(zhuǎn)位、加工中心刀庫的換刀、潤滑、冷卻的啟/停等已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各種數(shù)控系統(tǒng)一般都內(nèi)置或提供滿足這些功能的plc程序。采用獨立型plc時，一般廠家也會提供滿足通用數(shù)控機(jī)床要求的標(biāo)準(zhǔn)plc程序。因此，設(shè)計plc 程序最重要的方法就是詳細(xì)了解并參考系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)plc程序。（一）plc程序設(shè)計的一般步驟1工藝分析 首

12、先，對被控機(jī)床設(shè)備的工藝過程、工作特點、控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性進(jìn)行分析，估算i/o開關(guān)量的點數(shù)、i/o模擬量的接口數(shù)量和精度要求，從而對plc提出整體要求。2系統(tǒng)調(diào)研 根據(jù)設(shè)備的要求，對初步選定的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，了解其所提供的plc系統(tǒng)的功能和特點，包括plc的類型、接口種類和數(shù)量、接口性能、擴(kuò)展性、plc程序的編制方法、售后服務(wù)等內(nèi)容，有必要可以和供應(yīng)商直接聯(lián)系。3確定方案 根據(jù)前兩步的工作，綜合考慮數(shù)控系統(tǒng)和plc系統(tǒng)的功能、性能、特點、本單位的需要和使用習(xí)慣，以及整機(jī)性價比確定plc系統(tǒng)的方案。 在選擇獨立型plc時主要考慮以下4個因素： （1）功能范圍。plc功能有強(qiáng)弱之分，

13、價格差別很大，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實際需要選用。功能方面主要考慮有無擴(kuò)展能力，有無模擬量輸入、輸出，指令系統(tǒng)是否完善，有沒有中斷能力和聯(lián)網(wǎng)能力等。 （2）i/o點數(shù)。統(tǒng)計系統(tǒng)設(shè)計中所需要輸入/輸出的種類及數(shù)量，以便確定選用i/o模塊的種類及數(shù)量。一般都有一定數(shù)量的擴(kuò)展單元供用戶配置。選用時在滿足需要的前提下注意經(jīng)濟(jì)性。 （3）儲存器容量。根據(jù)系統(tǒng)大小不同，選擇用戶儲存器容量不同的plc。一般廠商提供1kb、2kb、4kb、8kb、16kb程序不等容量的存儲器。選擇方法主要憑經(jīng)驗估算，其估算方法有下列兩種：a）plc內(nèi)存容量（指令條數(shù)）約等于i/o總點數(shù)的1015倍；b）指令條數(shù)=6（i/o）+2（tm

14、+ctr）,式中，tm為定時器總數(shù)，ctr為計數(shù)器總數(shù)。有時可在其基礎(chǔ)上增加20%的裕量。（4）處理時間。plc從處理一個輸入信號到產(chǎn)生一個輸出信號所需的時間稱為處理時間。處理時間的長短不僅決定于cpu的循環(huán)掃描周期，還與輸出繼電器的機(jī)械滯后、輸入信號的到來時刻，以及程序語句的安排有密切的關(guān)系。當(dāng)plc的掃描周期為20ms時，一個交流輸入信號的處理時間可達(dá)60ms左右，這對于一般工業(yè)控制系統(tǒng)來說已足夠靈敏，對某些要求輸入/輸出作出快速響應(yīng)的設(shè)備，可采用快速響應(yīng)模塊、高速計數(shù)模塊及中斷處理等措施來縮短處理時間。（5）若采用的plc自帶有程序，應(yīng)該詳細(xì)了解程序已有的功能和對現(xiàn)有需求的滿足程度和可修

15、改性。盡量采用plc自帶的程序。（6）將所有與plc相關(guān)的輸入信號（按鈕、行程開關(guān)、速度及溫度等傳感器），輸出信號（接觸器、電磁閥、信號燈等）分別列表，并按plc內(nèi)部接口范圍，給每個信號分配一個確定的編號。（7）詳細(xì)了解生產(chǎn)工藝和設(shè)備對控制系統(tǒng)的要求。畫出系統(tǒng)各個功能過程的工作循環(huán)圖或流程圖、功能圖及有關(guān)信號的時序圖。（8）按照plc程序語言的要求設(shè)計梯形圖或編寫程序清單。梯形圖上的文字符號應(yīng)按現(xiàn)場信號與plc內(nèi)部接口對照表的規(guī)定標(biāo)注。4電氣設(shè)計plc控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計包括這些內(nèi)容：原理圖、元器件清單、電柜布置圖、接線圖與互連圖，如果是定型設(shè)備還包括工藝圖，電氣設(shè)計時特別要注意以下幾點：（1）

