数控系统 教学课件 作者 张伦玠 第二章　数控机床PLC控制.ppt

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1、第二章　数控机床PLC控制第二章　数控机床PLC控制第一节　可编程序控制器概述第二节　PLC应用的基本电气知识第三节　数控机床PLC系统的设计及调试第四节　数控机床PLC控制应用实例第一节　可编程序控制器概述一、可编程序控制器的特点与分类二、可编程序控制器的组成及工作方式三、常见的编程语言四、梯形图和语句表一、可编程序控制器的特点与分类(一)可编程序控制器(PLC)的特点(二)可编程序控制器(PLC)的分类图2-1　内装型PLC的CNC系统框图(1)内装型PLC　从属于数控系统，PLC与数控系统之间的信号传送在数控系统内部即可实现。PLC

2、与数控机床之间则通过CNC输入/输出接口电路实现信号传送，如图2-1所示。一、可编程序控制器的特点与分类图2-2　独立型PLC的数控系统框图(2)独立型PLC　独立型PLC又称外装型或通用型PLC。对数控机床而言，独立型PLC独立于数控系统，具有完备的硬件结构和软件功能，能够独立完成规定的控制任务。采用独立型PLC的数控系统框图如图2-2所示。一、可编程序控制器的特点与分类图2-3　独立型PLC功能结构框图独立型PLC具有如下特点：1)独立型PLC具有如下基本的功能结构：CPU及其控制电路、系统程序存储器、用户程序存储器、输入/输出接口电路

3、、与编程机等外部设备通信的接口和电源等，如图2-3所示。一、可编程序控制器的特点与分类图2-4　独立型PLC3)性能价格比不如内装型PLC。目前，提供独立型PLC厂商主要有德国西门子、美国罗克韦尔、日本三菱等公司。图2-4所示为独立型PLC实物图。二、可编程序控制器的组成及工作方式图2-5　PLC程序执行过程PLC实质是一种专用计算机，它的组成形式基本上与微机相同，主要包括微处理器(CPU)、存储器、用户输入/输出部分、输入/输出扩展接口、外围设备以及电源等。对于内装型PLC，CPU、存储器、外围设备、电源等部分一般与数控系统共用。(二)P

4、LC的基本工作方式PLC的基本工作方式是顺序执行用户程序，每一时刻执行一条指令，由于相对于外部电气信号有足够的执行速度，从宏观上看是实时响应的。对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描两种，扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，如图2-5所示。三、常见的编程语言PLC是针对工业自动控制而开发的，其主要使用者是各生产部门的电气操作及维修人员，为此，PLC通常不采用微机的编程语言，而采用下列编程表达方法。(1)梯形逻辑图(LAD)　梯形逻辑图简称梯形图(ladderdiagram简写为LAD),它是从继电器-接触器控

5、制系统的电气原理图演化而来的，是一种图形语言，它沿用了常开触。(2)指令语句表(STL)　指令语句表简称语句表(statementlist简写为STL)，类似于计算机的汇编语言，它是用语句助记符来编程的。(3)计算机的通用语言　计算机通用语言可以实现梯形图法和指令语句表法难以实现的复杂逻辑控制功能，但它没有梯形图法形象，比指令语句表编程复杂，因此较难掌握。常用的通用语言有C、BASIC、PASCAL、FORTRAN等，其中采用C语言较多。四、梯形图和语句表图2-6　梯形图绘制示意图a)继电器接触器控制电路　b)PLC控制的输入/输出电路　c

6、)PLC内部梯形图四、梯形图和语句表正如前述，梯形图和语句表是PLC中最常用的两种编程语言，下面将对这两种编程语言作一阐述。(一)梯形图(4)梯形图的绘制原则　以图2-6为例说明梯形图绘制的原则。图2-6a为电动机起、停继电器接触器控制电路。图2-6b为PLC控制的输入/输出电路。四、梯形图和语句表(二)语句表采用语句表编程的PLC的指令各有不同，一般包括两种指令：基本指令和功能指令。在设计顺序程序时，使用得最多的是基本指令，如RD、AND、OR等。数控机床执行的顺序逻辑往往比较复杂，仅使用基本指令编程十分困难，即使可以实现，程序规模往往很

7、庞大，因此，必须借助功能指令以简化程序。(1)基本指令(见表2-1)。表2-1　基本指令(2)功能指令　数控机床用PLC的指令必须满足数控机床信息处理和动作控制的特殊要求，例如，由NC输出的M、S、T二进制代码信号的译码，机械部件运动状态或液压系统动作状态的延时确认，加工零件计数，刀库、分度工作台沿最短路径旋转和现在位置至目标位置步数的计算等。第二节　PLC应用的基本电气知识一、NC侧与MT侧的概念二、接口信息三、安全互锁一、NC侧与MT侧的概念数控机床所受控制可分为两类：一类是“数字控制”，例如，数控机床各坐标轴的移动距离，各轴运行的插补

8、、补偿控制等；另一类是“顺序控制”，根据机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等的开关量信号，并根据预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的启/停、换向、刀具的更换、工件的夹紧/松开、液压、