[工學]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,,*,,第,7,章 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,,*,,,,第,7,章 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,,第,7,章 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,,第,7,章 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng),單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第,7,章 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng),7.1,概述,7.2 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)及其在,CJK0630A,車床上的應用,7.3 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)及其在,CK6150,數(shù)控車床上的應用,7.4,數(shù)控系統(tǒng)中,PLC,的信息交換及,M,、,S,、,T,功能的實現(xiàn),7.5,數(shù)控機床電氣圖的繪制方法,小結(jié),習題,第7章 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)7.1 概述,7.1,概 述,,數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，除了計算機數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動裝置之外，還必須有配套的電氣控制電路和輔助功能控制邏輯 。

7.1.1,數(shù)控機床電氣控制電路,數(shù)控機床的電氣控制電路包括主電路、控制電路、數(shù)控系統(tǒng)接口電路等幾個部分，涉及低壓電器元件、機床電氣控制技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)接口等知識7.1 概 述 數(shù)控機床是典型的機電一體化,,機床主電路主要用來實現(xiàn)電能的分配和短路保護、欠壓保護、過載保護等功能在控制要求較高的數(shù)控機床總電源回路中，為了保證數(shù)控系統(tǒng)的可靠運行，一般要通過隔離變壓器供電；對于電網(wǎng)電壓波動較大的應用場合，還要在總電源回路中加裝穩(wěn)壓器；對于主回路中容量較大、頻繁通,/,斷的交流電動機電源回路，為了防止其對數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，一般要加阻容吸收電路機床主電路主要用來實現(xiàn)電能的分配和短路保護,,機床控制電路主要用來實現(xiàn)對機床的液壓、冷卻、潤滑、照明等進行控制，該電路的控制原則與普通機床相同，但有些開關信號來自數(shù)控系統(tǒng)，而且在交流接觸器、繼電器線圈的兩端要加阻容吸收數(shù)控系統(tǒng)接口電路用來完成信號的變換和連接由于在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部是直流弱電信號，而機床電氣控制電路是交流強電信號，為防止電磁場干擾或工頻電壓串入計算機數(shù)控系統(tǒng)中，一般采用光電耦合器進行隔離常見的接口電路如圖,7.1,所示機床控制電路主要用來實現(xiàn)對機床的液壓、冷,（,a,）直流輸入接口,(b),達林頓晶體管輸出接口,,圖,7.1,數(shù)控系統(tǒng)開關量輸入,/,輸出接口,（a）直流輸入接口 (b),7.1.2,數(shù)控輔助功能,數(shù)控系統(tǒng)除了用于進給位置控制的準備功能（,G,功能）之外，還有用于零件裝卸、冷卻液開關、主軸啟停等控制的輔助功能,(M,功能,),,以及用于指定主軸轉(zhuǎn)速的,S,功能、用于刀具更換的,T,功能。

這些輔助動作控制功能通稱為數(shù)控輔助功能1.,輔助功能,M,,輔助功能,M,，用來控制主軸的正反轉(zhuǎn)及停止，主軸齒輪箱的變速，冷卻液的開關，卡盤的夾緊和松開，以及自動換刀裝置的取刀和還刀等在零件程序中，用字母“,M”,后跟,2,位十進制數(shù)字構(gòu)成的,M,代碼編程表,7.1,所示，為某數(shù)控系統(tǒng)的基本輔助功能7.1.2數(shù)控輔助功能,表,7.1,基本輔助功能動作類型,輔助功能代碼,功 能,類型,輔助功能代碼,功 能,類型,M00,M01,M02,M03,M04,M05,M06,程序停,選擇停,程序結(jié)束,主軸順時針旋轉(zhuǎn),主軸逆時針旋轉(zhuǎn),主軸停,換刀準備,A,A,A,I,I,A,C,M07,M08,M09,M10,M11,M30,液狀冷卻開,霧狀冷卻開,冷卻液關,夾緊,松開,程序結(jié)束并倒帶,I,I,A,H,H,A,表7.1 基本輔助功能動作類型輔助功能代碼功 能類型輔,,各輔助功能的執(zhí)行條件是不完全相同的，從而可以分為,4,種動作類型有的輔助功能在它所在程序段開始執(zhí)行時就立即起作用，這類輔助功能稱為段前輔助功能，記為,I,，例如,M03,、,M04,等有些輔助功能要等到它所在程序段中的坐標軸運動完成之后才起作用，故稱為段后輔助功能，記為,A,，例如,M05,、,M09,等。

