【正文】 屬于同一電器的線圈和觸點(diǎn)，都要用同一文字符號(hào)表示。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 1）基本規(guī)則。 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，它以簡明、清晰、易懂為原則，根據(jù)電氣控制線路的工作原理來繪制。我國電氣制圖國家標(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》。 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。 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，這種圖就是電氣圖。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 如果相同則說明 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。 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)判別刀庫回轉(zhuǎn)刀庫回轉(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。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，也就是說換下的刀具必須放回預(yù)先安排好的固定位臵。在執(zhí)行換刀的過程中，當(dāng)取出所需的刀具后，刀庫不轉(zhuǎn)動(dòng)，而是在原地立即存入換下來的刀具。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。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) 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S4位代碼表示的轉(zhuǎn)速范圍為 0～ 9999r/min。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) ? 對于分檔有級(jí)調(diào)速的主軸，可采用開關(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。 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。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。 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。下面對其實(shí)現(xiàn)過程分別進(jìn)行介紹。 ? 總之，通過上述實(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。 ? 如果 PLC正在執(zhí)行 M、 S、 T功能，則CNC自動(dòng)將該功能對應(yīng)參數(shù)傳送到 PLC的預(yù)定寄存器 R201～ R203中，其對應(yīng)關(guān)系如表 。在完成上述讀寫過程后，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) ? 表 標(biāo)志器與寄存器之間的對應(yīng)關(guān)系 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 通過激活標(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?，F(xiàn)通過激活相應(yīng)標(biāo)志器，就可對CNC中寄存器 R1～ R64的內(nèi)容進(jìn)行讀寫或修改。 ? PLC運(yùn)行時(shí)，通過臵位標(biāo)志器可對 CNC裝臵中一系列寄存器進(jìn)行讀寫操作。一般情況下， CNC中前面的 25個(gè)信息 (對應(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。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。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。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? (1)通過激活標(biāo)志器，在 CNC中產(chǎn)生報(bào)警、提示信息。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) )。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)字來表示。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。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 表 PLC內(nèi)部開關(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。其中O1～ O24為 24個(gè)外部開關(guān)量輸出信號(hào)，通過連接器 I/O1與機(jī)床上的執(zhí)行元件（電磁閥、接觸器、繼電器等）相連。另外，還有 63個(gè)內(nèi)部邏輯輸入信號(hào)，通過內(nèi)部公共存儲(chǔ)器單元由 CNC傳送給 PLC，其編號(hào)對應(yīng)為 I42～ I104，其功能含義如表 。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? ? (1) PLC的內(nèi)部開關(guān)量輸入 ? PLC共有 104個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào)，用字母“ I”后跟隨數(shù)字編號(hào)表示，如 I I16等。 O1～ O24共 24個(gè)外部輸出信號(hào)全部安排在 I/O1上；而 I1～ I41共 41個(gè)外部輸入信號(hào)分散安排在三個(gè)連接器上，其中 I/O1上有 8個(gè)輸入信號(hào)， I/O2上有 32個(gè)輸入信號(hào)， I/O3上有 — 個(gè)輸入信號(hào)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? I/O I/O I/O3式安裝在 FAGOR 8025/8030 CNC背部的 3個(gè)連接器，用來輸入 /輸出 CNC和 PLC的信號(hào)。其中輸入信號(hào) I42～ I104是 CNC→PLC的內(nèi)部開關(guān)量信號(hào)， O25～ O64是 PLC→CNC的內(nèi)部開關(guān)量信號(hào)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 以內(nèi)部帶 PLC的 FAGOR 8025/8030數(shù)控系統(tǒng)為例，其內(nèi)部輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)為 41/24點(diǎn)，其 PLC信息交換情況介紹如下。