16、plc輸出接口的類型，是繼電器輸出還是光電隔離輸出等。（2）plc輸出接口的驅(qū)動能力，一般繼電器輸出為2a，光隔輸出為500ma。（3）模擬量接口的類型和極性要求，一般有電流型輸出（-20ma+20ma）和電壓型輸出（-10v+10v）兩種可選。（4）采用多直流電源時的共地要求。（5）輸出端接不同負(fù)載類型時的保護(hù)電路。執(zhí)行電器若為感性負(fù)載，需接保護(hù)電路，電源為直流可加續(xù)流二極管，電源為交流可加阻容吸收電路。（6）若電網(wǎng)電壓波動較大或附近有大的電磁干擾源，應(yīng)在電源與plc間加設(shè)隔離變壓器、穩(wěn)壓電源或電源濾波器。（7）注意plc的散熱條件，當(dāng)plc的環(huán)境溫度大于55時，要用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻。（二）pl

17、c程序設(shè)計的一般原則（1）保證人身與設(shè)備安全的設(shè)計永遠(yuǎn)都不是多余的。（2）plc程序的安全設(shè)計，并不代表硬件的安全保護(hù)可以省略。（3）了解plc自身的特點。（4）設(shè)計調(diào)試點易于調(diào)試。（5）模塊化設(shè)計。（6）盡量減少程序量。（7）全面的注釋，便于維修。（三）設(shè)計時應(yīng)考慮的問題1急停當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，可以按下急停按鈕避免故障和事故進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，急停按鈕必須能停止各運動部件，如進(jìn)給軸、主軸、刀架等。常用的方法是：通過急停按鈕關(guān)閉所有動力電源，只保留控制電源；也可以用急停按鈕關(guān)閉各運動部件驅(qū)動器的使能信號來實現(xiàn)，但如果驅(qū)動器失控，這種方法則失效。急停的安全互鎖必須在電氣設(shè)計中實現(xiàn)。2限位當(dāng)進(jìn)給軸或

18、其他有位置要求的移動部件超出設(shè)計的行程時，則通過限位信號進(jìn)行保護(hù)。限位信號一方面需要在出現(xiàn)限位的時刻禁止移動部件的移動，另一方面，還要通知cnc限位的方向，這樣當(dāng)用超程解除等方式脫離限位狀態(tài)時，不會因為誤操作而進(jìn)一步擴(kuò)大超行程的程度，即只允許移動部件向與限位方向相反的方向移動。限位的安全互鎖一般在電氣設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面實現(xiàn)。3進(jìn)給驅(qū)動裝置數(shù)控機(jī)床在自動加工中通常進(jìn)給運動是有一個以上的進(jìn)給裝置同時完成的，因此，當(dāng)某個進(jìn)給驅(qū)動裝置出現(xiàn)報警時，必須停止自動加工狀態(tài)。上面進(jìn)給驅(qū)動裝置的安全互鎖一般在軟件中實現(xiàn)。4主軸單元 數(shù)控機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運動帶動刀具或工件產(chǎn)生切削運動，因此（1）當(dāng)主軸報警時必須

19、禁止回轉(zhuǎn)運動，以防止損壞刀具或主軸。（2）當(dāng)主軸運動時，必須禁止刀具松/緊和自動換刀等，因為這些過程是處在需要靜止的狀態(tài)。（3）若主軸有多個擋位，則主軸換擋未成功時，必須禁止主軸的連續(xù)運動和機(jī)床的自動加工。上述第（1）項與第（3）項一般在軟件設(shè)計中實現(xiàn)；而第（2）項一般在電氣設(shè)計中實現(xiàn)。5三相異步電動機(jī)換向 三相異步電動機(jī)通過調(diào)換任意兩相電源，來改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，如圖2-1所示。如果控制正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的兩個交流接觸器同時閉合，則三相電源中的兩相就會發(fā)生短路，因此這兩個交流接觸器的控制必須進(jìn)行雙向安全互鎖如圖2-2所示。 另外交流接觸器的接通、釋放有一定的時間滯后，若兩個交流接觸器的控制線圈同時

