【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)果還要由 PLC 送回數(shù)控系統(tǒng)的 I/O1 接口，通過進給保持信號同步程序的執(zhí)行。 （ 3） PLC 控制電路 在圖 所示的 PLC 控制電路中，由西門子 S7200 系列 CPU 226（ 24V直流入 16 繼電器出）主單元和 EM221（ 8 入）直流 24V輸入擴展單元、 EM222（ 8處）繼電器輸出擴展單元組成 56 點可編程控制器。冷卻液開關(guān) SA尾座操作按鈕 SB6SB超程解除按鈕 SB9 分別接至 PLC 的 出入端，用于手動操作。液壓電動機控制接觸器輔助觸點 KM主軸電動機控制接觸器輔助觸點KM KM3 分別接至 PLC 的 出入端，用于連鎖控制。 4個刀位開關(guān) T1T4分別 接至 PLC 的 出入端，用于換刀控制。 X 軸、 Z軸的正、負向限位開關(guān) SQ SQ SQ SQ5分別接至 PLC 的 、 出入端，用于超程報警。“伺服準備好”信號和“電動機過熱”信號分別接至 PLC 的 、 輸入端，用于急停報警。來自 FAGOR 8025 數(shù)控系統(tǒng)的 MST 選通信號、工作方式（ JOG）信號、 NC 急停信號和復位信號、輔助功能編碼（ MST01MST20）信號分別接至 PLC的 、 ，用于輔助功能控制。各輸入接點的公共端 1M4M均與 24V 開關(guān)電源的輸出負極 M 相連。 可編程控制器的繼電器輸出 的公共端 COM1 與控制電路的 6 號線相連，當油泵電動機啟動后，控制回路的交流 110V 電源加到 COM1 端，通過 PLC的繼電器輸出 分別控制接觸器線圈 KM2KM8 的通電 /斷電，從而控制主軸電動機高速 /低速、冷卻電動機啟動 /停止、刀架正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)、潤滑電動機啟動 /停止。 PLC的繼電器輸出 COM2和 COM3與 24V 開關(guān)電源的正極輸出 L+相連。 PLC 的繼電器輸出 24V直流電磁閥 YV1YV4和電磁鐵 YA1YA3的通電 /斷電，從而控制卡盤的加緊 /松開、位座的伸出 /退回、主軸高速檔 /低速檔和主軸的剎車制動。 PLC 的繼電器輸出 分別控制 24V 指示燈 HL2HL6 的通電 /斷電，分別用于急停報警、卡盤夾緊、 X軸超程、 Z軸超程和尾座頂緊的指示。 PLC 的繼電器輸出 與 FAGOR 8025 數(shù)控系統(tǒng) I/O1 口的 15 端相連，用于將進給保持信號送給數(shù)控系統(tǒng)，同步零件程序的執(zhí)行。 2． 3 PLC 類型的選擇 12 數(shù)控機床用 PLC 可分為兩類：一類是專為實 現(xiàn)數(shù)控機床順序而設計制造的內(nèi)裝型 PLC；另一類是專業(yè)的 PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，他們規(guī)范輸入 /輸出接口、輸入 /輸出點數(shù)、程序存儲容量，其運算和控制功能均能滿足數(shù)控機床的控制要求稱為獨立型 PLC。 獨立型 PLC 又稱通用 PLC。獨立型 PLC 獨立于 CNC裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨立完成規(guī)定控制任務的裝置。 [2] 由于 CK6150 數(shù)控機床的輔助控制邏輯較為復雜，單純用接觸器和繼電器控制邏輯實現(xiàn)比較困難，因此采用了獨立于 CNC之外的 S7— 200 來完成輔助控制功能。 CPU226 模塊有 24輸入 /16 輸出的 共同體 40 個數(shù)字量 I/O 點，程序和數(shù)據(jù)存儲容量達成 13KB，并能最多擴展 7 個外部功能模塊，最大擴展至此 248 路數(shù)字量 I/O 點或是 35路模擬量 I/O； 2個 RS485通信 /編程口，具有 PPI 通信協(xié)議、MPI 通信協(xié)議和自由方式通信能力；其 I/O 端子排可很容易地整體拆卸，適用于控制要求較高、點數(shù)多的小型或中型控制系統(tǒng)。 