各輔助功能的執(zhí)行條件是不完全相同的，從而可,,有些輔助功能只在本程序段內(nèi)起作用，當后續(xù)程序段到來時便失效，稱為當前輔助功能，記為,C,類，例如,M06,等還有一些輔助功能一旦被執(zhí)行便一直有效，直至被注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能，記為,H,類，例如,M10,、,M11,等對于不同動作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫,PLC,程序?qū)崿F(xiàn)時，其處理方法也將不同有些輔助功能只在本程序段內(nèi)起作用，當后續(xù)程,2,．,S,功能,,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S2,位代碼用字母“,S”,后跟,2,位十進制數(shù)的形式來指定主軸轉(zhuǎn)速，,S00,～,S99,共,100,級，主要用于分檔調(diào)速的主軸S4,位代碼用字母“,S”,后跟,4,位十進制數(shù)的形式來指定主軸轉(zhuǎn)速，例如，,S1500,就直接表示主軸轉(zhuǎn)速為,1500r/min,S4,位代碼表示的轉(zhuǎn)速范圍為,0,～,9999r/min,，用于帶專用主軸驅(qū)動單元的連續(xù)或分段無級主軸調(diào)速2．S功能,3,．,T,功能,,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和刀具補償號數(shù)控機床根據(jù),T,代碼，通過,PLC,可以管理刀庫，自動更換刀具，也就是說根據(jù)刀具和刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選刀和換刀控制。

3．T功能,7.1.3,數(shù)控系統(tǒng)中的可編程控制器（,PLC,）,數(shù)控系統(tǒng)輔助控制功能以開關量順序控制為主，可采用繼電器控制邏輯或可編程序邏輯控制器（,PLC,）實現(xiàn)在一些經(jīng)濟型的數(shù)控車床和輔助動作比較簡單的數(shù)控機床上，為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電器邏輯實現(xiàn)而在功能比較完善的數(shù)控機床上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較復雜，如果仍使用繼電器實現(xiàn)，則電路的設計和調(diào)試將比較困難，可靠性也差因此，多數(shù)數(shù)控機床都采用可編程控制器（,PLC,）來完成輔助運動的控制7.1.3數(shù)控系統(tǒng)中的可編程控制器（PLC）,,根據(jù)所用,PLC,與,CNC,裝置之間的關系不同，數(shù)控系統(tǒng)中的,PLC,分為內(nèi)裝型,PLC,和獨立型,PLC,兩種配置形式1,．獨立型,PLC,,所謂獨立型,PLC,實際上也就是一個通用型,PLC,，它完全獨立于,CNC,裝置，具有完備的硬件和軟件，能夠獨立完成邏輯順序控制任務它與,CNC,裝置、數(shù)控機床之間的關系如圖,7.2,所示根據(jù)所用PLC與CNC裝置之間的關系不同,[工學]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)課件,,獨立型,PLC,不但要進行機床側(cè)的,I/O,連接，還要進行,CNC,裝置側(cè)的,I/O,連接。

CNC,和,PLC,都有自己的開關量,I/O,接口電路，,PLC,的,I/O,點數(shù)和功能可根據(jù)被控機床輔助動作的復雜程度而定數(shù)控車床、數(shù)控銑床等單臺數(shù)控設備，所需,PLC,的,I/O,點數(shù)大多在,64,點以下，加工中心等復雜設備在,64,點以上，這時選用微型或小型,PLC,上即可而對于大型數(shù)控生產(chǎn)線，如,FMC,、,FMS,、,CIMS,等，則需要選用中型或大型,PLC,獨立型,PLC,配置靈活，不受,CNC,的限制但是其連線復雜，與,CNC,之間的聯(lián)系不緊密，造價較高，性能,/,價格比較低獨立型PLC不但要進行機床側(cè)的I/O連接,2,．內(nèi)裝型,PLC,,內(nèi)裝型,PLC,也叫內(nèi)置型,PLC,，內(nèi)裝型,PLC,的全部功能包含在,CNC,裝置內(nèi)，從屬于,CNC,裝置，與,CNC,裝置集成于一體，如圖,7.3,所示在內(nèi)含,PLC,的數(shù)控系統(tǒng)中，其,PLC,的硬件和軟件作為,CNC,裝置的基本功能統(tǒng)一設計，并且其性能指標也由,CNC,系統(tǒng)來確定內(nèi)置型,PLC,與所從屬,CNC,裝置之間的信號傳送均在其內(nèi)部進行，無需另外連線與被控機床開關量信號的傳送通過,CNC,裝置的,I/O,電路完2．內(nèi)裝型PLC,[工學]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)課件,,內(nèi)置型,PLC,既可以與,CNC,共用一個,CPU,，也可以設置專用的,CPU,，其邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖,7.4,所示。