20、得電，仍然會有一個瞬間同時接通的過程，使得電源瞬時短路，因此在軟件設(shè)計中也要設(shè)計正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的安全互鎖。 圖2-1 主軸正反轉(zhuǎn)主電路 圖2-2 主軸正反轉(zhuǎn)控制電路6換刀（1）換刀過程中或換刀失敗，特別是銑床要禁止主軸的運動，相應(yīng)的也要禁止系統(tǒng)的自動加工進(jìn)給。（2）自動換刀鏜銑床若采用機(jī)械手或盤式刀庫，在松刀和緊刀的過程中必須禁止z軸的移動。（3）自動換刀鏜銑床刀庫靠近主軸的過程中要禁止z軸的移動（4）刀具未夾緊時禁止主軸旋轉(zhuǎn)，通常也應(yīng)該禁止機(jī)床的自動進(jìn)給。（四）主軸系統(tǒng)1過程分析主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動和沖動等。要求按正轉(zhuǎn)按鈕時電動機(jī)正轉(zhuǎn)；按反轉(zhuǎn)按鈕時電動機(jī)反轉(zhuǎn)；按停止按鈕時電動機(jī)停

21、止，并控制制動器制動2s；按下沖動按鈕電動機(jī)正轉(zhuǎn)0.5s，然后停止；電動機(jī)過載報警后正/反轉(zhuǎn)按鈕和沖動按鈕無效。2安全互鎖數(shù)控機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運動帶動刀具或工件產(chǎn)生切削運動，因此（1）當(dāng)主軸報警時必須禁止回轉(zhuǎn)運動，以防止損壞刀具或主軸。（2）當(dāng)主軸運動時，必須禁止刀具松/緊和自動換刀等，因為這些過程是處在需要靜止的狀態(tài)。（3）若主軸有多個擋位，則主軸換擋未成功時，必須禁止主軸的連續(xù)運動和機(jī)床的自動加工。上述第（1）項與第（3）項一般在軟件設(shè)計中實現(xiàn)；而第（2）項一般在電氣設(shè)計中實現(xiàn)。3程序設(shè)計 電氣部分的設(shè)計如圖2-3所示，主軸為普通三相異步電動機(jī)，有交流接觸器控制正/反轉(zhuǎn)；繼電器采用直流24v

22、供電，自帶續(xù)流二極管；交流接觸器采用交流110v供電。 （a）主軸強(qiáng)電電路 （b）接觸器控制電路 （c）plc輸入/輸出圖2-3 主軸電氣控制電路圖圖中各器件的含義表1序號名稱含義序號名稱含義1qf3主軸帶過載保護(hù)電源空開2km3主軸正轉(zhuǎn)交流接觸器3km4主軸反轉(zhuǎn)交流接觸器4ka1由急?？刂频闹虚g繼電器5ka4主軸正轉(zhuǎn)中間繼電器6ka5主軸反轉(zhuǎn)中間繼電器7ka6主軸制動中間繼電器8ka9刀具松緊繼電器9sb11主軸正轉(zhuǎn)按鈕10sb12主軸反轉(zhuǎn)按鈕11sb13主軸停止按鈕12sb14主軸沖動按鈕13rc2三相滅弧器14rc7，rc8單相滅弧器與主軸控制有關(guān)的輸入/輸出寄存器包括：輸入寄存器：x8

23、00正轉(zhuǎn)；x801反轉(zhuǎn)；x802停止；x803沖動；x804報警；輸出寄存器：ye03正轉(zhuǎn)；ye02反轉(zhuǎn)；ye04制動；ye05松刀。在電氣安全互鎖設(shè)計方面，主軸正/反轉(zhuǎn)在接觸器和繼電器分別進(jìn)行了安全互鎖；主軸正/反轉(zhuǎn)對刀具松進(jìn)行了安全互鎖；急停對主軸運轉(zhuǎn)進(jìn)行了安全互鎖。 指令語句表程序如下： 1ld x800 讀取主軸正轉(zhuǎn)按鈕 2or r0.0 r0.0自鎖 3and x804 無報警 4ani ye05 刀具未松開 5and x802 停止按鈕未按下（停止按鈕硬件上是常閉間接） 6ani ye02 反轉(zhuǎn)無輸出 7ani ye04 主軸未制動 8out r0.0 輸出中間變量r0.0，并自鎖

