【正文】 閥、接觸器、繼電器等）相連。另外，還有 40個(gè)內(nèi)部邏輯輸出信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部公共存儲(chǔ)器單元由 PLC傳送給CNC，其編號(hào)對(duì)應(yīng)為 O25～ O64，其功能含義如表 。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 表 PLC內(nèi)部開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào) 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 3） PLC的標(biāo)志器 ? 標(biāo)志器 (內(nèi)部繼電器 )實(shí)質(zhì)上就是存儲(chǔ)器的二進(jìn)制位，共有 2047個(gè)標(biāo)志器，用字母“ M”后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如 M M102等。由于 PLC都配有后備電池，這樣當(dāng)電源關(guān)斷時(shí)．標(biāo)志器中的邏輯狀態(tài)仍然保持不變，如果希望啟動(dòng)時(shí)初始狀態(tài)為 0，則可用指令來(lái)予以清除。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 標(biāo)志器分為兩大類，一類是具有預(yù)定的用途的；另一類是允許用戶使用的。具體分配如下： ? M1～ M512 供用戶使用 ? M1801～ M1964 用于與 CNC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ? M2022～ M2022 算術(shù)符號(hào)標(biāo)志器 ? M2022～ M2024 時(shí)鐘標(biāo)志器 ? M2046～ M2047 預(yù)臵標(biāo)志器 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 4） PLC的寄存器 ? 標(biāo)志器 (內(nèi)部繼電器 )實(shí)質(zhì)上就是存儲(chǔ)器的二進(jìn)制位，共有 2047個(gè)標(biāo)志器，用字母“ M”后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如 M M102等。由于 PLC都配有后備電池，這樣當(dāng)電源關(guān)斷時(shí)．標(biāo)志器中的邏輯狀態(tài)仍然保持不變，如果希望啟動(dòng)時(shí)初始狀態(tài)為 0，則可用指令來(lái)予以清除。 ? 標(biāo)志器分為兩大類，一類是具有預(yù)定的用途的，另一類是允許用戶使用的。具體分配如下： 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 寄存器用于存放數(shù)據(jù)信息，其編號(hào)用字母“ R”后跟隨數(shù)字來(lái)表示。如 R R105等。每個(gè)寄存器均為 16位，允許存放數(shù)據(jù)范圍為 32768～+32767(帶符號(hào) )或 0～ 65535(不帶符號(hào) )。其中部分?jǐn)?shù)據(jù)寄存器的分配如下： ? R1～ R100 可供用戶使用的寄存器 ? R101～ R164 用于與 CNC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ? R201～ R203 用于與 CNC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? PLC之間的信息交換 ? PLC除了通過(guò)前面介紹的內(nèi)部輸入 (I42～I(xiàn)104)、內(nèi)部輸出 (O25～ O64)端口與 CNC之間進(jìn)行信息交換外，還可以通過(guò)如下標(biāo)志器、寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)與 CNC交換數(shù)據(jù)的目的。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? (1)通過(guò)激活標(biāo)志器，在 CNC中產(chǎn)生報(bào)警、提示信息。 ? PLC運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)臵位標(biāo)志器 M1801～ M1899，在 CNC中產(chǎn)生 1～ 99號(hào)相關(guān)的信息，并在 CRT上進(jìn)行顯示。反之，清零標(biāo)志器 M1801～ M1899，則相應(yīng)信息被取消，CRT上顯示也消失。例如，假設(shè) PLC程序中編有指令：I12＝ M1845，則表示當(dāng)外部輸入信號(hào) I12由低電平變?yōu)楦唠娖?(上升沿有效 )時(shí)，就將相應(yīng)標(biāo)志器臵位，即M1845=“1”，因而在 CNC中產(chǎn)生第 45號(hào)信息，并在 CRT上進(jìn)行顯示。反之，當(dāng)輸入脈沖信號(hào) I12由高電平變成低電平 (下降沿 )時(shí)，則相應(yīng) 45號(hào)信息消失。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 可見(jiàn)， PLC中有 99個(gè)標(biāo)志器 (M1801～M1899)可與 CNC中 99條信息相對(duì)應(yīng)。一般情況下， CNC中前面的 25個(gè)信息 (對(duì)應(yīng)標(biāo)志器M1801～ M1825)為關(guān)鍵信息，它們表示了 CNC執(zhí)行中的致命錯(cuò)誤，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)其中的錯(cuò)誤信息時(shí)， CNC將中斷程序的執(zhí)行，并進(jìn)行相應(yīng)的處理；而當(dāng)出現(xiàn)其余信息 (對(duì)應(yīng)標(biāo)志器 M1826～ M1899)時(shí)，則不中斷 CNC程序的執(zhí)行，僅在 CRT上進(jìn)行顯示。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? (2)通過(guò)激活標(biāo)志器，對(duì) CNC中變量進(jìn)行讀寫或修改。 ? PLC運(yùn)行時(shí)，通過(guò)臵位標(biāo)志器可對(duì) CNC裝臵中一系列寄存器進(jìn)行讀寫操作。 