與,CNC,共用,CPU,可以進一步更充分地利用,CNC,裝置中微處理器的余力來完成,PLC,的功能，并且使用元器件較少，但,I/O,點數(shù)不可能太多，功能也有限，一般用于中低檔數(shù)控系統(tǒng)后者由于有自己的,CPU,來處理,PLC,的功能，功能較強，速度較快；用于規(guī)模較大，邏輯復雜，動作速度要求高的數(shù)控系統(tǒng)中由于內(nèi)置型,PLC,與,CNC,一體化設計，與,CNC,內(nèi)部直接處理數(shù)據(jù)的能力強，外部接線簡單，可靠性高，整體造價較低，具有較高的性能,/,價格比內(nèi)置型PLC既可以與CNC共用一個CPU，,[工學]《數(shù)控原理與系統(tǒng)》第7章--數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)課件,7.2 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)及其在,CJK0630A,車床上的應用,7.2.1 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)簡介,,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)是一種經(jīng)濟（簡易）型數(shù)控系統(tǒng)，主要用于經(jīng)濟型和教學型數(shù)控車床的控制，也可以用作普通車床的數(shù)控改造，其外部結(jié)構(gòu)如圖,7.5,所示7.2 JBK-30型數(shù)控系統(tǒng)及其在CJK0630A車床,（,a,） 外觀結(jié)構(gòu),（a） 外觀結(jié)構(gòu),（,b,）后面板結(jié)構(gòu),圖,7.5 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu),（b）后面板結(jié)構(gòu) 圖7.5 JBK-30型數(shù)控系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu),,該數(shù)控系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)，操作面板、電源、,CNC,控制電路以及步進電機的驅(qū)動電路全部安裝在一個控制箱中。

在操作面板上裝有,4,排,LED,數(shù)碼管顯示器；在顯示器右邊有,40,個編輯鍵，,8,個狀態(tài)鍵，,8,個控制鍵在控制箱后面板上，裝有交流,220V,電源插座、螺紋插座、,T,功能插座、,M.S,功能插座、,X,電機插座和,Z,電機插座該數(shù)控系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)，操作面板、電源,,系統(tǒng)采用交流,220V,電源供電，螺紋插座用來連接主軸編碼器，,T,功能插座用于刀架電機的控制和接收刀位開關信號，,S.M,功能插座用來控制主軸換檔和主軸啟動,/,停止等輔助控制，,X,電機插座和,Z,電機插座為步進電動機驅(qū)動電源的輸出，用來驅(qū)動,X,軸和,Z,軸步進電機各插座的接口定義如圖,7.6,所示系統(tǒng)采用交流220V電源供電，螺紋插座用來,圖,7.6 JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)接口定義,圖7.6 JBK-30型數(shù)控系統(tǒng)接口定義,7.2.2 CJK0630A,數(shù)控車床傳動結(jié)構(gòu)和控制要求,,CJK0630A,數(shù)控車床是具有兩軸聯(lián)動功能的教學型數(shù)控車床，其結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動系統(tǒng)如圖,7.7,所示該數(shù)控車床的主軸由,3KW,交流異步電動機,M1,驅(qū)動，手動分檔變速；在主軸的尾端裝有主軸編碼器,G1,，用于實現(xiàn)螺紋加工。

進給運動采用步進電機,M4,、,M5,驅(qū)動，,SQ1,～,SQ4,分別為,X,軸和,Y,軸的正負向限位開關該機床采用四工位刀架，,M3,為刀架電機，,T1,～,T4,為四個刀位檢測開關M2,為冷卻液水泵電機7.2.2 CJK0630A數(shù)控車床傳動結(jié)構(gòu)和控制要求,圖,7.7 CJK0630A,數(shù)控車床機械傳動圖,圖7.7 CJK0630A數(shù)控車床機械傳動圖,CJK0630A,數(shù)控車床主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止分別由,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)的,M03,、,M04,、,M05,指令控制，主軸轉(zhuǎn)速采用手動機械換檔控制通過主軸編碼器反饋，同步進給，實現(xiàn)螺紋加工冷卻液的開關由旋鈕,SA1,控制，當,SA1,閉合時，主軸啟動則冷卻液開，主軸停止則冷卻液關；當,SA1,斷開時，關閉冷卻液刀架的位置由程序中的,T1,、,T2,、,T3,、,T4,指令指定進給運動可點動進給，也可連續(xù)自動進給，由,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)控制如果超過正負向限位，則產(chǎn)生報警CJK0630A數(shù)控車床主軸的正轉(zhuǎn),7.2.3,控制電路工作原理,機床控制電路如圖,7.8,、圖,7.9,所示，共有三臺交流異步電動機，兩臺步進電動機由于該機床的輔助動作比較簡單，其輔助動作的控制采用繼電器邏輯實現(xiàn)。

7.2.3 控制電路工作原理,圖,7.8 CJK0630A,數(shù)控車床電氣原理圖,圖7.8 CJK0630A數(shù)控車床電氣原理圖,圖,7.9 CJK0630A,數(shù)控車床,CNC,接口電路,圖7.9 CJK0630A數(shù)控車床CNC接口電路,,在圖,7.8,中，主回路三相交流電源通過自動空氣開關,QF1,引入，經(jīng)過自動空氣開關,QF2,、,QF3,、,QF4,分配給,M1,、,M2,、,M3,交流異步電動機回路自動空氣開關具有短路保護功能，并能夠起到一定的過載保護功能KM1,、,KM2,為主軸電動機,M1,的正傳和反轉(zhuǎn)接觸器，,KM3,為冷卻電動機,M2,的啟動和停止接觸器，,KM4,、,KM5,為刀架電動機,M3,的正傳和反轉(zhuǎn)接觸器FR1,、,FR2,為,M1,和,M3,電動機的過載保護熱繼電器，由于刀架電機工作時間很短，所以不需要加過載保護為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在總電源回路和主軸電動機回路中設置了阻容吸收電路,FV1,、,FV2,在圖7.8中，主回路三相交流電源通過自動空,,控制回路采用交流,220V,電源供電，控制回路電源通過單相自動空氣開關,QF5,引入，分別向交流接觸器控制回路和,CNC,裝置供電，并具有短路保護和過載保護作用。