24、 主軸正轉(zhuǎn)條件都滿足，則按下正轉(zhuǎn)按鈕后，輸出r0.0并自鎖 9ld x803 讀取主軸沖動按鈕 10or r0.1 r0.1互鎖 11ani t1 若t1計時未完成 12out r0.1 輸出r0.1 13out ti k5 t1計時0.5s 按下主軸沖動按鈕后，r0.1輸出0.5s后關(guān)閉 14ld r0.0 讀取r0.0 15or r0.1 或r0.0 16and x804 無報警 17ani ye05 刀具未松開 18and x802 停止按鈕未按下 19ani ye02 反轉(zhuǎn)無輸出 20ani ye04 主軸未制動 21out ye03 輸出ye03控制主軸正轉(zhuǎn) 主軸正轉(zhuǎn)條件滿足后，r0

25、.0和r0.1任意一個有輸出則輸出ye03控制主軸正轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了主軸連續(xù)正轉(zhuǎn)和每次按下主軸沖動按鈕，主軸正向沖動0.5s的功能 22ld x802 讀取主軸停止按鈕 23or ye04 主軸制動自鎖 24ani t2 若t2計時未完成 25out ye04 輸出主軸制動 26out t2 k20 t2計時2s 按下主軸停止按鈕后，ye04輸出制動主軸2s后斷開 27ld x801 讀取主軸反轉(zhuǎn)按鈕 28or ye02 主軸反轉(zhuǎn)自鎖 29and x804 無報警 30ani ye05 刀具未松開 31and x802 停止按鈕未按下 32ani y800 正轉(zhuǎn)無輸出 33ani ye04 主軸未制

26、動 34out ye02 輸出ye02控制主軸反轉(zhuǎn) 35end 主軸反轉(zhuǎn)條件都滿足，則按下反轉(zhuǎn)按鈕后，輸出ye02并自鎖主軸plc程序如下：4主軸驅(qū)動裝置的接口（1）主軸驅(qū)動裝置最基本的接口圖：上圖所示，采用三相交流380v電源供電；速度指令由3、4腳輸入（圖中通過電位器獲得，在數(shù)控機(jī)床上一般由數(shù)控裝置或plc的模擬量輸出接口輸入），指令電壓范圍是直流010v；主軸電動機(jī)的啟動/停止以及旋轉(zhuǎn)方向由外部開關(guān)s1、s2控制，當(dāng)s1閉合時電動機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)s2閉合時電動機(jī)反轉(zhuǎn)，若s1、s2同時都斷開或閉合則電動機(jī)停止，也可以定義為s1控制電動機(jī)的啟動和停止，s2控制電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。變頻器根據(jù)輸入的速度

27、指令和運行狀態(tài)指令輸出相應(yīng)頻率和幅值的交流電源，控制電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。（2）具有反饋矢量控制的變頻器的典型接口圖： （五）定時潤滑系統(tǒng)1過程分析 由plc控制潤滑電動機(jī)實現(xiàn)自動潤滑功能，代替自動潤滑站。數(shù)控機(jī)床通電工作后 ，定時潤滑即開始自動執(zhí)行，不受外部按鈕或m指令控制。2安全互鎖 檢測到?jīng)]有潤滑液或潤滑電動機(jī)過熱報警后向系統(tǒng)發(fā)出報警信息，并停止定時潤滑的工作。急停對潤滑運轉(zhuǎn)進(jìn)行安全互鎖。3程序設(shè)計 電氣部分的設(shè)計如圖2-4： (a）強(qiáng)電回路 (b) 接觸器電路 (c) plc輸入/輸出圖中各器件的含義表2序號名稱含義1m4潤滑電動機(jī)2qf6潤滑電動機(jī)帶過載保護(hù)的電源空開3km7潤滑電動機(jī)啟動交流

