【正文】 關(guān)量控制。利用這一原理 ,便可實(shí)現(xiàn)加工時(shí)縱、橫向的進(jìn)給 ,并可獲得較高精度。即都是通過(guò)運(yùn)算器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后對(duì)進(jìn)給軸進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的數(shù)控功能。 這里所說(shuō)的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)（ Numerical Control,簡(jiǎn)稱 NC）而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)作為控制中心，所以稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控 (Computerized Numerical Control, 簡(jiǎn) 稱 CNC)。主要是車床電氣控制部分進(jìn)行改造。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的繼電器－接觸器控制將逐漸被可編程控制器（ PLC）控制系統(tǒng)取代以滿足現(xiàn)代控制對(duì)于高度柔性的要求。 程序編寫(xiě)完成之后，將用戶程序進(jìn)行了模擬調(diào)試。 2 PLC具有邏輯控制、定時(shí)控制等較強(qiáng)的功能 ,同時(shí)它的編程語(yǔ)言形象、簡(jiǎn)單 ,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械制造設(shè)備的順序控制。由于目前 PLC 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以基于 PLC 的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有良好的可行性。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這些機(jī)床一般使用兩年后，電氣故障開(kāi)始增多。實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化也是我國(guó)當(dāng)前正在機(jī)械行業(yè)進(jìn)行的一項(xiàng)大的信息化工程。并 且 利用 FXGP_WINC 軟件編寫(xiě)了該機(jī)床的 PLC 控制程序，并借助其運(yùn)行、監(jiān)控功能，通過(guò)相關(guān)設(shè)備，觀察了程序的運(yùn)行情況。 根據(jù)數(shù)控車床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，可知其 操作過(guò)程比較復(fù)雜。這樣的系統(tǒng)，其 可靠性 往往也不高， 影響正常的生產(chǎn)。 I 基于 PLC 的數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的數(shù)字控制自動(dòng)化機(jī)床。 本文正是針對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)工作的。要用 PLC控制車床動(dòng)作，必須將 PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合。 關(guān)鍵詞： PLC 控制 ，數(shù)控車床， 梯形圖 II ABSTRACT Numerical control machine tool is a digital control automation mechtronics tool. Early digital machine was relying on relay logic to achieve the corresponding function. Since relay logic is a hard wire system, wiring plexity, large dimension, difficult to change, if there was a problem, it would be difficult to repair. Its reliability is not good enough, that limits the normal production. This work is focus on this problem. The altering design of the electrical control of the CK9930 machine tools by using the Mitsubishi FX2N microprogrammable controller was introduced in this paper. Three point problems, the function of numeric control machine tools PLC， the electrical control principle of machine tools and the corresponding PLC programming and debugging were studied. And the process of the PLC control procedures development is illuminated in detail. According to the characteristics of tasks in the CNC lathe processing，its operation process would be plex. In order to use PLC to control the lathe movements, the PLC control module and the corresponding implementation ponents must be integrated. Therefore, in the development process of the control procedures, a modular design structure was used. The PLC control procedures development of the spindle control， the coordinates axis control, automatic cutter changing control, control and report regularly lubricating process functions were implemented. Using the FXGP_WINC, the PLC software of the control procedures were wrote. With the help of its operation and control functions， the operation of the procedures were observed through related equipments. KEY WORDS: PLC control， NC Lathe， Ladder diagram III 目 錄 緒論 ??????????????????????????????? 1 第一章 概述 ??????????????????????????? 2 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 ??????????????????? 3 數(shù)控系統(tǒng)的組成 ??????????????????? 3 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 ????????????????? 4 PLC 的硬件與工作原理 ?????????????????? 5 PLC 的簡(jiǎn)介 ????????????????? ???? 5 PLC 的基本結(jié)構(gòu) ??????????????????? 5 PLC 的工作原理 ??????????????????? 6 第二章 數(shù)控車床的 PLC ?????????????????????? 7 數(shù)控車床 PLC 的信息傳遞 ????????????????? 7 數(shù)控車床中 PLC的功能 ?????????????????? 8 PLC 對(duì)輔助功能的處理 ???????????????? 8 PLC 的控制對(duì) 象 ??????????????????? 9 用 PLC實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能 ???????????? 9 利用 PLC代替繼電器 — 接觸器控制方式的優(yōu)越性 ??????? 10 第三章 CK9930 數(shù)控車床電氣控制分析 ??????????????? 11 車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式 ????????????????? 11 車床對(duì)電氣控制的要求 ?????????????????? 