控制回路采用交流220V電源供電，控制回路,,接觸器,KM1,、,KM2,的線圈分別受小型繼電器,KA1,、,KA2,的常開點控制，當執(zhí)行到含有,M3,指令的程序段時，,CNC,裝置發(fā)出信號，使繼電器,KA1,吸合，,KA1,常開點閉合使接觸器,KM1,線圈得電吸合并自鎖，接通主軸電動機,M1,的三相交流電源，主軸正轉(zhuǎn)啟動；當執(zhí)行到含有,M4,指令的程序段時，,CNC,裝置發(fā)出信號使繼電器,KA2,吸合，,KA2,常開點閉合使接觸器,KM2,線圈得電吸合并自鎖，接通主軸電動機,M1,的三相交流電源，主軸反轉(zhuǎn)啟動當執(zhí)行到含有,M5,指令的程序段時，,CNC,裝置發(fā)出信號，使繼電器,KA3,吸合，,KA3,常閉點斷開使接觸器,KM1,或,KM2,線圈斷電釋放，切斷主軸電動機,M1,的三相交流電源，主軸停止運轉(zhuǎn)；,,接觸器KM1、KM2的線圈分別受小型繼電,,接觸器,KM3,、,KM4,的線圈分別受小型繼電器,KA4,、,KA5,的常開點控制，當需要更換刀具時，,CNC,裝置發(fā)出信號，首先使繼電器,KA4,吸合，,KA4,常開點閉合使接觸器,KM3,線圈得電吸合，接通刀架電動機,M3,的三相交流電源，刀架電機正轉(zhuǎn)，使刀架抬起旋轉(zhuǎn)；當?shù)都苄D(zhuǎn)到預定的刀具位置時，,CNC,裝置發(fā)出信號使繼電器,KA4,釋放、,KA5,吸合，接觸器,KM3,線圈斷電釋放、接觸器,KM4,線圈得電吸合，刀架電機開始反轉(zhuǎn)，使刀架落下并鎖緊；延時,1,～,2,秒后，繼電器,KA5,釋放，接觸器,KM4,線圈斷電釋放，刀架電機停止轉(zhuǎn)動，換刀結(jié)束。

接觸器KM3、KM4的線圈分別受小型繼電器,SA1,為冷卻液手動開關SA1,閉合后，主軸啟動（,KM1,或,KM2,吸合）時，接觸器,KM5,得電吸合，接通冷卻泵電機電源，冷卻泵開始工作；主軸停止（,KM1,和,KM2,均斷開）時，接觸器,KM5,斷電，冷卻泵停止工作SA1,斷開時，接觸器,KM5,線圈回路切斷，冷卻電機不工作，冷卻泵停止運轉(zhuǎn)SA1為冷卻液手動開關SA1閉合后，主,,在圖,7.9,中，,T1,、,T2,、,T3,、,T4,是四個刀具位置檢測開關（或霍爾傳感器），分別接,CNC,裝置,T,功能插座的刀位信號輸入端,T10,、,T20,、,T30,、,T40,兩個坐標的正向限位開關,SQ1,、,SQ3,串聯(lián)后接,CNC,裝置的正限位輸入端；兩個坐標的負向限位開關,SQ2,、,SQ4,串聯(lián)后接,CNC,裝置的負限位輸入端主軸旋轉(zhuǎn)編碼器的,5,根信號線與,CNC,裝置的螺紋輸入相連接，,CNC,裝置的步進驅(qū)動輸出與,X,軸、,Z,軸步進電動機相連接CNC,裝置的,M,功能,M3,、,M4,、,M5,和,T,功能刀架正轉(zhuǎn)、刀架反轉(zhuǎn)分別經(jīng)過小型繼電器,KA1,～,KA5,轉(zhuǎn)接后，去控制交流接觸器線圈，從而實現(xiàn)了,CNC,直流,24V,弱信號到交流,220V,強信號的轉(zhuǎn)接接口。