28、接觸器4ka1由急?？刂频闹虚g繼電器5ka10潤滑電動機(jī)啟動中間繼電器6hl1潤滑報警指示燈7rc5三相滅弧器8rc11單相滅弧器定時潤滑涉及的寄存器如下：x805潤滑液位低報警檢測； x806潤滑電機(jī)過熱報警檢測；ye06潤滑電動機(jī)控制； ye0b潤滑系統(tǒng)報警指示燈。數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng)一般要求每間隔數(shù)十分鐘甚至幾個小時工作幾秒鐘，而一般plc的定時器沒有這么大的定時范圍，因此采用定時器和計數(shù)器相結(jié)合的方法來擴(kuò)大定時范圍，下面以每隔一小時潤滑10s為例設(shè)計定時潤滑系統(tǒng)的plc梯形圖程序，如圖1所示： x805和x806硬件上均按常閉觸點連接，plc按常閉觸點判斷，正常時都斷開的，所以ye0b（

29、報警指示燈）沒有輸出。一旦出現(xiàn)了一個或兩個報警則硬件上為斷開狀態(tài)，plc內(nèi)部因常閉觸點而閉合，ye0b輸出報警。開始上電是r0.0為0，c0、t1以及t2都處于復(fù)位狀態(tài)，t0處于定時狀態(tài)，時間為10s，定時完成后r0.0自鎖保持1狀態(tài)，對c0、t1、ye06沒有影響。若x805或x806任意一個出現(xiàn)了故障報警，則r0.0變?yōu)?，重新復(fù)位c0、t1以及t2，故障消除后，t0又開始計時，r0.0延時10s后再變?yōu)?。因此，用r0.0的常閉觸點可以保證每次開機(jī)和故障消除后ye06能馬上輸出，控制潤滑10s。r0.0變?yōu)?后，t0一直被復(fù)位，t1開始工作，定時時間是60s，因此每隔60sc0計數(shù)一次，

30、c0的設(shè)定值是60，因此，1h后c0計數(shù)完成，這期間t2一直處于復(fù)位狀態(tài)。c0計數(shù)完成后，常開觸點閉合，復(fù)位t1，而t2開始計時，t2的設(shè)定時間是10 s，10s后t2的常開觸點閉合復(fù)位c0，因此，c0的1狀態(tài)只維持10s即變?yōu)?，同時把t2復(fù)位，由于t2、c0、t1都處于復(fù)位狀態(tài)，r0.0為1，t1又開始計時，每隔60s向c0發(fā)送一個脈沖，進(jìn)入新一輪循環(huán)?？梢娒扛?h，c0即輸出10s，用c0的常開觸點控制ye06即實現(xiàn)了控制要求。（六）冷卻系統(tǒng)1過程分析 由plc控制冷卻泵電動機(jī)實現(xiàn)冷卻功能。數(shù)控機(jī)床通電工作后 ，冷卻泵等待plc程序執(zhí)行，接受外部按鈕或m指令的控制。2安全互鎖 檢測到?jīng)]有

31、冷卻液或冷卻泵電動機(jī)過熱報警后向系統(tǒng)發(fā)出報警信息，并停止冷卻的工作。急停對冷卻運轉(zhuǎn)進(jìn)行安全互鎖。3程序設(shè)計 電氣部分的設(shè)計如圖2-5： （a）強(qiáng)電回路 (b) 接觸器電路 (c) plc輸入/輸出圖中各器件的含義表2序號名稱含義1m5冷卻泵電動機(jī)2qf7冷卻泵電動機(jī)帶過載保護(hù)的電源空開3km8冷卻泵電動機(jī)啟動交流接觸器4ka1由急?？刂频闹虚g繼電器5ka11冷卻泵電動機(jī)啟動中間繼電器6hl2冷卻報警指示燈7rc6三相滅弧器8rc12單相滅弧器定時潤滑涉及的寄存器如下：x807冷卻液位低報警檢測； x80b冷卻泵電動機(jī)過熱報警檢測；ye07冷卻泵電動機(jī)控制； ye0c冷卻系統(tǒng)報警指示燈冷卻系統(tǒng)p