PLC中寄存器R101～ R164用于存放 CNC裝臵中寄存器 R1～R64的映像值。現(xiàn)通過(guò)激活相應(yīng)標(biāo)志器，就可對(duì)CNC中寄存器 R1～ R64的內(nèi)容進(jìn)行讀寫或修改。標(biāo)志器和寄存器之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 表 標(biāo)志器與寄存器之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 通過(guò)激活標(biāo)志器 M1901～ M1940，可以讀出CNC中寄存器 R1～ R40中的內(nèi)容，并存儲(chǔ)在 PLC的寄存器 R101～ R140中。通過(guò)激活標(biāo)志器M1941～ M196，可以將 PLC中寄存器 R141～R164的內(nèi)容寫入 CNC中相應(yīng)寄存器 R41～ R64中。在完成上述讀寫過(guò)程后，將相應(yīng)標(biāo)志器進(jìn)行復(fù)位。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? (3)執(zhí)行 M、 S、 T功能過(guò)程中，對(duì) R201～R203的內(nèi)容進(jìn)行更新。 ? 如果 PLC正在執(zhí)行 M、 S、 T功能，則CNC自動(dòng)將該功能對(duì)應(yīng)參數(shù)傳送到 PLC的預(yù)定寄存器 R201～ R203中，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 表 M、 S、 T功能與寄存器之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 除以上介紹的數(shù)據(jù)交換途徑外，在該系統(tǒng)中還可以通過(guò) RS485組成的局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)標(biāo)志器 M1～M512中的內(nèi)容進(jìn)行讀 /寫操作，以及通過(guò) PLC機(jī)器參數(shù)設(shè)臵的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的交換。 ? 總之，通過(guò)上述實(shí)例可以看出，在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部 CNC和 PLC之間交換的數(shù)據(jù)內(nèi)容很多，也很復(fù)雜，并且還必須結(jié)合機(jī)床性能、操作編程以及機(jī)床參數(shù)來(lái)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)和分析，只有這樣才能做到盡量合理完善。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) M、 S、 T功能的實(shí)現(xiàn) ? 在數(shù)控系統(tǒng)中， M、 S、 T功能貫穿了 CNC、PLC、伺服、機(jī)床等幾個(gè)極其重要的組成環(huán)節(jié)，而其功能的實(shí)現(xiàn)也是很典型和重要的。下面對(duì)其實(shí)現(xiàn)過(guò)程分別進(jìn)行介紹。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? ? M功能也叫輔助功能，用來(lái)控制主軸的正反轉(zhuǎn)及停止，主軸齒輪箱的變速，冷卻液的開(kāi)關(guān)，卡盤的夾緊和松開(kāi)，以及自動(dòng)換刀裝臵的取刀和還刀等。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 在 M功能實(shí)現(xiàn)方式上，大致可以分為兩種。一種是開(kāi)關(guān)量方式，即 CNC將 M功能代碼以開(kāi)關(guān)量的方式送到 PLC輸入接口，然后由 PLC進(jìn)行邏輯處理，并輸出控制有關(guān)執(zhí)行元件動(dòng)作。另一種是寄存器方式，即 CNC將 M功能代碼直接傳送到PLC中相應(yīng)寄存器中，然后由 PLC進(jìn)行邏輯處理，并輸出控制有關(guān)執(zhí)行元件動(dòng)作。后一種方法多用于內(nèi)裝型 PLC。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 2． S功能的實(shí)現(xiàn) ? S功能主要完成主軸轉(zhuǎn)速的控制，有 S2位代碼和 S4位代碼兩種編程形式。 ? （ 1） S2位代碼 ? S2位代碼 S00～ S99共 100級(jí)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 對(duì)于分檔有級(jí)調(diào)速的主軸，可采用開(kāi)關(guān)量方式或寄存器方式，由 CNC將 S代碼傳送到 PLC，然后由 PLC進(jìn)行邏輯處理，輸出控制有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)換檔。對(duì)于無(wú)級(jí)調(diào)速的主軸，將整個(gè)速度范圍按（ S00～ S99） 100級(jí)分度，各級(jí)按等比級(jí)數(shù)遞增，其公比為，即相鄰分度的后 — 級(jí)速度比前一級(jí)速度增加約 12%。這樣根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速的上、下限和上述等比關(guān)系就可以獲得 — 個(gè) S2位代碼與主軸轉(zhuǎn)速（ BCD碼）的對(duì)應(yīng)表格，它用于 S2位代碼的譯碼。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 如圖 S2位代碼在 PLC中的處理框圖，圖中譯 S代碼和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上就是針對(duì) S2位代碼查出主軸轉(zhuǎn)速的大小，然后將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，并經(jīng)上、下限幅處理后，將得到的數(shù)字量進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè) 0～ 10V或 0～ 5V或 10～ +10V的直流控制電壓給主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或主軸變頻器，從而保證了主軸按要求的速度旋轉(zhuǎn)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 圖 S功能處理框圖 C N C裝置電平轉(zhuǎn)換譯S代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)制轉(zhuǎn)換限幅處理P L C主軸控制系統(tǒng)D / A轉(zhuǎn)換第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 2） S4位代碼 ? S4位代碼可直接用來(lái)指定主軸轉(zhuǎn)速，例如，S1500就直接表示主軸轉(zhuǎn)速為 1500r/min，可見(jiàn)S4位代碼表示的轉(zhuǎn)速范圍為 0～ 9999r/min。