在圖7.9中，T1、T2、T3、T4是四,,通過上述分析可以看出，對于輔助動作比較簡單的數(shù)控機床，只需要用少量的接觸器、繼電器元件，配合數(shù)控系統(tǒng)接口邏輯，即可實現(xiàn)輔助動作的控制在,CJK0630A,數(shù)控機床中，輔助,M,功能,M03,、,M04,、,M05,通過接觸器邏輯實現(xiàn)，沒有使用,S,功能，,T,功能由數(shù)控系統(tǒng)完成，當執(zhí)行換刀指令時，在,JBK-30,型數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部進行邏輯處理，控制刀架電機完成換刀動作通過上述分析可以看出，對于輔助動作比較簡,7.3 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)及其在,CK6150,數(shù)控車床上的應用,,7.3.1 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)簡介,,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)是由西班牙,FAGOR,公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品7.3 FAGOR 8025/8030數(shù)控系統(tǒng)及其在CK61,它有,T,、,TG,、,TS,三個系列，其中,T,系列為車床系列，,TG,系列為帶有圖形功能的車床數(shù)控系統(tǒng)，,TS,為具有刀具自旋轉(zhuǎn)功能的車床數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)最多可驅(qū)動六個坐標軸，也可接受六個軸的反饋輸入，可以實現(xiàn)三軸聯(lián)動直線插補，兩軸直線或圓弧插補系統(tǒng)分辨率為,1um,，機床定位精度接近,2um,。

系統(tǒng)中,G00,的最大進給速度可達到,65.535m/min,，可控最大主軸轉(zhuǎn)速為,9999r/min,刀庫容量可達,99,把刀具8,吋單色,CRT,顯示器可進行靜、動態(tài)圖形顯示經(jīng),RS232,和,RS485,通信接口可以很容易地實現(xiàn)通訊和聯(lián)網(wǎng)具有完備的刀具補償功能有較強的錯誤診斷能力還具有探針輸入功能它有T、TG、TS三個系列，其中T系列為車床,1.,外形結(jié)構(gòu),,FAGOR 8025/8030,車床數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)如圖,7.10,所示，其操作面板、,CRT,顯示器和系統(tǒng)主板采用一體化集成安裝結(jié)構(gòu)該數(shù)控系統(tǒng)分為不帶,PLC,型和內(nèi)裝,PLC,型兩種形式，其前面板及外形結(jié)構(gòu)相同，后面板,I/O,連接器數(shù)量不同，不帶,PLC,型只有,I/O1,、,I/O2,兩個,I/O,連接器，而內(nèi)裝,PLC,型有,I/O1,、,I/O2,、,I/O3,三個,I/O,連接器，如圖,7.11,所示下面以不帶,PLC,型,FAGOR 8025/8030,車床數(shù)控系統(tǒng)（圖,7.11a,）為例，介紹在,CK6150,數(shù)控車床上的應用1. 外形結(jié)構(gòu),圖,7.10 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu),圖7.10 FAGOR 8025/8030數(shù)控系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu),（,a,）不帶,PLC,型,（a）不帶PLC型,(b),內(nèi)裝,PLC,型,圖,7.11 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)后面板布局,(b)內(nèi)裝PLC型 圖7.11 FAGOR 8025/803,2. I/O,連接器配置,,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)采用交流,220V,電源供電，靠后備鋰電池保存機床參數(shù)等信息。

該系統(tǒng)有兩個,I/O,連接器，,5,個編碼器輸入插座，,1,個電子手輪輸入插座，兩個串行通信接口2. I/O連接器配置,（,1,）,I/O,連接器,,I/O,連接器,I/O1,、,I/O2,用來向伺服驅(qū)動裝置提供模擬電壓給定信號，向外部獨立型,PLC,輸出輔助功能信號，接受外部,PLC,送來的同步信號等，配置如圖,7.12,所示其中,M1,～,M15,為,M,功能譯碼輸出；,MST01,～,MST80,為,M,、,S,、,T,功能,BCD,編碼輸出，與三個選通信號,M Strobe,、,S Strobe,、,T Strobe,配合，實現(xiàn)輔助功能輸出控制；,Emergency Stop,為外部輸入到,CNC,的急停信號，,Feed Hold,為外部輸入到,CNC,的進給保持信號，這兩個信號均為低電平有效1）I/O連接器,（,a,）,I/O1,（a） I/O1,(b) I/O2,圖,7.12 FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng),I/O,連接器,(b) I/O2 圖7.12 FAGOR 8025/8030,（,2,）位置反饋編碼器輸入,A1,、,A2,、,A3,、,A4,A1,～,A4,為,4,個位置反饋旋轉(zhuǎn)編碼器輸入,15,針插座，其中,A1,用于,X,軸反饋，,A2,用于刀具或第,4,軸反饋，,A3,用于,Z,軸反饋，,A4,用于,C,軸或第,3,軸反饋。

