【正文】 在此選擇PLC 系列和PLC 類型 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 圖 GX Developer 編程軟件操作界面 圖 GX Developer 編程軟件操作界面中引出線所指示的名稱、內(nèi)容說(shuō)明如表 所示： 表 序號(hào) 名稱 內(nèi)容 1 下拉菜單 包含工程、編輯、查找 /替換、交換、顯示、在線、診斷等 2 標(biāo)準(zhǔn)工具條 由工程菜單、編輯菜單、查找 /替換菜單、在線菜單、工具菜單中的常用功能組成 3 數(shù)據(jù)切換工具條 可在程序、參數(shù)、注釋、編程元件內(nèi)存這四個(gè)項(xiàng)目中切換 4 梯形圖 標(biāo)記工具條 包含梯形圖編輯所需的使用的常開(kāi)常閉觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、應(yīng)用指令等內(nèi)容 5 程序工具條 。如果選擇“設(shè)置工程名”，即可將工程名輸入后，就可將指定的文件保存在此工程中，如圖 所示： 圖 新建工程界面 如圖 所示為 GX Developer 編程軟件的操作界面，該操作界面大致由下拉菜單、工具條、編程區(qū)、工程數(shù)據(jù)列表、狀態(tài)條等 組 成 。 PLC Module 中確定為 “ QnACPU” 類型 按下 “ Connection Test” ， 當(dāng) 測(cè)試成功會(huì)出現(xiàn)提示對(duì)話框；若不成功，請(qǐng)仔細(xì)檢查 PC 機(jī)與 NC 的設(shè)定情況 。 （ 4）等待安裝，結(jié)束后單擊 finish 即可完成安裝。）返回 \ 文件夾，打開(kāi) \Update 文件夾，雙擊 Axdist 圖標(biāo)，進(jìn)行升級(jí)。這里以最新的 GX Developer Version 中文版安裝步驟說(shuō)明： （ 1）打開(kāi) \\EnvMEL 文件夾，雙擊 setup 圖標(biāo)，安裝 GX Developer 運(yùn)行環(huán)境。能夠靈活對(duì)應(yīng)各種語(yǔ)言、大幅度提高了編程效率。數(shù)控加工中心能夠完成加工所需要的各項(xiàng)功能，除了需要機(jī)床本體硬件外，還需要軟件程序的支持，軟件程序就是機(jī)床各部件運(yùn)動(dòng)指令，經(jīng)過(guò)研究分析，我設(shè)計(jì)了數(shù)控加工中心 PLC 控制程序。圖 為主軸倍率選定方法 PLC程序梯形圖 在圖中，可以看出數(shù)控系統(tǒng)中 用 X X X7 的通斷組合 排列來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸的調(diào)速控制，其中它的倍率是直接送到寄存器 R148 中的，實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)句為MOV k* R148 ，其中的 “ *” 號(hào)為倍率，在語(yǔ)句的 實(shí)現(xiàn)中只要將要輸入的倍率直接代替 *即可： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 主軸倍率選定方法 PLC 程序梯形圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 七、 M 功能指令的實(shí)現(xiàn) M 代碼是 由 PLC 及 NC 的處理，來(lái)決定機(jī)臺(tái)的動(dòng)作，現(xiàn)以 M 碼功能表來(lái) 舉例如下 : 表 代碼 功能 代 碼 功能 M00 程序暫停 M01 選擇性程序暫停 M02 程序停止 M03 主軸正轉(zhuǎn) M04 主軸反轉(zhuǎn) M05 主軸停止 M06 自動(dòng)換刀執(zhí)行 M08 冷卻液開(kāi) M09 冷卻液關(guān) M 代碼需要 PLC 輸入信號(hào) X230X233 來(lái)選通，它是由 NC 給與的輸入信號(hào)，這個(gè)信號(hào)表示，第一組 MD 代碼是 根據(jù) 自動(dòng)操作（存儲(chǔ)器、 MDI、紙帶）加工程序或手動(dòng)數(shù)字命令輸入 來(lái) 接受命令。這種倍率選擇法與代碼法比起來(lái) 主要的好處是倍率可以在 0%～ 200%范圍之間，增量為 1%。 SPS 信號(hào)有兩種設(shè)定 方法 ，一種是 當(dāng) 常開(kāi)時(shí)，它是用代碼法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，當(dāng)常閉時(shí)，它是用文件寄存器法來(lái)控制的。 手輪 倍率 的選擇有兩種 方法，它們 取決 于元件 Y2C7 的狀態(tài)，當(dāng)其接入時(shí)采用文件寄存器 相 乘法， 當(dāng) 其斷開(kāi)時(shí)為代碼進(jìn)給相乘法，這種方法有一定的局限性， 即在 MP MP MP4 乘法 碼中的倍率是固定的，但由于本次設(shè)計(jì)采用的控制面板是固定的，所以在此選擇前一種方法，通過(guò) X3 和 X4 的 二進(jìn)制組合來(lái)選通倍率選擇的中間寄存器，接著是 將 所需的倍率基數(shù)傳入文件寄存器 R140 中，梯形圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 圖 手輪 選通和倍率選擇梯形圖 六、 加工中心主軸倍率選定程序 在這一部分程序中，我們的 PLC 地址主要來(lái)自于控制面板中的提供的輸入量 SPINDL OVERRIDE（ A）、 SPINDL OVERRIDE（ F）、 SPINDL OVERRIDE（ B），與此對(duì)應(yīng)的輸入量地址為 X X X7。