【正文】 A3RA4105RA3110RA4220A1220B1KM1至電路圖2∞∞E1E2電源開關(guān)主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)隔離變壓器控制電源步進(jìn)電機(jī)電源主軸控制正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)電器柜風(fēng)扇 13 R A 1 R A 2 R A 3 R A 42 4 V2 0 1 2 0 7Y 2 1 Y 2 21 0 0X 3 21 0 0E N B OR A 1X 3 11 0 0Y 2 0R A 2R A 2X 3 31 0 0X 3 0S B 12 0 6S B 11 0 0至 主 控 電 路 板（ 轉(zhuǎn) 換 為 5 V 直 流并 輸 出 至 行 程 開 關(guān) ）直 流 電 源F U S E （ 5 A ）W 32 4 V 1F U 3 ( 8 A )W 2V SF U 2 ( 2 A )2 2 0 A 22 2 0 B 2~ 1 2 V~ 2 4 VV P2 4 V 2~ 2 2 0 VT 3電 源 濾波 器N o i s e F i l t e r2 2 0 A 12 2 0 B 1+ +－－附 加 開 關(guān) 量 ： （ X 輸 入 ， 低 電 平 有 效 ）X 3 0 — — 急 停 X 3 1 — — 繼 電 器 R A 2 閉 合X 3 2 — — 繼 電 器 R A 1 閉 合 （ E N B O — — 步 進(jìn) 驅(qū) 動(dòng) 器 使 能 ）X 3 3 — — 2 0 6 超 程 解 除（ Y 輸 出 ， 低 電 平 有 效 ）Y 2 0 — — 在 X 3 3 有 效 情 況 下 ， 閉 合 繼 電 器 R A 1 ， E N B O 使 能Y 2 1 — — 閉 合 繼 電 器 R A 3 ， 主 軸 正 轉(zhuǎn)Y 2 2 — — 閉 合 繼 電 器 R A 4 ， 主 軸 反 轉(zhuǎn)說 明 ： 1 . E N B O 為 E N B 1 和 E N B 2 連 接 在 一 起 的 引 出 端 2 . R A 3 與 R A 4 形 成 互 鎖 電 路 ， 控 制 主 軸 電 機(jī) 正 反 轉(zhuǎn) 圖 31 CK9930 數(shù)控車床電氣原理圖 主電路分析 將三相電源經(jīng)空氣斷路器 Q1 和 Q2 引入，單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī) M1 用接觸器 KM3和 KM4 形成的互鎖電路控制正反轉(zhuǎn)。 CK9930 數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)形式有： ⑴ 主運(yùn)動(dòng)：工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是主軸通過卡盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)形式。 ⑷ 效價(jià)比高 交流接觸器的額定壽命約為 800～ 1600h，遠(yuǎn)低于 PLC， 再考慮到因更換壞掉的 接觸器所耽誤的工時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，用 PLC也是很合算的（ PLC價(jià)格與 I/O點(diǎn)數(shù)成正比，而機(jī)床所要用的 I/O點(diǎn)數(shù)并不多 ）。 通過 PLC 來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，需要將各種控制和檢測(cè)信號(hào)通過按鈕和檢測(cè)元件輸入 PLC，再通過 PLC 內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備，完成電氣控制系統(tǒng)對(duì)于車床的控制。 ③ 坐標(biāo)軸控制 控制坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動(dòng)及限位開關(guān)等。 ⑵ T 功能的處理 在 PLC上實(shí)現(xiàn)的主要是刀具選擇。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)行程序控制邏輯都固化在 PLC中，受機(jī)床操作面板開關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。在掃描周期內(nèi)， STOP模式和 RUN模式的主要差別是： RUN模式下 執(zhí)行用戶程序，而在 STOP模式下不 執(zhí)行用戶程序。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 。從而實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測(cè) , 最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各開關(guān)量控制。即都是通過運(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。主要是車床電氣控制部分進(jìn)行改造。 程序編寫完成之后，將用戶程序進(jìn)行了模擬調(diào)試。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。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。 根據(jù)數(shù)控車床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，可知其 操作過程比較復(fù)雜。 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。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。 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實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 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)。對(duì)于 調(diào)試中出現(xiàn)的問題逐一進(jìn)行了排除 , 通過調(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。 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。 （ 1） 進(jìn)給系統(tǒng)控制 進(jìn)給系統(tǒng)的控制大多是通過控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。 （ 3） 主軸控制 數(shù)控系統(tǒng)只對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)控制。 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)開關(guān)限位開關(guān)光電傳感器電磁閥接近開關(guān)編碼器數(shù)字開關(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。 （ 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)接是通過軟開關(guān)直接控制 PLC輸入端的通斷，以決定 PLC輸出端的狀態(tài)。