11 車床的電氣控制電路分析 ????????????????? 12 主電路分析 ???????????????????? 13 控制電路分析 ??????????????????? 14 第四章 PLC 控制程序的設(shè)計(jì) ???????????????????? 16 PLC 程序設(shè)計(jì)方法 ???????????????????? 17 PLC 的編程語(yǔ)言 ??????????????????? 17 PLC 的程序設(shè)計(jì)步驟 ????????????????? 17 PLC 程序的模塊化設(shè)計(jì) ?????????????????? 19 IV 輸入輸出分配 ?????????????????????? 19 梯形圖程序設(shè)計(jì) ????????????????????? 21 梯形圖總體框圖 ?????????????????? 21 公用程序 ????????????????????? 22 回原點(diǎn)程序 ???????????????????? 22 主軸控制程序 ??????????????????? 23 坐標(biāo)軸控制程序 ?????????????????? 24 報(bào)警處理程序 ??????????????????? 27 定時(shí)潤(rùn)滑控制程序 ????????????????? 27 冷卻程序 ????????????????????? 29 自動(dòng)換刀控制程序 ????????????????? 29 需要說(shuō)明的問(wèn)題 ?????????????????? 32 梯形圖程序的調(diào)試 ???????????????????? 32 結(jié) 論 ????????????????????????????? 35 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 37 致 謝 ????????????????????????????? 38 附 錄 ????????????????????????????? 39 1 基于 PLC 的數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 緒 論 機(jī)床數(shù)控技術(shù)是 20 世紀(jì) 70 年代發(fā) 展起來(lái)的一種機(jī)床自動(dòng)控制技術(shù)。 然而早期的數(shù)控機(jī)床 采用的是傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制方式 ,是依靠繼電器邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。尤其是在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下，更會(huì)提前進(jìn)入故障頻發(fā)期，又由于其控制線路復(fù)雜，給維修造成很大困難，且費(fèi)用較高。 實(shí)踐證明，將 PLC 用于車床的數(shù)控系統(tǒng) ,具有系統(tǒng)硬件少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、維修方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于車床的操作過(guò)程比較復(fù)雜，要將 PLC應(yīng)用于控制車床動(dòng)作，必須將 PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合。對(duì)于 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題逐一進(jìn)行了排除 , 通過(guò)調(diào)試這個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高了程序的正確性 和可靠性。 對(duì)我自己而言，通過(guò)對(duì)此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究，也 為今后從事控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的工作奠定了基礎(chǔ)。 車床電氣控制系統(tǒng)是控制車床各部分的工作、協(xié)調(diào)完成車床加工任務(wù)的核心部分，它由大量繼電器構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的邏輯控制電路。 數(shù)控系統(tǒng)的組成 CNC 系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖 所示， CNC 系統(tǒng)主要是指圖中的 CNC 控制器，它是由計(jì)算機(jī)硬件、 數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的輸入 /輸出接口構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)和 可編程控制器所組成。 （ 1） 進(jìn)給系統(tǒng)控制 進(jìn)給系統(tǒng)的控制大多是通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 （ 2） 開(kāi)關(guān)量控制 數(shù)控機(jī)床的 開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制是通過(guò) PLC來(lái)完成的。 （ 3） 主軸控制 數(shù)控系統(tǒng)只對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 目前， PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制裝置，并被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（ PLC、機(jī)器人、 CAD/CAM）之一。 輸入接口及模塊輸出接口及模塊通信接口及模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中央處理單元（ C PU ）繼電器接觸器手動(dòng)開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)光電傳感器電磁閥接近開(kāi)關(guān)編碼器數(shù)字開(kāi)關(guān)變頻器輸入端指示燈蜂鳴器數(shù)碼顯示器電源電源計(jì)算機(jī) 編碼器現(xiàn)場(chǎng)輸入開(kāi)關(guān)元件 PL C 主控單元 現(xiàn)場(chǎng)被控執(zhí)行器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器 圖 12 PLC的基本結(jié)構(gòu)示意圖 PLC的軟件系統(tǒng)則包括系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件。 PLC的工作過(guò)程如圖 。 PLC對(duì) 用戶程序進(jìn)行 循環(huán)掃描 可分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。所以就涉及 PLC與數(shù)控裝置、機(jī)床之間的信息交換。 （ 3） PLC輸入端與 CNC機(jī)床數(shù)控裝置 I/O口的聯(lián)接 可編程控制器輸出端的通斷是由其輸入端通斷 狀態(tài)及梯形圖程序決定的，CNC機(jī)床數(shù)控裝置與可編程控制器的聯(lián)接是通過(guò)軟開(kāi)關(guān)直接控制 PLC輸入端的通斷，以決定 PLC輸出端的狀態(tài)。其中， G 功能主要與聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)有關(guān)，是通過(guò) CPU控制數(shù)控裝置的 I/0 接口實(shí)現(xiàn)； M 功能主要控制機(jī)床強(qiáng)電部分，包括主軸換向、冷卻液開(kāi)關(guān)等功能； T 功能與刀具的選擇和補(bǔ)償有關(guān)。當(dāng)遇到包含某個(gè)刀具編碼的換刀指令時(shí) , 對(duì)應(yīng)的數(shù)控裝置 I/O口變成高電平 ,數(shù)控系統(tǒng)將 T代碼指令送給 PLC， PLC經(jīng)過(guò)譯碼指令進(jìn)行譯碼后，檢索刀號(hào)，然后控制換刀裝置進(jìn)行換刀。 數(shù)控機(jī)床 PLC 主要完成 數(shù)控機(jī)床的順序控制，包括對(duì) NC、機(jī)床及操作面板傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)施急停及超程信號(hào)的監(jiān)控，并且完成對(duì)主軸、刀架、 冷卻、潤(rùn)滑等功能的控制。 ④ 換刀控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)程序換刀的控制。 只是在控制手段上采用了先進(jìn)的控制設(shè)備 。每個(gè)功能