顯然，它的處理過(guò)程相對(duì)于 S2代碼形式要簡(jiǎn)單一些，也就是它不需要圖 “譯 S代碼”和“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”兩個(gè)環(huán)節(jié)。另外，圖 、下限幅處理的目的是為了保證主軸轉(zhuǎn)速處于一個(gè)安全范圍內(nèi)，例如將其限制在 20r/min～ 3000r/min范圍內(nèi)，這樣一旦給定超過(guò)上下限時(shí)，則取相應(yīng)邊界值作為輸出即可。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 3． T功能的實(shí)現(xiàn) ? T功能即刀具功能， T代碼后跟隨 2～ 5位數(shù)字表示要求的刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)。根據(jù)取刀 /還刀位臵是否固定可將換刀功能分為隨機(jī)存取換刀控制和固定存取換刀控制。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 在隨機(jī)存取換刀控制中，取刀和還刀與刀具座編號(hào)無(wú)關(guān)，還刀位臵是隨機(jī)變動(dòng)的。在執(zhí)行換刀的過(guò)程中，當(dāng)取出所需的刀具后，刀庫(kù)不轉(zhuǎn)動(dòng)，而是在原地立即存入換下來(lái)的刀具。這時(shí)，取刀、換刀、存刀一次完成，縮短了換刀時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，但刀具控制和管理要復(fù)雜一些。在固定存取換刀控制中，被取刀具和被還刀具的位臵都是固定的，也就是說(shuō)換下的刀具必須放回預(yù)先安排好的固定位臵。顯然，后者增加了換刀時(shí)間，但其控制要簡(jiǎn)單些。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 圖 T功能處理框圖 C NC裝置電平轉(zhuǎn)換譯T代碼刀號(hào)檢索刀號(hào)判別刀庫(kù)回轉(zhuǎn)刀庫(kù)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)P L C第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 如圖 ，為采用固定存取換刀控制方式的 T功能處理框圖。另外，數(shù)控加工程序中有關(guān) T代碼的指令經(jīng)譯碼處理后，由 CNC將有關(guān)信息傳送給 PLC，在 PLC中進(jìn)一步經(jīng)過(guò)譯碼并在刀具數(shù)據(jù)表內(nèi)檢索，找到 T代碼指定刀號(hào)對(duì)應(yīng)的刀具編號(hào)（即地址），然后與目前使用的刀號(hào)相比較。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 如果相同則說(shuō)明 T代碼所指定的刀具就是目前正在使用的刀具，不必再進(jìn)行換刀操作，而返回原入口處。若不相同則要求進(jìn)行更換刀具操作，即首先將主軸上的現(xiàn)行刀具歸還到它自己的固定刀座號(hào)上，然后回轉(zhuǎn)刀庫(kù)，直至新的刀具位臵為止，最后取出所需刀具裝在刀架上，至此完成整個(gè)換刀過(guò)程。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床電氣圖的繪制方法 ? 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要將各電氣元件及其連接、布局用一定的圖形表達(dá)出來(lái)，這種圖就是電氣圖。數(shù)控機(jī)床的電氣圖有三類，分別是電氣原理圖、電氣安裝接線圖、電器元件布臵圖。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 1. 電氣圖的圖形及文字符號(hào) ? 為了能表達(dá)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計(jì)意圖，便于進(jìn)行電氣元件的安裝、調(diào)整、使用和維修，設(shè)計(jì)人員必須將電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件的連接用一定的圖形表達(dá)出來(lái)。在繪制電氣圖時(shí)，電氣元件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不能采用非國(guó)標(biāo)符號(hào)。我國(guó)電氣制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有： GB 698886《電氣圖用圖形符號(hào)》、 GB 4728《電氣制圖》、 GB 7159《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則》。讀者在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 2．電氣原理圖的繪制 ? 電氣原理圖是為了便于閱讀和分析控制線路，它以簡(jiǎn)明、清晰、易懂為原則，根據(jù)電氣控制線路的工作原理來(lái)繪制。在電氣原理圖中只包括所有電氣元件的導(dǎo)電部分和接線端子之間的相互關(guān)系，并不按照電氣元件的實(shí)際布臵和實(shí)際接線情況來(lái)繪制。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 1）基本規(guī)則。 ? ① 原理圖中，所有電動(dòng)機(jī)、電器等元件都應(yīng)采用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)來(lái)表示。屬于同一電器的線圈和觸點(diǎn)，都要用同一文字符號(hào)