【正文】 可以是繼電器控制線路或可編程邏輯控制器 (PLC)。如切削液或油液系統(tǒng)中的冷卻或過濾裝置，油液分離裝置，吸塵吸霧裝置、潤滑裝置及輔助主機(jī)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和控制的氣動(dòng)、液動(dòng)裝置等。 三 、 數(shù)控加工中心的優(yōu)缺點(diǎn) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有 50 多年的歷史了，經(jīng)過多次修正，如今它已經(jīng)很成熟了。于是，人們不得不采用數(shù)字邏輯控制電路，組成機(jī)床專用計(jì)算機(jī)。此時(shí)的小型計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度比以往的計(jì)算機(jī)有了大幅度的提高，比專用計(jì)算機(jī)成本低、可靠性提高。 雖然早期的微處理器速度和功 能對數(shù)控裝置來說有局 限性，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決相應(yīng)的問題。 控制器還將采用開放式的系統(tǒng)構(gòu)架，這樣數(shù)控機(jī)床也可以像今日的計(jì)算機(jī)業(yè)一樣，用戶可以根據(jù)需要自行對數(shù)控機(jī)床的軟、硬件進(jìn)行配置，這樣數(shù)控機(jī)床的功能重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 提升了，價(jià)格降低了。 數(shù)控系統(tǒng)半個(gè)世紀(jì)經(jīng)歷了兩個(gè)階段六代大發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了數(shù)控系統(tǒng)可靠性低、價(jià)格昂貴、應(yīng)用很不方便等極 為關(guān)鍵的問題。因此，合理選用 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 二、 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 運(yùn)算功能 簡單 PLC 的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通 PLC 的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型 PLC 中還有模擬量的 PID 運(yùn)算和其他高級運(yùn)算功能。 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單向路或多向路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個(gè) CPU，編程器在編程模式時(shí)， CPU只為編程器提供服務(wù) ，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 處理速度 PLC 采用掃描方式工作。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的。 I/O 接口單元的冗余 控制回路的多點(diǎn) I/O卡應(yīng)冗余配置；重要監(jiān)測點(diǎn)的多點(diǎn) I/O卡可冗余配置；對重要的 I/O 信號，可選用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口單元。每增加一塊輸入輸出卡件就需 增加一定的費(fèi)用。 數(shù)控機(jī)床的核心是控制器，三菱公司推出了高質(zhì)量、高性價(jià)比的 CNC 系統(tǒng)，它提供了豐富 而先進(jìn)的功能。 圖 （ b） 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) （ 1）所有 M64S 系列控制器都標(biāo)準(zhǔn)配備了 RISC 64 位 CPU，具備目前世界上最高水準(zhǔn)的硬件性能。 （ 5）可對應(yīng)內(nèi)含以太網(wǎng)絡(luò)和 IC 卡界面，即使在程序運(yùn)轉(zhuǎn)中，所有內(nèi)藏資料都可以傳輸對立。 （ 10）簡易式對話程序軟件。 第四節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹 CNC 數(shù)控系統(tǒng)的基本概念、組成和特點(diǎn)， 經(jīng)過對 PLC 選型方法的介紹，我選擇了三菱 M64S 作為此次立式加工中心設(shè)計(jì)的中心部分， 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)是目前比較先進(jìn)的控制系統(tǒng)， 同時(shí)我也列出了 三菱 M64S 的一些特點(diǎn)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中是基于數(shù)控加工中心510 來進(jìn)行的，所以進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)使用 MDSBSPJ237，進(jìn)給軸電機(jī) X、 Y 軸使用型號為 HC152TA47 的伺服電機(jī)， Z 軸使用型號為 HC152BTA47 與其他兩進(jìn)給軸之間的區(qū)別 在于有包閘功能 ,主軸 驅(qū)動(dòng)單元型號為 MDSBSPJ237，主軸電機(jī)型號 。