由于 CPU22 CPU222 數(shù)字量 I/O 點數(shù)比較少，適合于點數(shù)少的控制系統(tǒng)或小點數(shù)的微型控制系統(tǒng)。它們的存儲空間也比較少。 CK6150 工作臺 PLC 控制邏輯復雜，需要的輸入 /輸出點數(shù)比較多， 則選用 S7200 系列的 CPU226。 2． 4 輸入 /輸出分配表 表 21 CK6150 PLC 控制 輸入 /輸出分配表 輸入 輸出 功能 PLC 地址 功能 PLC 地址 冷卻液開關(guān) 主軸低速 尾座連續(xù)左 主軸高速 點動 開冷卻液 連續(xù)右 刀架正轉(zhuǎn) 超程解除 刀架反轉(zhuǎn) 13 油泵停止開關(guān) 潤滑 主軸低速控制開關(guān) 尾座向左 主軸高速控制開關(guān) 尾座向右 1 號刀位 卡盤夾緊 2 號刀位 卡盤松開 3 號刀位 離合器低速 4 號刀位 離合器高速 X 軸限位開關(guān) 主軸剎車制動 Z 軸限位開關(guān) 急停報警指示燈 腳踏開關(guān) 卡盤夾緊指示燈 伺服準備好 X 軸超程指示燈 電機過熱 Z 軸超程指示燈 冷卻開啟控制開關(guān) 頂尖指示燈 擋位控制開關(guān) 外部急停 換刀控制開關(guān) 進給保持 油泵急停 NC 急停 NC 復位 2． 5 PLC 的 I/O 接線圖 14 圖 21 CNC 系統(tǒng)和 PLC接口 15 2． 6 PLC 主程序梯形圖 在 CK6150 數(shù)控車床的 PLC控制主程序中，首先把 CNC 送到 IB3 口的 MST 代碼（ BCD 碼）與 63（ 3FH）相與，屏蔽掉 、 ，然后在 M選通、 S選通、 T選通信號的作用下，分別將 M代碼轉(zhuǎn) 存到 MB S代碼轉(zhuǎn)存到 MB T代碼轉(zhuǎn)存到MB3；然后，無條件 ()調(diào)用主軸控制子程序、液壓卡盤和液壓尾座控制子程序、冷卻和潤滑控制子程序、換刀控制子程序、急停和進給保持控制子程序。 CK6150 數(shù)控車床 PLC 控制主程序 16 17 圖 22 CK6150 數(shù)控車床 PLC 控制主程序梯形圖 2． 7 主要子程序梯形圖 2． 7． 1 液壓卡盤和液壓尾座控制子程序 液壓卡盤和液壓尾座控制，這兩種動作的控制都是在手動 JOG()方式下進行的。 液壓卡盤的夾緊和松開是由一個腳踏開關(guān) SQ7 控制的，第一次踩踏時夾緊， 18 第二次踩踏時松開，因此先將這個開關(guān)的閉合信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號 ，然后用 脈沖去置位 Q1． 0、復位 Q1． 1，或者復位 Q1． 0、置位 Q1． 1。 液壓尾座的伸出和退回由按鈕 SB6（ I0． 1）、 SB7（ I0． 2）、 SB（ I0． 3）控制。按下連續(xù)左按鈕 I0． 1，尾座伸出， Q1． 0 有效并自鎖，同時解除 Q1． 1，尾座連續(xù)伸出。按下點動左按鈕 I0． 2，尾座伸出， Q1． 0有效，同時解除 Q1． 1，尾座伸出；放開 I0． 2后尾座伸出 Q1． 0解除，尾座停止。按下連續(xù)右按鈕 I0． 3，尾座退回， Q1． 1 有效自鎖，同時解除 Q1． 0，尾座連續(xù)退回。 19 圖 23 數(shù)控車床液壓卡盤和液壓尾座控制子程序梯形圖 2． 7． 2 冷卻和潤滑控制子程序 冷卻液的開 /關(guān)由手動旋鈕 SA2（ I0． 0）和 M 功能指令 M0 M09 共同控制。自動方式（ I=2． 5）時，在 M選通信號的作用下，判斷 MB1 的值，如果等于 08，則置位 M0． 2，如果等于 09，則復位 M0． 2；手動旋鈕 SA2 閉合（ I0． 0=1）或者 M0． 2=1 時，開關(guān)冷卻 Q0． 2。潤滑泵的啟動 /停止由定時器 T37（ 10S）、 T38（ 30min）控制，在無急停 報警的情況下，每 30min 潤滑一次，每次 10S。 20 21 圖 24 數(shù)控車床冷卻和潤滑控制子程序梯形圖 2． 7． 3 換刀控制子程序 下面這個圖是自動換刀控制子程序梯形圖。在這個圖中，用字節(jié)傳送指令將當前刀位開關(guān)信號（ I1． 