對于不帶 PLC的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其信息交換主要以開關(guān)量為主，并通過 CNC與 PLC之間的硬件I/O連接來實(shí)現(xiàn)。例如機(jī)床的起動(dòng) /停止、主軸正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn) /停止、冷卻液的開 /關(guān)、倍率選擇、各坐標(biāo)軸點(diǎn)動(dòng)以及刀架卡盤夾緊 /松開等信息，還有各運(yùn)動(dòng)部件的限位開關(guān)，主軸狀態(tài)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備信號(hào)等。由 PLC向機(jī)床發(fā)送的信息主要是控制機(jī)床的執(zhí)行元件，如電磁閥、接觸器、繼電器的通 /斷電，以及各種狀態(tài)指示和故障報(bào)警等。而由 PLC發(fā)給 CNC的信息主要包括 M、 S、 T功能的應(yīng)答信息和各坐標(biāo)軸對應(yīng)的機(jī)床參考點(diǎn)信息等。 PLC通過信息交換，接受 CNC的命令信息，實(shí)現(xiàn)輔助功能的控制；并把邏輯控制的結(jié)果信息，送回CNC裝臵，以同步零件程序的執(zhí)行。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 圖 數(shù)控車床急停、進(jìn)給保持控制 PLC子程序梯形圖 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 通過對上述應(yīng)用實(shí)例分析，可以清楚地看出獨(dú)立型 PLC與 CNC裝臵之間、 PLC與機(jī)床側(cè)的開關(guān)量之間的 I/O連接關(guān)系；并通過 PLC程序設(shè)計(jì)，使CNC裝臵、 PLC和數(shù)控機(jī)床三者緊密結(jié)合在了一起，形成一個(gè)有機(jī)整體，從而控制數(shù)控機(jī)床有條不紊地工作。急停和進(jìn)給保持是 PLC送給 CNC的輔助控制反饋、同步信號(hào)，用來反饋輔助控制信息，同步 NC程序的執(zhí)行 ? 當(dāng)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(jī)過熱時(shí)，發(fā)出急?？刂菩盘?hào)，通知 CNC進(jìn)行急停處理。當(dāng)執(zhí)行 M0 M30（ MB1=48）指令，或者 NC復(fù)位急停時(shí)，復(fù)位 ，主軸停止并接通剎車制動(dòng)電磁鐵（ ）制動(dòng)，制動(dòng) 2秒鐘后，定時(shí)器 T41動(dòng)作，釋放制動(dòng)電磁鐵。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 圖 數(shù)控車床換刀控制 PLC子程序梯形圖 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 4）主軸控制子程序 ? 如圖 ，是主軸啟動(dòng) /停止和換檔變速控制子程序梯形圖。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 圖 數(shù)控車床冷卻和潤滑控制 PLC子程序梯形圖 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 3）換刀控制子程序 ? 如圖 ，是自動(dòng)換刀控制子程序梯形圖。自動(dòng)方式（ =0）時(shí)，在 M選通信號(hào)的作用下，判斷 MB1的值，如果等于 08則臵位 ，如果等于 09則復(fù)位 ；手動(dòng)旋鈕 SA2閉合(=1)或者 =1時(shí)，開啟冷卻 。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? （ 2）冷卻和潤滑控制子程序 ? 如圖 ，是冷卻和潤滑控制子程序梯形圖。按下點(diǎn)動(dòng)左按鈕 ，尾座伸出 ，同時(shí)解除 ，尾座伸出；放開 座伸出 ，尾座停止。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 圖 數(shù)控車床液壓卡盤、液壓尾座控制 PLC子程序梯形圖 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 液壓尾座的伸出和退回由按鈕SB6()、 SB7()、 SB8()控制的。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 圖 數(shù)控車床 PLC控制主程序梯形圖 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 2．主要子程序 ? （ 1）液壓卡盤和液壓尾座控制子程序 ? 如圖 ，是液壓卡盤和液壓尾座控制子程序梯形圖，這兩種動(dòng)作的控制都是在手動(dòng)JOG()方式下進(jìn)行的。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 1． PLC主程序 ? 如圖 ，是 CK6150數(shù)控車床的PLC控制主程序梯形圖。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? PLC程序分析 ? 由于 CK6150數(shù)控機(jī)床的輔助控制邏輯較為復(fù)雜，單純用接觸器 —— 繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)比較困難，因此，采用了獨(dú)立于CNC之外的 S7200可編程控制器來完成輔助控制功能。 PLC的繼電器輸出 FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng) I/O1口的 14端相連，用于將外部急停報(bào)警信號(hào)送給數(shù)控系統(tǒng)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? PLC的繼電器輸出 ～ 24V直流電磁閥 YV1～ YV4和電磁鐵 YA1～ YA3的通電 /斷電，從而控制卡盤的夾緊 /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(dòng)。 第 7章 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) ? 可編程控制器的繼電器輸出 ～ 共端 COM1與控制電路的 6號(hào)線相連，當(dāng)油泵電機(jī)啟動(dòng)后，控制回路的交流 110V電源加到 COM1端，通過 PLC的繼電器輸出 ～ 器線圈 KM2～ KM8的通電 /斷電，從而控制主軸電機(jī)高速 /低速、冷卻電機(jī)啟動(dòng) /停止、刀加正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、潤滑電機(jī)啟動(dòng) /停止。來自 FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng)的 MST選通信號(hào)、工作方式 (JOG)信號(hào)、 NC急停信號(hào)和復(fù)位信號(hào)、輔助功能編碼 (MST