顯示單元主要是顯示有關(guān)信息，以便人機(jī)交互。 電氣控制回路部分控制電壓 220V 由電源直接供電。 二、 主回路 /電氣控制回路圖 主電路 如圖 為數(shù)控加工中心主回路，圖中的幾個(gè) 電機(jī)為三相交流異步電機(jī)額定電壓是 380V，是依照數(shù)控加工中心 510 的機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇的，在伺服部分，由于在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選用的驅(qū)動(dòng)以及進(jìn)給電機(jī)和主軸電機(jī)是日本三菱公司 生 產(chǎn)的，所以其額定電壓為三相 220V 交流，故 需要加變壓器來獲得相應(yīng)的電壓，變壓器的功率最小值為伺服強(qiáng)電部分中各電器功率之和的 倍。 圖 電氣控制單元回路 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 電路總圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第三節(jié) 本章小結(jié) 本章著重介紹了加工中心機(jī)械部分包括電機(jī)等電氣設(shè)備連接圖的設(shè)計(jì)，同時(shí)也設(shè)計(jì)了電氣控制回路和主電路圖。其中控制器與 PLC 之間 的 信號是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)定的，不提供開發(fā)，控制器向 PLC 輸入 X 信號 (X180 之后的信號 )，用于系統(tǒng)向 PLC 輸入執(zhí)行命令， PLC 向控制器輸出 Y 信號 (Y180 之后的信號 )，要具體應(yīng)用得通過查閱 PLC 接口手冊；機(jī)器 /機(jī)器操作面板與可編程邏輯控制器的信號只有 X、 Y信號，即一些 開關(guān)量的輸入輸出信號，這些信號要通過工程人員的開發(fā)實(shí)現(xiàn)某種功能， 控制器與機(jī)器 /機(jī)器操作面板之間不存在直接的信號交換。要作 說明的是PLC 開關(guān)，我們在屏幕上可以設(shè)定 32 個(gè) PLC 開關(guān)并執(zhí)行開 /關(guān)操作。我將控制面板上的一些輸入信號地址規(guī)定如下表。例如：當(dāng) 軸 返回 原點(diǎn)時(shí) ，在 到達(dá)終點(diǎn)之前要相應(yīng)的指示燈閃 爍，等 到 達(dá)終點(diǎn)之后指示燈常亮，程序如圖 所示： 圖 回原點(diǎn)指示燈程序 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 五、 加工中心手輪選擇及其倍率設(shè)定 在此程序中， PLC 地址主要來自控制面板提供的 RAPID TRAVERSE(A)、RAPID TRAVERSE(F)， 與其 對應(yīng)的輸入量地址為 X X4。 SPS 信號有兩種設(shè)定 方法 ，一種是 當(dāng) 常開時(shí)，它是用代碼法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，當(dāng)常閉時(shí)，它是用文件寄存器法來控制的。圖 為主軸倍率選定方法 PLC程序梯形圖 在圖中，可以看出數(shù)控系統(tǒng)中 用 X X X7 的通斷組合 排列來實(shí)現(xiàn)主軸的調(diào)速控制，其中它的倍率是直接送到寄存器 R148 中的，實(shí)現(xiàn)的語句為MOV k* R148 ，其中的 “ *” 號為倍率，在語句的 實(shí)現(xiàn)中只要將要輸入的倍率直接代替 *即可： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 主軸倍率選定方法 PLC 程序梯形圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 七、 M 功能指令的實(shí)現(xiàn) M 代碼是 由 PLC 及 NC 的處理，來決定機(jī)臺的動(dòng)作，現(xiàn)以 M 碼功能表來 舉例如下 : 表 代碼 功能 代 碼 功能 M00 程序暫停 M01 選擇性程序暫停 M02 程序停止 M03 主軸正轉(zhuǎn) M04 主軸反轉(zhuǎn) M05 主軸停止 M06 自動(dòng)換刀執(zhí)行 M08 冷卻液開 M09 冷卻液關(guān) M 代碼需要 PLC 輸入信號 X230X233 來選通，它是由 NC 給與的輸入信號，這個(gè)信號表示，第一組 MD 代碼是 根據(jù) 自動(dòng)操作（存儲(chǔ)器、 MDI、紙帶）加工程序或手動(dòng)數(shù)字命令輸入 來 接受命令。能夠靈活對應(yīng)各種語言、大幅度提高了編程效率。）返回 \ 文件夾，打開 \Update 文件夾，雙擊 Axdist 圖標(biāo)，進(jìn)行升級。 PLC Module 中確定為 “ QnACPU” 類型 按下 “ Connection Test” ， 當(dāng) 測試成功會(huì)出現(xiàn)提示對話框；若不成功，請仔細(xì)檢查 PC 機(jī)與 NC 的設(shè)定情況 。 