32、lc程序如下:(七)刀架部分1過程分析 刀架電動機(jī)采用三相交流380v供電，正轉(zhuǎn)時驅(qū)動刀架正向旋轉(zhuǎn)，各刀具按順序依次經(jīng)過加工位置（如圖1所示），刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)時，刀架自動鎖死，保證刀具能夠承受切削力。每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關(guān)。 換刀動作由t指令或手動換刀按扭啟動，換刀過程如下：（a）刀架電動機(jī)正轉(zhuǎn)；(b)檢測到所選刀位的有效信號后，停止刀架電動機(jī)轉(zhuǎn)動； (c)刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)鎖死刀架；(d)停止刀架電動機(jī)，換刀完成。車床刀架不存在刀具交換問題，刀具選好后即可以 開始加工，因此，車床的換刀由圖1 車床刀架示意圖 t指令（選刀指令）完成，而不需要換刀指令（m06指令）的參與。2安全互鎖（a）

33、刀架電動機(jī)長時間旋轉(zhuǎn)（如20s），而檢測不到刀位信號，則認(rèn)為刀架出現(xiàn)故障，立即停止刀架電動機(jī)，以防止將其損害并報警提示；(b)刀架電動機(jī)過熱報警時，停止換刀過程，并禁止自動加工；3程序設(shè)計電氣部分的設(shè)計如圖2-6所示。 （a）強(qiáng)電電路 (b)接觸器電路 (c)plc輸入/輸出圖中各器件的含義如下：序號名稱含義1m2刀架電動機(jī)2qf3刀架電動機(jī)帶過載保護(hù)的電源空開3km5、km6刀架電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制交流接觸器4ka1由急?？刂频闹虚g繼電器5ka6、ka7刀架電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制中間繼電器6s1s4刀位檢測霍爾開關(guān)7sb11手動刀位選擇按鈕8sb12手動換刀啟動按鈕9rc3三相滅弧器10rc9、r

34、c10單相滅弧器自動刀架控制涉及的輸入/輸出寄存器如下：x80f刀架電動機(jī)過熱報警輸入 x000x00314號刀位信號輸入x80d手動刀位選擇按鈕信號輸入 x80c手動換刀啟動按鈕信號輸入y0.6刀架正轉(zhuǎn)繼電器控制輸出 y0.7刀架反轉(zhuǎn)繼電器控制輸出刀架部分plc程序如下：（八）plc程序： （九）i/o分配表：connectorno.ync1cn12connectorno.ync1cn13i/o輸入i/o輸入序號地址信號名稱序號地址信號名稱1+24v1+24v2+24v2+24v3x800主軸正轉(zhuǎn)3x8104x801主軸反轉(zhuǎn)4x811zcan5x802主軸停止5x812alock6x803主

35、軸沖動6x813malock7x804主軸報警7x814manabs8x805潤滑液位報警8x815dryrun9x806潤滑電機(jī)過熱報警9x816blkdek110x807冷卻液位報警10x817單步11+24v11+24v12+24v12+24v13x808進(jìn)給保持13x81814x809停止14x81915x80a啟動15x81a16x80b冷卻電機(jī)過熱報警16x81b17x80c手動換刀啟動17x81cz軸18x80d手動模式18x81dx軸19x80e自動模式19x81e進(jìn)給20x80f刀架電機(jī)報警報警20x81f進(jìn)給+ connectorno.ync1cn14connectorno

36、.ync1cn15i/o輸入i/o輸入序號地址信號名稱序號地址信號名稱1+24v1+24v2+24v2+24v3x8203x830nzro 014x8214x831*dec 015x8225x832*-ed 016x8236x833*+ed 017x8247x834*-lm 018x8258x835*+lm 019x8269x836hilk 0110x82710x837sv rdy11+24v11+24v12+24v12+24v13x82813x838nzro 0214x82914x839*dec 0215x82a15x83a*-ed 0216x82b快進(jìn)16x83b*+ed 0217x82c

37、速度17x83c*-lm 0218x82d10018x83d*+lm 0219x82e1019x83ehilk 0120x82f120x83fsv rdyconnectorno.ync1cn16connectorno.ypc2cnx0i/o輸出i/o輸入序號地址信號名稱序號地址信號名稱1+24v1ext.p24v2+24v2ext.p24v3ye00刀架反轉(zhuǎn)3x0004號刀位信號4ye01刀架正轉(zhuǎn)4x0013號刀位信號5ye02主軸正轉(zhuǎn)5x0022號刀位信號6ye03主軸反轉(zhuǎn)6x0031號刀位信號7ye04主軸制動7x0048ye05刀具松/緊8x0059ye06潤滑開啟9x00610ye07

