1 數(shù)控機床使用的PLC簡介
目前,可編程控制器PLC廣泛應用于數(shù)控機床等工業(yè)控制中。數(shù)控機床的控制部分可分為數(shù)字控制和順序控制兩部分,數(shù)字控制部分包括對各坐標軸位置的連續(xù)控制,而順序控制包括對主袖正反轉和啟動婷止、換刀、卡盤夾緊和松開、冷卻、尾架、排屑等輔助動作的控制現(xiàn)代數(shù)控機床采用PLC代普繼電器控制來完成邏輯控制,是數(shù)控機床結構更緊湊,功能更豐富,相應速度和可靠性大大提離。
PLC是一種數(shù)字運送操作的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各類機械的生產(chǎn)過程。
1.1 類型介紹
數(shù)控機慶使用的PLC可分兩類吼一類是專門實現(xiàn)數(shù)控機床順序控制而制造的專用型PLC,它包含在CNC中。如圖1所示。
PLC與CNC裝置之間的信號傳送在內部即可實現(xiàn),PLC與機慶側通過CIV C輸入輸出電話實現(xiàn)信號傳送。
另一類是通用型的PLC,它不是專門為哪一中機器設計的,可廣泛使用在各種型號中。它具有完備的硬件和軟件,獨立完成CNC系統(tǒng)所要求的控制任務,如圖2所示。
1.2 PLC的作用
PLC的作用包括接收CNC發(fā)送過來的M、S、T信息、手動啟動方式信息、各種使能信息等,向CNC發(fā)送M, 5, T功能的應答信息和各坐標軸對應的機床參考點信息等。具體來說,有以下作用:①向機床發(fā)送控制信息,主要是控制機床的執(zhí)行元件,如繼電器等:②接收來自機床的信息,主要是機床操作面板輸入信息和其上各種開關、按鈕等信息,如機床啟動、停止、主軸正轉反轉停止、主軸狀態(tài)監(jiān)視信號和伺服系統(tǒng)運行準備信號等。
1.3 PLC的指令系統(tǒng)
PLC中的用戶程序是由用戶根據(jù)PLC提供的編程指令進行編制的。目前國際上生產(chǎn)PLC的各家公司都配有自己的編程語言,它們各自獨立,互補相容。常用的編程語言主要有梯形圖語言、指令語言、系統(tǒng)流程圖三種。
2 PLC的工作過程
在介紹數(shù)控機床中P1}C設計之前,需要先解釋一下PLC的工作過程:PLC的工作過程即是CPU對用戶程序循環(huán)掃描并順序執(zhí)
行的過程。對用戶程序的執(zhí)行主要按三個階段進行。
輸入采樣:以掃描方式順序讀入所有輸入信號的狀態(tài),并將此狀態(tài)存入輸入映象寄存器中。在程序執(zhí)行階段和愉出刷新階段中,愉入映象寄存器中的內容不會隨著時間信號變化而變化。
程序執(zhí)行階段:程序執(zhí)行按從上到下,從左到右的順序對每條指令進行掃描,并從輸入映象寄存器中和輸出映象寄存器中讀取有關數(shù)據(jù),然后進行相應的計算,然后將運算結果保存起來。
輸出刷新:這是指在所有指令都已經(jīng)執(zhí)行完畢后,輸出映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài),驅動外部負載。
3 PLC與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機床間的信息交換
相對于PLC,機床和NC就是外部。PLC與機床以及NC之間的信息交換,對于PLC:的功能發(fā)揮,是非常重要的。PLC與外部的信息交換,通常有四個部分:
機床側至PLC機床側的開關量信號通過f力單元接口輸入到PLC中,除極少數(shù)信號外,絕大多數(shù)信號的含義及所配置的輸入她址,均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數(shù)控機床生產(chǎn)廠家可以方便的根據(jù)機床的功能和配置,對PLC程序和她址分配進行修改。
PLC至機床:PLC的控制信號通過PLC的輸出接口送到機床所有輸出信號的含義和輸出地址也是由PLC程序編制者或者是使用者自行定義。
NC至PLC: CNC至PLC、CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信號含義和地址開關量地址或寄存器她址)均由CNC廠家確定,PLC編程者只可使用不可改變和增刪。如數(shù)控指令的M, S T功能,通過CNC譯碼后直接送入PLC相應的寄存器中。