插針排列如圖,7.13(a),所示2）位置反饋編碼器輸入A1、A2、A3、A4,（,a,）,A1,～,A4,插針排列,(b) A5,插針排列,(c) A6,插針排列,圖,7.13,編碼輸入信號連接器,（a）A1～A4插針排列 (b) A5插針排列,（,3,）主軸編碼器輸入,A5,A5,為主軸編碼器輸入插座，用于主軸轉(zhuǎn)速反饋和螺紋加工，插針排列如圖,7.13(b),所示4,）電子手輪輸入,A6,A6,為電子手輪輸入插座，,1,～,5,號插針用于手輪輸入，,6,～,8,號插針用于探針輸入，插針排列如圖,7.13(c),所示3）主軸編碼器輸入A5,7.3.2 CK6150,數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及控制要求,1.,機床結(jié)構(gòu),,CK6150,數(shù)控車床外形結(jié)構(gòu)如圖,7.14,所示，床身最大回轉(zhuǎn)直徑,500 mm,，刀架最大回轉(zhuǎn)直徑,300 mm,，主軸轉(zhuǎn)速范圍,36,～,1600rpm(12,檔,),，橫向,X,軸進給速度,0,～,2 m/min,，縱向,Z,軸進給速度,0,～,4 m/min,，橫向,X,軸快移速度,3 m/min,，縱向,Z,軸快移速度,6 m/min,，公制螺紋范圍,0.01,～,48 mm,，英制螺紋范圍,1,～,200 t/in,，刀具容量,4,把，主軸電機功率,7.5 kw,，縱向,Z,最小設定單位,0.001 mm,，橫向,X,最小設定單位,0.001 mm,。

7.3.2 CK6150數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及控制要求1. 機床結(jié)構(gòu),,圖,7.14 6150,數(shù)控車床外形結(jié)構(gòu),圖7.14 6150數(shù)控車床外形結(jié)構(gòu),,機床傳動系統(tǒng)如圖,7.15,所示該數(shù)控車床的主軸由,7.5KW,雙速交流異步電動機,M2,驅(qū)動，手動三檔變速，電磁離合器,YA1,、,YA2,自動兩檔變速，共有,12,檔速度；在主軸的尾端裝有主軸編碼器,G1,，用于速度測量和螺紋加工進給運動采用,1FT-5064,型交流伺服電機,M6,、,M7,驅(qū)動，,SQ1,～,SQ6,分別為,X,軸和,Y,軸的正負向限位開關和參考點開關該機床采用四工位刀架，,M4,為刀架電機，,T1,～,T4,為四個刀位檢測開關M1,為油泵電機，,M3,為冷卻液水泵電機，,M5,為潤滑泵電機機床傳動系統(tǒng)如圖7.15所示該數(shù)控車床,圖,7.15 CK6150,型數(shù)控車床傳動系統(tǒng)示意圖,圖7.15 CK6150型數(shù)控車床傳動系統(tǒng)示意圖,,此外，,CK6150,型數(shù)控車床卡盤的卡緊與松開，尾座套筒的伸出與退回都是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動的圖,7.16,所示是,CK6150,數(shù)控車床得液壓系統(tǒng)原理圖此外，CK6150型數(shù)控車床卡盤的卡緊與,圖,7.16 CK6150,型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖,圖7.16 CK6150型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖,2.,控制要求,液壓啟動,/,停止由按鈕,SB3,、,SB2,控制，,NC,啟動,/,停止由按鈕,SB5,、,SB4,控制。

SA1,為照明開關，,SB1,位外部急停按鈕當有緊急情況發(fā)生時，按下急停按鈕,SB1,，切斷控制回路電源機床控制面板如圖,7.17,所示2. 控制要求,圖,7.17 CK6150,型數(shù)控車床控制面板圖,圖7.17 CK6150型數(shù)控車床控制面板圖,CK6150,數(shù)控車床的主軸采用分檔變速，三個手動檔與四個自動檔組成,12,檔變速，四個自動檔由,MDI,按鍵或零件程序中的,S1,、,S2,、,S3,、,S4,指令指定，主軸啟動,/,停止受,M03/M05,指令控制液壓卡盤的松開、夾緊由腳踏開關,SQ1,控制液壓尾座可點動伸出（點動左,SB7,）、連續(xù)伸出（連續(xù)左,SB6,）、連續(xù)退回（連續(xù)右,SB8,）CK6150數(shù)控車床的主軸采用分檔變速，,,冷卻液的開關由旋鈕,SA2,和程序中的,M08,（開）、,M09,（關）共同控制導軌潤滑采用定時控制，每,30,分鐘一次，每次,10,秒鐘刀架的位置由,MDI,按鍵或程序中的,T1,、,T2,、,T3,、,T4,指令指定進給運動可點動進給，也可連續(xù)自動進給，由,CNC,裝置控制如果超過正負向限位，則產(chǎn)生急停報警，按住超程解除按鈕,SB9,后才可再進行點動。

