【正文】 表31 　輸入、輸出信號(hào)及其地址編號(hào)表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱功能編號(hào)名稱功能編號(hào)SB1總停與油泵停止按鈕X0KM1油泵啟動(dòng)接觸器Y0SB2油泵啟動(dòng)按鈕X1KM2主軸工作接觸器Y1SB3主軸（工作臺(tái)）停止按鈕X2KM3主軸△運(yùn)行接觸器Y2SB4主軸（工作臺(tái)）啟動(dòng)按鈕X3KM4主軸Y 運(yùn)行接觸器Y3SB5主軸（工作臺(tái)）點(diǎn)動(dòng)按鈕X4KM5主軸制動(dòng)接觸器Y4SB6主軸（工作臺(tái)）變速按鈕X5KM6垂直刀架快移接觸器Y5SB7垂直刀架快移按鈕X6KM7垂直刀架進(jìn)給一速接觸器Y6SB8垂直刀架進(jìn)給停止按鈕X7KM8垂直刀架進(jìn)給二速接觸器Y7SB9垂直刀架進(jìn)給啟動(dòng)按鈕X10KM9垂直刀架進(jìn)給二速接觸器Y10SB10側(cè)刀架快移按鈕X11KM10垂直刀架向上運(yùn)動(dòng)接觸器Y11SB11側(cè)刀架進(jìn)給停止按鈕X12KM11垂直刀架向下運(yùn)動(dòng)接觸器Y12SB12側(cè)刀架進(jìn)給啟動(dòng)按鈕X13KM12側(cè)刀架快移接觸器Y13SB13橫梁上升按鈕X14KM13側(cè)刀架進(jìn)給一速接觸器Y14SB14橫梁下降按鈕X15KM14側(cè)刀架進(jìn)給二速接觸器Y15SQ1主軸變速行程開關(guān)X16KM15側(cè)刀架進(jìn)給二速接觸器Y16SQ2垂直刀架左限位行程開關(guān)X17KM16側(cè)刀架向上運(yùn)動(dòng)接觸器Y17SQ3側(cè)刀架上限位行程開關(guān)X20KM17側(cè)刀架向下運(yùn)動(dòng)接觸器Y20SQ4橫梁放松行程開關(guān)X21KM18橫梁向上運(yùn)動(dòng)接觸器Y21SQ5橫梁上限位行程開關(guān)X22KM19橫梁向下運(yùn)動(dòng)接觸器Y22SQ6橫梁下限位行程開關(guān)X23KA1垂直刀架進(jìn)給離合器Y23SA11垂直刀架一速轉(zhuǎn)換開關(guān)X24KA2垂直刀架垂直運(yùn)動(dòng)離合器Y24SA12垂直刀架二速轉(zhuǎn)換開關(guān)X25KA3垂直刀架水平制動(dòng)離合器Y25SA21垂直刀架向上運(yùn)動(dòng)十字開關(guān)X26KA4垂直刀架垂直制動(dòng)離合器Y26SA22。該P(yáng)LC有40個(gè)輸入點(diǎn)和40個(gè)輸出點(diǎn)，滿足控制要求。選擇PLC機(jī)型時(shí)應(yīng)留有一定的余量以便滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展或工藝的改進(jìn)。 C5112B 立式車床的動(dòng)作流程如圖31 所示:圖 31 立式車床動(dòng)作流程圖 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)PLC是20世紀(jì)70年代以來以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗哂袔讉€(gè)突出的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾強(qiáng)；編程簡(jiǎn)單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量輕，功耗低。d: 刀架上下、左右運(yùn)動(dòng)(垂直刀架、側(cè)刀架) 。b: 工作臺(tái)的啟停、制動(dòng)和點(diǎn)動(dòng),以及變速。g：橫梁升降電動(dòng)機(jī)。f：側(cè)刀架進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用雙速電動(dòng)機(jī)。c：垂直刀架快移電動(dòng)機(jī)。b：工作臺(tái)(主軸) 電動(dòng)機(jī)。 C5112B 立式車床主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)有7 臺(tái),分別是: a: 液壓泵電動(dòng)機(jī)。 C5112B立式車床運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介C5112B 立式車床電氣系統(tǒng)采用的是常規(guī)繼電控制系統(tǒng),因而線路復(fù)雜、故障率高、維修困難。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。其主要優(yōu)點(diǎn)如下所示：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。用PLC 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，較好地實(shí)現(xiàn)了原工藝要求，簡(jiǎn)化了線路，提高了可靠性和機(jī)床的運(yùn)行率。