38、冷卻開啟10x00711+24v11ext.p24v12+24v12ext.p24v13ye08進(jìn)給保持燈13x00814ye09停止燈14x00915ye0a啟動燈15x00a16ye0b潤滑指示燈16x00b17ye0c冷卻報警燈17x00c18ye0d換刀超時報警18x00d19ye0e19x00e20ye0f20x00f三、plc程序調(diào)試（一）輸入程序 根據(jù)型號的不同，plc有多種程序輸入方法，例如，在plc上本地輸入；通過數(shù)控系統(tǒng)輸入；通過外部專用編程器輸入；通過plc提供的基于pc的軟件在外部pc上輸入。多數(shù)plc都提供pc機(jī)編程輸入功能。（二）檢查電氣線路 如果電氣線路安裝有誤，

39、不僅會嚴(yán)重影響plc程序的調(diào)試進(jìn)度，而且極有可能損壞元器件。因此，調(diào)試前應(yīng)該仔細(xì)檢查整個系統(tǒng)的電氣線路，特別是電源部分。若系統(tǒng)是分模塊設(shè)計調(diào)試的，也可以只檢查準(zhǔn)備調(diào)試的模塊部分的電氣線路。（三）模擬調(diào)試 正如前述，plc處在數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床電氣之間，起著承上啟下的作用。如果plc程序指令有誤，即使電氣線路沒有錯誤，也有可能引起事故，損壞設(shè)備。例如，主軸采用齒輪傳動時，若齒輪嚙合未到位，強(qiáng)行長時間運行主軸就有可能損壞傳動齒輪。因此，在plc實際應(yīng)用調(diào)試前應(yīng)先進(jìn)行模擬調(diào)試。 模擬調(diào)試可以采用系統(tǒng)提供的模擬臺調(diào)試，也可以在關(guān)閉系統(tǒng)強(qiáng)電的條件下模擬調(diào)試，例如關(guān)閉主軸強(qiáng)電空開，那么調(diào)試中即使plc動作有誤

40、，由于主軸電動機(jī)不會實際運轉(zhuǎn)，所以也不會引起事故。 對于輸入信號，如主軸擋到位回答信號，刀具夾緊到位回答信號等，可以采用人工輸入的方式模擬，按照預(yù)先設(shè)計的順序逐步調(diào)試，觀察輸出信號及其控制的執(zhí)行電器是否按預(yù)定設(shè)計動作。（四）運行調(diào)試 接通功率器件的動力，如電動機(jī)及其驅(qū)動器的強(qiáng)電、氣壓、液壓等，按照實際運行的需要調(diào)試，在運行調(diào)試中要注音電氣與機(jī)械的配合。（五）非常規(guī)調(diào)試，驗證安全保護(hù)和報警的功能 按照與設(shè)計功能不同的順序輸入或輸出信號，例如刀具松的狀態(tài)下，按主軸啟動按鈕，或在主軸運行中，按下刀具松按鈕。觀察plc設(shè)計的保護(hù)功能是否有效。 運行中接入各單元的報警信號，觀察plc程序是否能正確的報警

41、并保護(hù)相應(yīng)的單元。例如主軸運行中，接入主軸過熱信號，觀察plc是否能報警，并同時停止主軸和刀具進(jìn)給。 這部分工作一般也分為模擬調(diào)試和運行中調(diào)試，以防如果保護(hù)功能失效而損壞器件和設(shè)備。（六）安全檢查并投入考驗性試運行 待一切正常后可將程序固化到plc存儲器中，并做備份和詳細(xì)文檔，整理說明程序的功能和使用方法等信息。四、原理圖（一）系統(tǒng)聯(lián)接圖： 圖1 圖2（二）電纜聯(lián)接圖： 圖3 圖4 圖5 圖6（三）控制開關(guān)聯(lián)系圖： 圖7（四）主軸模擬輸出聯(lián)系圖： 圖8（五）主軸變頻器： 圖9（六）機(jī)床直接輸入聯(lián)系圖： 圖10（七）plc輸入圖： 圖11 圖12 圖13（八）plc輸出圖： 圖14（九）強(qiáng)電回路電氣原理圖： 五、結(jié)束語隨著時間的推移，我到了大學(xué)生涯的最后一次作業(yè)，也是最后一次任務(wù)畢業(yè)設(shè)計，我設(shè)計