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。 ④ 換刀控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)程序換刀的控制。每個(gè)功能的輸入信號(hào)，都可以通過控制面板上的按鈕進(jìn)行操作，輸出則可以通過接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。 ⑸ 可聯(lián)網(wǎng)通信 由于 PLC 具有通信功能 ,采用可編程控制器進(jìn)行機(jī)床改造后 ,可以與其它智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信 ,在今后的進(jìn)一步技術(shù)改造升級(jí)中 ,可根據(jù)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中，提高工廠自動(dòng)化水平。 ⑵ 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀架的橫向或縱向的直線運(yùn)動(dòng)。變壓器 T1 為 X 軸、 Z軸步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器提供 AC55V供電電源；變壓器 T2為強(qiáng)電控制電路提供 AC220V 電源；變壓器 T3和整流電路為弱電控制電路和主控電路板提供 DC24V供電電源。其具體的控制過程如下： 繼電器 RA3 閉合， RA3 常閉觸點(diǎn)斷開。KM2 線圈斷電使步進(jìn)電機(jī)斷電。梯形圖采用類似于繼電器觸點(diǎn)、線圈的圖形符號(hào)，容易理解和掌握。程序結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試，還 可以根據(jù)需要靈活增加其他控制功能。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與 PLC 進(jìn)行通訊、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測(cè)試功能。這時(shí)原點(diǎn)條件滿足， M0 為 ON，在公用程序中，初始步 M0 被置位，為以后的工作做好了準(zhǔn)備。它包括超程、驅(qū)動(dòng)故障、坐標(biāo)軸緊停、坐標(biāo)軸正常停止等的控制。將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件上的擋塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。 定時(shí) 潤(rùn)滑的控制流程如圖 411。 另外，采用電動(dòng)刀架 ,也 可使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,省去大量液壓管路 。 用比較指令 CMP 進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。 梯形圖程序的調(diào)試 調(diào)試是 PLC 控制程序開發(fā)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 本章小結(jié) PLC 作為先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置，可以應(yīng)用于多種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。 （ 1） 本文完成的主要工作 本人 在基于 CK9930的 PLC控制程序的開發(fā)中完成了以下工作： ① 以機(jī)床為典型對(duì)象，深入了解了電氣自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理、方 法和 應(yīng)用，并重點(diǎn)分析了該車床的電氣控制電路，熟悉了被控對(duì)象的工作原理。 （ 2） 程序設(shè)計(jì)體會(huì)： PLC 編程中最常用到的是 3 個(gè)元素：線圈、觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器 (定時(shí)器 )。 ③ 合理且巧妙地使用定時(shí)器。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?學(xué)術(shù)風(fēng)范 ，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。在此謹(jǐn)向王工致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 （ 3） 通過對(duì)此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究、調(diào)試運(yùn)行，我的收獲很大： ① 我對(duì)機(jī)床，特別是車床有了深刻的了解，對(duì)車床的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、電氣控制等方面的知識(shí)進(jìn)行了全面的學(xué)習(xí)。一般，電氣控制原理都比較復(fù)雜，各部分之間的相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，要想理順整個(gè)控制過程和動(dòng)作順序相當(dāng)麻煩。 ③ 利用 三菱 PLC完成了 PLC控制程序的開發(fā)以 代替原 繼電器 接觸器控 制方式 。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程也是 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的典型應(yīng)用。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)的接通和斷開。當(dāng) D5 大于 D6 時(shí)， M17 接通； D5 等于 D6 時(shí)， M18 接通； D5 小于 D6 時(shí)，M19 接通。 這對(duì)于加工形狀復(fù)雜、加工表面較多、相對(duì)位置精度要求較高的零件是特別適宜的。 啟動(dòng)潤(rùn)滑 進(jìn)入潤(rùn)滑狀態(tài) 管路中有 油？ 計(jì)時(shí) 10 秒后 停止?jié)櫥? 停止?jié)櫥笥?jì)時(shí) 30 分鐘 停止?jié)櫥? 30 分鐘內(nèi) 管路中無油？ 潤(rùn) 滑 報(bào) 警 27 圖 412 潤(rùn)滑控制梯形圖 冷卻程序 冷卻是根據(jù)加工任務(wù)來選用的，通過操作面板上的冷卻啟動(dòng)和停止 按鈕來進(jìn)行控制。正常情況下按規(guī)定的時(shí)間間隔周期性自動(dòng)啟動(dòng)，每次按給定時(shí)間潤(rùn)滑。 對(duì)驅(qū)動(dòng)器使能、監(jiān)控硬限位和參考點(diǎn)碰塊等的控制邏輯為： 23 限位開關(guān) 超程 自保持 復(fù)位 驅(qū)動(dòng)故障 驅(qū)動(dòng)允許 超程 驅(qū)動(dòng)允許 緊停 軸停 圖 坐標(biāo)軸控制邏輯設(shè)計(jì) 圖 48 坐標(biāo)軸控制 梯形圖 24 開始夾緊工件工件夾緊了？機(jī)床在原位？分解加工指令，取出各有關(guān)加工信息判斷X ，Z 方向進(jìn)給X 向進(jìn)給 Z 向進(jìn)給X 向進(jìn)給到終點(diǎn)？Z 向進(jìn)給到終點(diǎn)？X 向退 Z 向退X 回原位？ Z 回原位？手動(dòng)調(diào)整加工完成？取下一條加工指令放松工件