用PLC 改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是很好的方法。它通常采用繼電器邏輯控制方式，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于控制觸點(diǎn)多，電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長(zhǎng)。 小結(jié)本章關(guān)于CNC系統(tǒng)主要介紹了它的軟硬件結(jié)構(gòu)組成和CNC系統(tǒng)的功能與一般的工作過程；可編程控制器（PLC）是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，本章主要介紹了它的基本功能、基本結(jié)構(gòu)和它的一般工作過程，并主要介紹了其在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用。，如果認(rèn)為程序無誤，則機(jī)床的控制程序的設(shè)計(jì)就完成了，如果程序有誤，則應(yīng)該修改程序后，再?gòu)牡?步開始重復(fù)調(diào)試。，把順序程序?qū)懭氲紼PROM中。根據(jù)這個(gè)原則可以制作PLC的輸入和輸出地址表。根據(jù)PLC所給定的地址范圍，對(duì)每個(gè)與PLC控制有關(guān)的信號(hào)賦予專用的信號(hào)名和地址。西門子公司的SINUMERIK 3T/3M要配用西門子公司的S5130W(B)型PLC等等。不同的數(shù)控系統(tǒng)，與之配用的PLC也不同。存儲(chǔ)器容量視機(jī)床的復(fù)雜程度而定，一般，數(shù)控車床約1000步，小型加工中心約1500步，復(fù)雜、型的加工中心約5000步。注意：從機(jī)床直接送至NC的信號(hào)線也應(yīng)包括在從機(jī)床到PLC的輸入線的數(shù)目中。國(guó)內(nèi)已引進(jìn)應(yīng)用的獨(dú)立型PLC 有：SIEMENS 公司的SIMATI C S5 系列產(chǎn)品，AB公司的PLC 系列產(chǎn)品，F(xiàn)ANUC公司的PMC—J 等。獨(dú)立型PLC 也用于單機(jī)控制。有的獨(dú)立型PLC 還可通過多個(gè)遠(yuǎn)程終端連接器構(gòu)成有大量輸入/輸出點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)大范圍的集中控制。例如，可采用通信模塊與外部I/O 設(shè)備、編程設(shè)備、上位機(jī)、下位機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；采用D/A 模塊可以對(duì)外部伺服裝置直接進(jìn)行控制；采用計(jì)數(shù)模塊可以對(duì)加工工件數(shù)量、刀具使用次數(shù)、回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)分度數(shù)等進(jìn)行檢測(cè)和控制，采用定位模塊可以直接對(duì)諸如刀庫、轉(zhuǎn)臺(tái)、直線運(yùn)動(dòng)軸等機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件或裝置進(jìn)行控制。(1) 獨(dú)立型PLC 具有如下基本的功能結(jié)構(gòu)：CPU 及其控制電路、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器、I/O接口電路、與編程機(jī)等外部設(shè)備通信的接口和電源等()。 所示為具有獨(dú)立型PLC 的CNC機(jī)床系統(tǒng)框圖。2) 獨(dú)立型PLC獨(dú)立型PLC 又稱通用型PLC。如：梯形圖編輯和傳送功能，在CNC 系統(tǒng)內(nèi)部直接處理NC 窗口的大量信息等。PLC控制電路及部分I/O 電路(一般為輸入電路)所用電源由CNC 裝置提供，不需另備電源。因此，系統(tǒng)硬件和軟件整體結(jié)構(gòu)十分緊湊，且PLC 所具有的功能針對(duì)性強(qiáng)，技術(shù)指標(biāo)亦較合理、實(shí)用，尤其適用于單機(jī)數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合。(2) 內(nèi)裝型PLC 的性能指標(biāo)(如：I/O 點(diǎn)數(shù)，程序最大步數(shù)，每步執(zhí)行時(shí)間、程序掃描周期、功能指令數(shù)目等)是根據(jù)所從屬的CNC 系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定的。內(nèi)裝型 PLC 有如下特點(diǎn)。PLC 與機(jī)床(簡(jiǎn)稱MT)之間則通過CNC I/O 接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送?