数控机床原理及应用教学课件作者何伟第十七讲课件

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1、数控机床原理及应用第十七讲本讲内容提要数控机床用PLC的分类及特点数控机床用PLC的工作方式数控机床用PLC实现的功能数控机床用PLC数控机床用PLC可分为两类：一类是专为数控机床顺序控制而设计制造的“内装型”（Built-inType）PLC。另一类是那些输入/输出信号接口技术规范、输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能能满足数控机床控制要求的“独立型”（Stand-aloneType）PLC。数控机床用PLC内装型PLC如图4-19所示，内装型PLC从属于CNC装置，与CNC装置集于一体。PLC与CNC间的信号传递在CNC装置内部

2、实现。而PLC与数控机床之间的信号传递则通过CNC装置的输入/输出接口电路实现。内装型PLC具有如下特点：其性能指标由它所从属的CNC装置的性能、规格决定。它的硬件、软件被作为CNC装置的基本功能统一设计，具有结构紧凑等优点。可与CNC共用CPU。若机床要求控制程序复杂、动作速度快，也可专用CPU。与CNC系统共用输入/输出接口和电源。扩大了CNC内部直接处理的窗口通信功能，可使用梯形图编辑、传送高级控制功能。数控机床用PLC内装型PLCCNC装置NCPLCI/O电路强电电路主轴放大器速度控制单元机床操作面板辅助动作、换刀、冷却、排削主轴电机

3、MDI/CRT面板伺服电机图4-19内装型PLC、CNC系统与机床的关系数控机床用PLC独立型PLC如图4-20所示，独立型PLC独立于CNC装置，具有完整的硬件、软件功能，可独立完成规定的控制任务。独立型PLC具有如下特点：具有CPU、程序存储器、I/O接口、通讯接口、电源等微型计算机必备的硬件。输入、输出点数可通过输入、输出接口的增减灵活配置。有的还可通过网络实现大范围的集中控制。CNC装置和PLC装置都有自己的I/O接口，所以需进行PLC与CNC装置、PLC与机床侧的I/O连接。单微处理器的CNC装置采用内装型PLC的较多。独立型PLC

4、主要用于多微处理器CNC装置、FMC、FMS、CIMS中。数控机床用PLC独立型PLCCNC装置NCPLCI/O电路强电电路主轴速度控制单元速度控制单元机床操作面板辅助动作、换刀、冷却、排削主轴电机MDI/CRT面板伺服电机I/O电路I/O电路图4-20独立型PLC、CNC系统与机床的关系数控机床用PLC的工作方式不管数控机床用的PLC是内装型的还是独立型的，其工作方式必须与数控机床整体的动作方式相协调。仅从功能上来看，数控机床用的PLC需根据不同性能的、完成不同功能的数控机床的动作要求，编制特定的PLC用户程序，并进行顺序控制，并满足连续动

5、作的要求。所谓顺序控制就是按照梯形图给定的顺序进行工作。而连续工作就是遵循PLC循环扫描的工作方式，当用户程序执行结束时，可自动返回到程序起始处重复执行程序，直至加工结束。数控机床用PLC的工作方式数控机床用PLC的用户程序一般分为高级顺序程序和低级顺序程序两部分。高级顺序程序主要处理需要及时处理的信号，特别是对来自CNC系统或机床的信号是立即响应处理的，如加工过程中出现的超程信号、急停信号、返回参考点信号、进给保持信号、倍率开关信号等。在整个PLC的工作过程中，高级顺序程序每个定时周期执行一次，定时周期剩余的时间用来执行低级顺序程序。每个定

6、时周期只能执行低级顺序程序的一部分，所以往往执行完一个低级顺序程序需若干个定时周期。数控机床用PLC实现的功能M功能即辅助功能，根据数控加工程序中不同的M代码，可控制主轴正转、反转和停止，切削液的开关、卡盘的夹紧、松开及换刀机械手的取刀、归刀等动作。T功能数控机床特别是加工中心通过PLC管理刀库，进行自动换刀。处理的信息包括选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命、刀具刃磨次数等。数控机床用PLC实现的功能S功能主轴转速S功能由S+二位代码或S+四位代码指定，PLC可根据该代码直接指定转速。机床外部开关量信号控制功能机床给PLC的信息，主要有

7、机床操作面板上的控制开关、各坐标轴的行程开关、压力开关和温控开关等。这些信号送入PLC，经逻辑运算后，可输出控制命令给控制对象。输出信号控制功能PLC输出的信号经强电柜中的继电器、接触器，通过机床侧的液压或气动电磁阀，对刀库、机械手或回转工作台等装置进行控制。还可对冷却泵电动机、润滑泵电动机等进行控制。数控机床用PLC实现的功能伺服控制功能PLC可根据CNC的控制指令，通过驱动装置驱动主轴电动机、伺服进给电动机和刀库电动机等。报警处理功能PLC可定期检查机床各运动部件的状态，收集各部件的故障信号并指示CNC系统发出报警信号或显示报警文本。本讲

8、小结数控机床用PLC的分类及特点数控机床用PLC的工作方式数控机床用PLC实现的功能作业