例如：當(dāng) 軸 返回 原點(diǎn)時(shí) ，在 到達(dá)終點(diǎn)之前要相應(yīng)的指示燈閃 爍，等 到 達(dá)終點(diǎn)之后指示燈常亮，程序如圖 所示： 圖 回原點(diǎn)指示燈程序 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 五、 加工中心手輪選擇及其倍率設(shè)定 在此程序中， PLC 地址主要來(lái)自控制面板提供的 RAPID TRAVERSE(A)、RAPID TRAVERSE(F)， 與其 對(duì)應(yīng)的輸入量地址為 X X4。梯形圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 方式選擇梯形圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 二、 加工中心 定時(shí)器程序 在數(shù)控加工中心中會(huì)需要很多指示燈的出現(xiàn)即完成指令時(shí)指示燈亮，但在有些指令執(zhí)行中需要一定的時(shí)間才能完成，比如刀具在回原點(diǎn)過(guò)程當(dāng)中，需要一定的移動(dòng)時(shí)間，而在移動(dòng)過(guò)程中則需要指示燈閃爍來(lái)告訴操作者 此時(shí)加工中心的工作狀態(tài)，在本次設(shè)計(jì)中我是采用定時(shí)器來(lái)完成這一功能的，共使用了六個(gè)定時(shí)器來(lái)滿足加工中心的需要分別為 T1 T1 T1 T1 TT21，梯形圖如圖 所示： 圖 定時(shí)器梯形 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 三、 進(jìn)給軸工作狀態(tài)選擇 在數(shù)控加工中心中進(jìn)給軸有三個(gè)即 X、 Y、 Z 軸，在數(shù)控系統(tǒng)中地址Y188Y18A 分別代表第一、二、三軸有效，置“ 1”為伺服斷開(kāi)即伺服電機(jī)保持靜止，在操作面板上分別由相應(yīng)的按鈕 來(lái) 控制各 個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，其輸入地址是自行編訂的， 見(jiàn)下表。我將控制面板上的一些輸入信號(hào)地址規(guī)定如下表。 在設(shè)計(jì)中我所使用的控制面板如 圖 所示： 圖 控制面板 至于 CNC 到 PLC 的信號(hào)和 PLC 到 CNC 的信號(hào)，由于信號(hào)都是固定，工程人員一般是不可以開(kāi)發(fā)的。要作 說(shuō)明的是PLC 開(kāi)關(guān)，我們?cè)谄聊簧峡梢栽O(shè)定 32 個(gè) PLC 開(kāi)關(guān)并執(zhí)行開(kāi) /關(guān)操作。） DDB Y 在主程序的標(biāo)題處開(kāi)始傳輸 在高速處理程序的標(biāo)題處開(kāi)始傳輸 （ 毫秒 一次） 毫秒一次 （掃描時(shí)間程序大小而定） 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第二節(jié) 數(shù)控加工中心輸入輸出信號(hào)地址 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)的輸入輸出的硬件有基本 I/O 單元、遠(yuǎn)程 I/O 單元。其中控制器與 PLC 之間 的 信號(hào)是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)定的，不提供開(kāi)發(fā)，控制器向 PLC 輸入 X 信號(hào) (X180 之后的信號(hào) )，用于系統(tǒng)向 PLC 輸入執(zhí)行命令， PLC 向控制器輸出 Y 信號(hào) (Y180 之后的信號(hào) )，要具體應(yīng)用得通過(guò)查閱 PLC 接口手冊(cè)；機(jī)器 /機(jī)器操作面板與可編程邏輯控制器的信號(hào)只有 X、 Y信號(hào)，即一些 開(kāi)關(guān)量的輸入輸出信號(hào)，這些信號(hào)要通過(guò)工程人員的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)某種功能， 控制器與機(jī)器 /機(jī)器操作面板之間不存在直接的信號(hào)交換。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第三章 數(shù)控加工中心 PLC 控制程序設(shè)計(jì) 第一節(jié) 三菱數(shù)控系統(tǒng)軟 件配置 一、 信號(hào)流程簡(jiǎn)述 為了更全面的了解三菱數(shù)控系統(tǒng)如何的運(yùn)作，我們需要對(duì)其內(nèi)部的信號(hào)流程有整體的認(rèn)識(shí)。 圖 電氣控制單元回路 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 電路總圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第三節(jié) 本章小結(jié) 本章著重介紹了加工中心機(jī)械部分包括電機(jī)等電氣設(shè)備連接圖的設(shè)計(jì)，同時(shí)也設(shè)計(jì)了電氣控制回路和主電路圖。例如：刀庫(kù)正轉(zhuǎn)信號(hào) Y2D，當(dāng)其有信號(hào)輸出時(shí)，其下面所連接的繼電器線圈 KA4 通電且二極管作為指示燈發(fā)光，圖 中繼電器的常 開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈 KM4 通電，所以主電路（圖 ）中接觸器 KM4 主觸點(diǎn)接通刀庫(kù)電機(jī)正轉(zhuǎn)， 其他原理相同。 