，F(xiàn)將幾種常見名稱列舉如下： 微機(jī)可編程控制器(Microprocessor Programmable Controller，MPC) 可編程接口控制器(Programmable Interface Controller，PIC) 可編程機(jī)器控制器(Programmable Machine Controller，PMC) 可編程順序控制器(Programmable Sequence Controller，PSC) PLC在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床用 PLC 可分為兩類：一類是專為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床順序控制而設(shè)計(jì)制造的內(nèi)裝型(builtin type)PLC，另一類是I/O 信號(hào)接口技術(shù)規(guī)范、I/O 點(diǎn)數(shù)、程序存儲(chǔ)容量以及運(yùn)算和控制功能等均能滿足數(shù)控機(jī)床控制要求的獨(dú)立型(standalone type)PLC。而大型數(shù)控機(jī)床，F(xiàn)MC、FMS、FA 則需要采用中型或大型PLC。當(dāng)I/O 點(diǎn)數(shù)增加時(shí)，順序程序處理的信息量增大，程序加長(zhǎng)，因而需加大程序存儲(chǔ)器的容量。 程序存儲(chǔ)器容量的大小決定存儲(chǔ)用戶程序的步數(shù)或語句條數(shù)的多少。因此，有些可編程控制器采用高速響應(yīng)的輸入 / 輸出模塊，或?qū)⒊绦蚍譃榭焖夙憫?yīng)的高級(jí)程序和一般響應(yīng)速度的低級(jí)程序兩類。 圖 程序執(zhí)行過程圖所有指令執(zhí)行完畢，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的接通或斷開狀態(tài)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再驅(qū)動(dòng)輸出線圈，這時(shí)的輸出是實(shí)際工作的輸出。運(yùn)算結(jié)果再存入元件映象寄存器中。程序執(zhí)行總是按先左后右、先上后下的步驟對(duì)每條指令進(jìn)行掃描，并從輸入映象寄存器中讀人所有輸入狀態(tài)。輸入采樣階段以掃描方式順序讀人所輸入端的狀態(tài) ( 接通狀態(tài)或是斷開狀態(tài) ) ，并將此狀態(tài)存人輸入映象寄存器中，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。當(dāng)完成自檢后， CPU 又從存儲(chǔ)器的 0000H 地址重新開始掃描運(yùn)行。然后 CPU 對(duì)自身的硬件進(jìn)行快速自檢，并對(duì)監(jiān)視掃描用定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位。每掃描一次， CPU 進(jìn)行輸入點(diǎn)的狀態(tài)采集、用戶程序的邏輯解算、相應(yīng)輸出狀態(tài)的更新和 I/O 執(zhí)行。只要可編程控制器接通電源， CPU 就對(duì)用戶存儲(chǔ)器的程序進(jìn)行掃描。這是可編程控制器的基本工作方式?；谶@些原因，計(jì)算機(jī)所用的高級(jí)語言便逐步被引用到 PC 的應(yīng)用程序中來。可編程控制器處理的信息除直流開關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)、交流信號(hào)外，還需要完成與上位機(jī)或下位機(jī)的信息交換。在用戶程序的編制中，應(yīng)用梯形圖方法編程最為普遍，語句表法的使用也較多。這種編程方法緊湊、系統(tǒng)化，但比較抽象，有時(shí)先用梯形圖表達(dá)，然后寫成相應(yīng)的指令語句再用編程器上的指令和功能鍵輸入。操作碼表示功能類型，操作數(shù)表示到哪里去操作，它由地址碼和參數(shù)組成。用指令語句編程時(shí)，要理解每條指令的功能和用法。應(yīng)用編程器上的各梯形圖指令或功能鍵，可將整個(gè)梯形圖輸入可編程控制器。圖中的線圈不是實(shí)際繼電器線圈，而是可編程控制器存儲(chǔ)器的某一位，或稱軟繼電器。圖中，梯級(jí) 1 由兩行 ( 兩個(gè)支路 ) 組成，梯級(jí) 2 由一行 ( 一條支路 ) 組成。梯形圖的結(jié)構(gòu)是：左右二條豎直線稱為“電力軌”，電力軌和電力軌之間的節(jié)點(diǎn) ( 或稱接點(diǎn)、觸點(diǎn) ) 、線圈 ( 或稱繼電器線圈 ) 、功能塊 ( 功能指令，圖中沒畫 ) 等構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò) ( 即一條或幾條支路 ) 或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)稱為一個(gè)“梯級(jí)” (Rung) 。(1) 接點(diǎn)梯形圖用梯形圖 (LD,Ladder Diagram) 法編程與傳統(tǒng)的繼電器電路圖的設(shè)計(jì)很相似，用電路元件符號(hào)來表示控制任務(wù)，直觀易理解。