在此選擇PLC 系列和PLC 類型 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 圖 GX Developer 編程軟件操作界面 圖 GX Developer 編程軟件操作界面中引出線所指示的名稱、內(nèi)容說明如表 所示： 表 序號 名稱 內(nèi)容 1 下拉菜單 包含工程、編輯、查找 /替換、交換、顯示、在線、診斷等 2 標(biāo)準(zhǔn)工具條 由工程菜單、編輯菜單、查找 /替換菜單、在線菜單、工具菜單中的常用功能組成 3 數(shù)據(jù)切換工具條 可在程序、參數(shù)、注釋、編程元件內(nèi)存這四個(gè)項(xiàng)目中切換 4 梯形圖 標(biāo)記工具條 包含梯形圖編輯所需的使用的常開常閉觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、應(yīng)用指令等內(nèi)容 5 程序工具條 。如果選擇“設(shè)置工程名”，即可將工程名輸入后，就可將指定的文件保存在此工程中，如圖 所示： 圖 新建工程界面 如圖 所示為 GX Developer 編程軟件的操作界面，該操作界面大致由下拉菜單、工具條、編程區(qū)、工程數(shù)據(jù)列表、狀態(tài)條等 組 成 。 （ 4）等待安裝，結(jié)束后單擊 finish 即可完成安裝。這里以最新的 GX Developer Version 中文版安裝步驟說明： （ 1）打開 \\EnvMEL 文件夾，雙擊 setup 圖標(biāo)，安裝 GX Developer 運(yùn)行環(huán)境。數(shù)控加工中心能夠完成加工所需要的各項(xiàng)功能，除了需要機(jī)床本體硬件外，還需要軟件程序的支持，軟件程序就是機(jī)床各部件運(yùn)動(dòng)指令，經(jīng)過研究分析，我設(shè)計(jì)了數(shù)控加工中心 PLC 控制程序。這種倍率選擇法與代碼法比起來 主要的好處是倍率可以在 0%～ 200%范圍之間，增量為 1%。 手輪 倍率 的選擇有兩種 方法，它們 取決 于元件 Y2C7 的狀態(tài)，當(dāng)其接入時(shí)采用文件寄存器 相 乘法， 當(dāng) 其斷開時(shí)為代碼進(jìn)給相乘法，這種方法有一定的局限性， 即在 MP MP MP4 乘法 碼中的倍率是固定的，但由于本次設(shè)計(jì)采用的控制面板是固定的，所以在此選擇前一種方法，通過 X3 和 X4 的 二進(jìn)制組合來選通倍率選擇的中間寄存器，接著是 將 所需的倍率基數(shù)傳入文件寄存器 R140 中，梯形圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 圖 手輪 選通和倍率選擇梯形圖 六、 加工中心主軸倍率選定程序 在這一部分程序中，我們的 PLC 地址主要來自于控制面板中的提供的輸入量 SPINDL OVERRIDE（ A）、 SPINDL OVERRIDE（ F）、 SPINDL OVERRIDE（ B），與此對應(yīng)的輸入量地址為 X X X7。梯形圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 方式選擇梯形圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 二、 加工中心 定時(shí)器程序 在數(shù)控加工中心中會(huì)需要很多指示燈的出現(xiàn)即完成指令時(shí)指示燈亮，但在有些指令執(zhí)行中需要一定的時(shí)間才能完成，比如刀具在回原點(diǎn)過程當(dāng)中，需要一定的移動(dòng)時(shí)間，而在移動(dòng)過程中則需要指示燈閃爍來告訴操作者 此時(shí)加工中心的工作狀態(tài)，在本次設(shè)計(jì)中我是采用定時(shí)器來完成這一功能的，共使用了六個(gè)定時(shí)器來滿足加工中心的需要分別為 T1 T1 T1 T1 TT21，梯形圖如圖 所示： 圖 定時(shí)器梯形 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 三、 進(jìn)給軸工作狀態(tài)選擇 在數(shù)控加工中心中進(jìn)給軸有三個(gè)即 X、 Y、 Z 軸，在數(shù)控系統(tǒng)中地址Y188Y18A 分別代表第一、二、三軸有效，置“ 1”為伺服斷開即伺服電機(jī)保持靜止，在操作面板上分別由相應(yīng)的按鈕 來 控制各 個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，其輸入地址是自行編訂的， 見下表。 在設(shè)計(jì)中我所使用的控制面板如 圖 所示： 圖 控制面板 至于 CNC 到 PLC 的信號和 PLC 到 CNC 的信號，由于信號都是固定，工程人員一般是不可以開發(fā)的。） DDB Y 在主程序的標(biāo)題處開始傳輸 在高速處理程序的標(biāo)題處開始傳輸 （ 毫秒 一次） 毫秒一次 （掃描時(shí)間程序大小而定） 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第二節(jié) 數(shù)控加工中心輸入輸出信號地址 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)的輸入輸出的硬件有基本 I/O 單元、遠(yuǎn)程 I/O 單元。