冷卻液的開關由旋鈕SA2和程序中的M08,7.3.3,控制電路工作原理,由于,CK6150,數(shù)控車床采用不含,PLC,的,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)，因此需要獨立配置可編程控制器來完成輔助功能的控制機床控制電路如圖,7.18,、圖,7.19,、圖,7.20,所示，系統(tǒng)采用了西門子,S7-200,型可編程控制器和西門子,611A,伺服驅(qū)動,,,其基本工作原理如下7.3.3 控制電路工作原理,1.,主電路,在圖,7.18,所示的主回路中，三相交流電源通過自動空氣開關,QF1,引入，經(jīng)過自動空氣開關,QF2,～,QF6,分配給,M1,～,M5,交流異步電動機回路自動空氣開關具有短路保護功能，并能夠起到一定的過載保護功能1.主電路,KM1,液壓電動機,M1,的啟動和停止控制接觸器KM2,、,KM3,、,KM4,為主軸電動機,M2,的高速、低速控制接觸器；當,KM2,吸合,KM3,、,KM4,斷開時，電動機,M2,定子繞組三角形接法，,4,極低速運行；當,KM3,、,KM4,吸合,KM2,斷開時，電動機,M2,定子繞組呈雙星形接法，,2,極高速運行KM5,為冷卻泵電動機,M3,的啟動和停止控制接觸器。

KM6,、,KM7,為刀架電動機,M4,的正傳和反轉(zhuǎn)控制接觸器KM8,為潤滑泵電動機,M5,的啟動和停止控制接觸器KM1液壓電動機M1的啟動和停止控制接觸,FR1,、,FR2,、,FR3,分別為,M1,、,M2,、和,M3,電動機的過載保護熱繼電器，由于刀架電機和潤滑電機的工作時間很短，所以不需要加過載保護為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在總電源回路和主軸電動機回路中設置了阻容吸收電路,FV1,～,FV,６FR1、FR2、FR3分別為M1、M,圖,7.18 CK6150,型數(shù)控車床主電路原理圖,圖7.18 CK6150型數(shù)控車床主電路原理圖,2.CNC,接口和控制電路,在圖,7.19,所示的伺服驅(qū)動接口、,CNC,接口和控制回路中，伺服驅(qū)動器采用三相交流,380V,電源供電，三相電源經(jīng)過自動空氣開關,QF7,引入；,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)采用單相交流,220V,電源供電，電源經(jīng)過自動空氣開關,QF8,引入；控制回路采用單相交流,110V,電源供電，,380V,電源經(jīng)過自動空氣開關,QF9,引入后，經(jīng)過變壓器,T1,和自動空氣開關,QF10,向控制回路供電KM9,為伺服驅(qū)動器、,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)、,S7-200,可編程控制器和直流,24V,開關電源的電源控制接觸器。

2.CNC接口和控制電路,圖,7.19 CK6150,型數(shù)控車床,CNC,接口和控制電路原理圖,圖7.19 CK6150型數(shù)控車床CNC接口和控制電路原理圖,,在系統(tǒng)上電后，按下液壓啟動按鈕,SB3,，接觸器,KM1,吸合并自鎖，液壓泵電動機得電運轉(zhuǎn)，液壓泵開始工作這時，按下,NC,啟動按鈕,SB5,，接觸器,KM9,吸合并自鎖，伺服驅(qū)動器、,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)、,S7-200,可編程控制器和直流,24V,開關電源同時得電，,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)開始自檢在系統(tǒng)上電后，按下液壓啟動按鈕SB3，接觸,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)自檢結(jié)束后，在沒有外部急停報警的情況下，從,I/O1,口輸出,X,軸、,Z,軸伺服使能信號，通過繼電器,KA1,、,KA2,轉(zhuǎn)接后，分別接通,611A,伺服驅(qū)動電源的,X331,、,X332,的,65,、,9,端，伺服驅(qū)動器開始工作當手動方式點動或者自動執(zhí)行程序進給時，如果來自,PLC,的進給保持信號無效，則數(shù)控系統(tǒng)通過,I/O1,口輸出,0,～,±10V,模擬給定信號到,611A,伺服驅(qū)動器的,X331,、,X332,的,56,、,14,端，伺服驅(qū)動器開始工作，驅(qū)動伺服電動機,M6,、,M7,運轉(zhuǎn)。

FAGOR 8025數(shù)控系統(tǒng)自檢結(jié)束后，,,在伺服電動機上，同軸安裝這兩個傳感器，一個是轉(zhuǎn)子位置和速度測量傳感器,T,，另一個是用于位置測量反饋的旋轉(zhuǎn)編碼器,G,兩個伺服電機的轉(zhuǎn)子位置和速度反饋信號分別接到伺服驅(qū)動器的,X311,、,X313,上，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的位置測量反饋信號接到,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)的,A1,、,A3,接口在伺服電動機上，同軸安裝這兩個傳感器，一,,在伺服驅(qū)動器上電后，也要進行自檢，如果自檢正常，則輸出一個伺服準備好開關信號給,PLC,的,I2.0,在工作過程中，,611A,具有電機過熱、過載保護功能，一旦檢測到電機過熱，過熱保護繼電器動作，向,PLC,的,2.1,發(fā)出伺服熱保護信號，產(chǎn)生急停報警其他象主軸啟,/,停、換檔，換刀等輔助動作，由,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)通過,I/O1,、,I/O2,接口將工作方式、輔助控制命令等信號送到,PLC,處理控制有些輔助動作的處理控制結(jié)果還要由,PLC,送回數(shù)控系統(tǒng)的,I/O1,接口，通過進給保持信號同步程序的執(zhí)行在伺服驅(qū)動器上電后，也要進行自檢，如果自檢,3.PLC,控制電路,在圖,7.20,所示的,PLC,控制電路中，由西門子,S7-200,系列,CPU 226,（,24V,直流入,/16,繼電器出）主單元和,EM221,（,8,入）直流,24V,輸入擴展單元、,EM222,（,8,處）繼電器輸出擴展單元組成,56,點可編程控制器。