0～ I1． 3）轉(zhuǎn)換成當前刀號代碼（ 1～ 4）存放到 MB4中；當執(zhí)行換刀指令時，在 T選通信號的的作用下，將指令刀號 MB5 與當前刀號MB4 進行比較，如果不相等則置位 Q0． 復位 Q0． 4，刀架電機正轉(zhuǎn)，刀架開始旋轉(zhuǎn)；當轉(zhuǎn)到預定的刀位時，當前刀號 MB4與指令刀號 MB3 相等，復位 Q0． 3，刀架停止正轉(zhuǎn)，在 Q0． 3閉合脈沖的作用下，置位 Q0． 4，換刀動作結(jié)束。 22 23 圖 25 數(shù)控車床換刀控制子程序梯形圖 2． 7． 4 主軸控制子程序 首先執(zhí)行 S指令，指定速度擋，然后執(zhí)行 M03 指令，置位 M0． 1，根據(jù) S指令代碼 MB2 不同，產(chǎn)生相應的輸出組合（ Q0． 0、 Q0． Q1． Q1． 5），從而啟動主軸按預定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。當執(zhí)行 M0 M30（ MB1=48）指令，或者 NC 復位急停時，復位 M0． 1，主軸停止并接通制動電磁鐵（ Q1． 6）制動，制動 2S 后，定時器 T41 動作，釋放制動電磁鐵。 24 25 26 圖 26 數(shù)控車床主軸控制子程序梯形圖 2． 7． 5 急停、進給保持控制子程序 急停和進給保持是 PLC 進給 CNC 的輔助控制反饋同步信號，用來反饋輔助控制信息，同步 NC 程序的執(zhí)行。當出現(xiàn) X 軸越限、 Z 軸越限、油泵過載、主軸過載或者伺服電機過熱時，發(fā)出急?？刂菩盘?Q2． 5，通知 CNC 進行急停處理。 在換刀（ Q0． 3=1 或 Q0． 4=1）期間，或者在自動工作方式而主軸還沒有啟動的情況下，向 CNC 發(fā)進給保持信號（ Q2． 6），使 CNC 鎖定進給，保證機床安 全。 27 28 圖 27 數(shù)控車床急停、進給保持控制子程序梯形圖 29 結(jié) 語 根據(jù)我國目前工業(yè)的自動化程度和 PLC 在我國的的發(fā)展速度， PLC 工業(yè)應用還有很大的發(fā)展空間。我國目前機械行業(yè) 80%以上的設備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進行控制。較為復雜的輔助控制邏輯，單純用傳統(tǒng)的接觸器和繼電器控制很難實現(xiàn)。本次畢業(yè)設計采用了獨立于 CNC 之外的 S7— 200PLC 來完成較為復雜的輔助控制功能。希望我的本次設計能夠為操作員減少工作量，降低危險，使得人機界面更加友好，為社會帶來好的 經(jīng)濟狀況。 30 參考文獻 [1]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》 陳富安、趙渭平編著．人民郵電出版社 [2]《可編程序控制器的編程方法與工程應用》 廖常初編著．重慶：重慶大學出版社 [3]《西門子 S7— 200 系列 PLC 自學手冊》 陳忠平、周少華、侯玉寶、李銳敏編著．北京：人民郵電出版社 [4]《機電傳動與控制技術(shù)》 姚永剛、田效伍、蘆家成．北京：中國輕工業(yè)出版社 [5]《機電傳動控制》 張海根、高安邦．北京：高等教育出版社 [6]《數(shù)控加工技術(shù)》 王令其、張思弟、 雷學東、于杰．北京：機械工業(yè)出版社 31 謝 辭 寫開題報告到現(xiàn)在的論文定稿，經(jīng)過了一個半月的忙碌和奮斗，終于到了寫致謝的時候了，舒一口氣的同時，我發(fā)現(xiàn)三年的大學生涯也將就此結(jié)束。我想向曾經(jīng)給我?guī)椭椭С值睦蠋?、同學們表示衷心的感謝。是你們對我的悉心指導和艱苦相伴，讓我攻破了一個個的難關(guān)；是你們對我的循循善誘和精心點撥，讓我的大學不留遺憾。 在這里首先要感謝我的指導老 師鄧利紅。在本論文的撰寫過程中，鄧老師放下了繁重的工作，從論文選題到如何查閱資料，再是開題報告的完成和論文正文的反復修改，直到最后的定稿，這其中的每一個環(huán)節(jié)，甚至是一些很小細節(jié)的完善、格式的矯正等，鄧老師都給予了我悉心的指導。