二、 主回路 /電氣控制回路圖 主電路 如圖 為數(shù)控加工中心主回路，圖中的幾個(gè) 電機(jī)為三相交流異步電機(jī)額定電壓是 380V，是依照數(shù)控加工中心 510 的機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇的，在伺服部分，由于在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選用的驅(qū)動(dòng)以及進(jìn)給電機(jī)和主軸電機(jī)是日本三菱公司 生 產(chǎn)的，所以其額定電壓為三相 220V 交流，故 需要加變壓器來(lái)獲得相應(yīng)的電壓，變壓器的功率最小值為伺服強(qiáng)電部分中各電器功率之和的 倍。其中伺服電源控制回路與 NC 電源是分開(kāi)控制。 電氣控制回路部分控制電壓 220V 由電源直接供電。其內(nèi)部軟件設(shè)計(jì)主要是PLC 程序和各個(gè) NC 參數(shù)的設(shè)定。顯示單元主要是顯示有關(guān)信息，以便人機(jī)交互。通過(guò)他們之間的共同作用可以控制加工中心各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件和加工部件。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中是基于數(shù)控加工中心510 來(lái)進(jìn)行的，所以進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)使用 MDSBSPJ237，進(jìn)給軸電機(jī) X、 Y 軸使用型號(hào)為 HC152TA47 的伺服電機(jī)， Z 軸使用型號(hào)為 HC152BTA47 與其他兩進(jìn)給軸之間的區(qū)別 在于有包閘功能 ,主軸 驅(qū)動(dòng)單元型號(hào)為 MDSBSPJ237，主軸電機(jī)型號(hào) 。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第二 章 立式加工中心電氣原理圖設(shè)計(jì) 第一節(jié) 數(shù)控加工中心設(shè)計(jì)概述 數(shù)控加工中心擁有較為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，它需要多個(gè)電機(jī)來(lái)完成其相應(yīng)的功能，比如：刀臂電機(jī)、刀庫(kù)電機(jī)、切削液電機(jī)、主軸冷卻液電機(jī)、排屑電機(jī)以及主軸和進(jìn)給軸的伺服電機(jī)等。 第四節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹 CNC 數(shù)控系統(tǒng)的基本概念、組成和特點(diǎn)， 經(jīng)過(guò)對(duì) PLC 選型方法的介紹，我選擇了三菱 M64S 作為此次立式加工中心設(shè)計(jì)的中心部分， 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)是目前比較先進(jìn)的控制系統(tǒng)， 同時(shí)我也列出了 三菱 M64S 的一些特點(diǎn)。 （ 12） 特殊 G 代碼和固定循環(huán)程序，如 G12/13， G34/35/36， 等。 （ 10）簡(jiǎn)易式對(duì)話程序軟件。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ 8）緩沖區(qū)修正機(jī)能擴(kuò)展，可對(duì)應(yīng) HPS/計(jì)算機(jī)鏈接 B/DNC/記憶 /MDI 等模式。 （ 5）可對(duì)應(yīng)內(nèi)含以太網(wǎng)絡(luò)和 IC 卡界面，即使在程序運(yùn)轉(zhuǎn)中，所有內(nèi)藏資料都可以傳輸對(duì)立。 （ 3） SSS（ Super Smooth Surface）超高平滑表面控制，大幅改善模具加工精度及時(shí)間要求。 圖 （ b） 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) （ 1）所有 M64S 系列控制器都標(biāo)準(zhǔn)配備了 RISC 64 位 CPU，具備目前世界上最高水準(zhǔn)的硬件性能。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 二、 三菱 M64S 數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介 數(shù)控加工中心結(jié)構(gòu) 數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示： 圖 數(shù)控加工中心電氣組成結(jié)構(gòu)框圖 由圖 結(jié)構(gòu)框圖可知，加工中心電氣組成分別由 CNC 數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)給伺服軸，主軸及其他軸電力電器、電機(jī)等組成。 數(shù)控機(jī)床的核心是控制器，三菱公司推出了高質(zhì)量、高性價(jià)比的 CNC 系統(tǒng)，它提供了豐富 而先進(jìn)的功能。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。每增加一塊輸入輸出卡件就需 增加一定的費(fèi)用。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 I/O 接口單元的冗余 控制回路的多點(diǎn) I/O卡應(yīng)冗余配置；重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn) I/O卡可冗余配置；對(duì)重要的 I/O 信號(hào)，可選用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口單元。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的。重要的應(yīng)用