b. 可編程控制器的編程方法由于可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)不同，功能也不盡相同，因此程序的表達(dá)方法 ( 即編程方法 ) 也不同。智能型編程器既可在線編程又可離線編程，還可以不與PLC 連接而直接插到現(xiàn)場(chǎng)控制站的相應(yīng)接口的方式進(jìn)行編程。編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩種。編程器用作用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤調(diào)用和顯示PLC 的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。PLC 配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來對(duì)PLC 的內(nèi)部電路供電。I/O 模塊還配有各種發(fā)光二極管來指示各種運(yùn)行狀態(tài)。I/O 模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣，因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動(dòng)回路、多級(jí)濾波等措施。I/O 模塊是CPU 與現(xiàn)場(chǎng)I/O 設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲(chǔ)器型號(hào)和容量，均是指用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用EPROM；用戶程序存儲(chǔ)器用來存放用戶編制的梯形圖等程序，一般使用RAM，若程序不經(jīng)常修改，也可寫入到EPROM 中；存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)為單位。它包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。(2) 存儲(chǔ)器。以上這些都是在CPU 的控制下完成的。(1) CPU?？偩€分為電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線。a. 通用型PLC 的硬件結(jié)構(gòu)通用型 PLC 所示，它是一種通用的可編程邏輯控制器，主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O 模塊及電源組成。對(duì)于車削中心、加工中心、FMC、FMS 等機(jī)械運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，自動(dòng)化程度高的加工設(shè)備和生產(chǎn)制造系統(tǒng)，PLC 則是不可缺少的控制裝置?，F(xiàn)在PLC 已成為數(shù)控機(jī)床的一種基本的控制裝置。(6) PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，容易裝入機(jī)床內(nèi)部或電氣箱內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的機(jī)電一體化。(5) PLC沒有繼電器的接觸不良、觸點(diǎn)熔焊、磨損和線圈燒斷等故障。梯形圖形象直觀，工作原理易于理解和掌握。適用于控制對(duì)象動(dòng)作復(fù)雜，控制邏輯需要靈活變更的場(chǎng)合。圖 PLC 系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)框圖(2) 具有面向用戶的指令和專用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器。PLC 有了這些功能器件和單元，即可用于完成各種指定的控制任務(wù)。PLC具有與計(jì)算機(jī)類似的一些功能器件和單元，包括CPU、用于存儲(chǔ)系統(tǒng)控制程序和用戶程序的存儲(chǔ)器、與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的接口及工作電源等。(1) PLC是由計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化而來的。由于RLC 存在上述缺點(diǎn)，因此只能用于一般的工業(yè)設(shè)備和數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床等控制邏輯較為簡(jiǎn)單的數(shù)控機(jī)床。如只能解決開關(guān)量的簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算，以及定時(shí)、計(jì)數(shù)等有限的幾種功能控制，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理，以及數(shù)控機(jī)床所需要的許多特殊控制功能，修改控制