PLC至CNC、PLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成撕有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定,PLC編程者只可使用,不可改變和增刪。
4 PLC程序設計
一般,數(shù)控設備所愉入或輸出的點數(shù)大多在128點以下,少數(shù)復雜設備在128點以上,故以采用小型的PLC為主。而大型數(shù)控機床、柔性制造單元PMC,柔性制造系統(tǒng)PMS需要采用中型或大型PLC:從存儲容量看,一般中、小型車床選用PLC的容量為1000---1500步,中小型加工中心選用的容量為1500--2000步。這里以內裝型PLC的設計為例,介紹整個設計方法和過程。
4.1 確定PLC型號及其硬件配置
在確定PLC型號時,需要對如下的三點進行正確的預測或估算,①對輸入輸出點數(shù)進行估算,輸入點事于機床被控對象有關的操作按鈕、開關、繼電器和接觸器觸電等連接的輸入信號接口,以及由機床直接連到NC的輸入信號接口,輸出點包括向機床的繼電器、指示燈燈輸出信號的接口:②確定用戶存儲容量,程序規(guī)模隨機床的復雜程度變化,設計者要根據(jù)具體任務對程序規(guī)模作出估算,并據(jù)此確定合理的存儲容量;③考慮所選PLC的處理時間、指令功能、定時器、計數(shù)器、內部繼電器的技術規(guī)格、數(shù)量等指標也應對能否滿足功能要求作出估計。
4.2 制作信號接口技術文件
需要繪制的圖表包括愉入輸出信號電路原理圖、地址表和PLC數(shù)據(jù)表。其中輸入輸出信號電路原理圖應按俺氣制圖國家標注GB9888-16988-86繪制,圖中內容主要有輸入信號有關的器件名稱位置、偷出信號執(zhí)行元件名稱位置、輸入和輸出信號插座和插腳編號或連接端子編號、輸入輸出信號的接線和工作電源。
4.3 繪制梯形圖
設計者在明確控制要求和深入分析機床工作原理和動作順序后,運用梯形圖的邏輯設計法規(guī)則或順序控制設計法進行邏輯控制程序的設計,這種設計可以從手工繪制梯形圖開始。手工繪制的梯形圖可先轉換成指令表的形式,再經(jīng)編程器寫入PLC
4.4 程序調試
調試方法包括仿真調試和聯(lián)機調試兩種。仿真調試,也稱模擬調試,是指在實驗室條件下,采用特制的仿真設備”代替機床與CNC,而與PIE和PLC編程器連接起來,對順序程岸進行的調試。仿真調試是聯(lián)機調試的一個重要步驟,它可以解決諸如機沫控制面板控制、工作臺運行、工件裝夾、主軸起停、刀庫手動和自動找刀、機械手換刀、工作臺分度及各機械動作和控制邏輯的互鎖關系等各種功能的校驗,并進行分步動作和循環(huán)動作的運行調試,以確保順序程序控制原理的正確性。聯(lián)機調試是把機床、CNC裝置包括PLC和編程器連接起來進行的整機機電運行調試。聯(lián)機調試工作在車間現(xiàn)場由具有機電專業(yè)知識的多名工程技術人員協(xié)同進行。聯(lián)機調試時,必須預先確定調試項目及其試驗方法,并按先易后難,邏輯動作的先后、安全第一的原則,遂項進行調試試驗。
4.5 數(shù)控加工代碼的實現(xiàn)方法
數(shù)控程序己經(jīng)有ISO標注,可以分為準備G指令、輔助M指令、刀具T指令執(zhí)、主軸S指令、進給F指令籌功能二準備功能G指令主要要規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏置等多種加工操作:輔助功能M指令主要控制機床強電部分,包括主軸換向、冷卻液開關,夾具的夾緊松開等:T指令與刀具的選擇和補償有關;日指令指定主軸轉速.F指令指定加工時的進給速度。
5 結束語
隨著數(shù)控技術的發(fā)展,可編程控制器的設備已由單機擴展到CMS現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)塔設備。PLC已其較好的邏輯處理功能,在工業(yè)控制領域必將獲得更大的應用空間
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本文標題:數(shù)控機床PLC的設計與應用
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