3.PLC控制電路,圖,7.20 CK6150,型數(shù)控車床,PLC,控制電路原理圖,圖7.20 CK6150型數(shù)控車床PLC控制電路原理圖,,冷卻液開關,SA2,、尾座操作按鈕,SB6,～,SB8,、超程解除按鈕,SB9,分別接至,PLC,的,I0.0,～,I0.4,輸入端，用于手動操作液壓電機控制接觸器輔助觸點,KM1,、主軸電機控制接觸器輔助觸點,KM2,、,KM3,分別接至,PLC,的,I0.5,～,I0.7,輸入端，用于連鎖控制四個刀位檢測開關,T1,～,T4,分別接至,PLC,的,I1.0,～,I0.3,輸入端，用于換刀控制X,軸、,Z,軸正負向限位開關,SQ1,、,SQ2,、,SQ4,、,SQ5,分別接至,PLC,的,I1.4,、,I1.5,輸入端，用于超程報警冷卻液開關SA2、尾座操作按鈕SB6～SB,“,伺服準備好”信號和“電機過熱” 信號分別接至,PLC,的,I2.0,、,I2.1,輸入端，用于急停報警來自,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng)的,MST,選通信號、工作方式,(JOG),信號、,NC,急停信號和復位信號、輔助功能編碼,(MST01,～,MST20),信號分別接至,PLC,的,I2.2,～,I2.7,、,I3.0,～,I3.5,輸入端，用于輔助功能控制。

各輸入接點的公共端,1M,～,4M,均與,24V,開關電源的輸出負極,M,相連伺服準備好”信號和“電機過熱” 信號分,,可編程控制器的繼電器輸出,Q0.0,～,Q0.7,的公共端,COM1,與控制電路的,6,號線相連，當油泵電機啟動后，控制回路的交流,110V,電源加到,COM1,端，通過,PLC,的繼電器輸出,Q0.0,～,Q0.5,分別控制接觸器線圈,KM2,～,KM8,的通電,/,斷電，從而控制主軸電機高速,/,低速、冷卻電機啟動,/,停止、刀加正轉(zhuǎn),/,反轉(zhuǎn)、潤滑電機啟動,/,停止PLC,的繼電器輸出,Q1.0,～,Q1.7,的公共端,COM2,和,Q2.0,～,Q2.7,的公共端,COM3,與,24V,開關電源的正極輸出,L+,相連可編程控制器的繼電器輸出Q0.0～Q0.,PLC,的繼電器輸出,Q1.0,～,Q1.6,分別控制,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PLC,的繼電器輸出,Q2.0,～,Q2.4,分別控制,24V,指示燈,HL2,～,HL6,的通電,/,斷電，分別用于急停報警、卡盤夾緊、,X,軸超程、,Z,軸超程和尾座頂緊的指示。

PLC,的繼電器輸出,Q2.5,與,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng),I/O1,口的,14,端相連，用于將外部急停報警信號送給數(shù)控系統(tǒng)PLC,的繼電器輸出,Q2.6,與,FAGOR 8025,數(shù)控系統(tǒng),I/O1,口的,15,端相連，用于將進給保持信號送給數(shù)控系統(tǒng)，同步零件程序的執(zhí)行PLC的繼電器輸出Q1.0～Q1.6分別,7.3.4 PLC,程序分析,由于,CK6150,數(shù)控機床的輔助控制邏輯較為復雜，單純用接觸器,——,繼電器控制邏輯實現(xiàn)比較困難，因此，采用了獨立于,CNC,之外的,S7-200,可編程控制器來完成輔助控制功能遵循結(jié)構(gòu)化程序設計原則，,PLC,程序采用“主程序,—,子程序”結(jié)構(gòu)，以方便,PLC,程序的設計和調(diào)試7.3.4 PLC程序分析,1,．,PLC,主程序,如圖,7.21,所示，是,CK6150,數(shù)控車床的,PLC,控制主程序梯形圖在,PLC,主程序中，首先把,CNC,送到,IB3,口的,MST,代碼（,BCD,碼）與,63(3FH),相與，屏蔽掉,I3.6,、,I3.7,，并在,M,選通、,S,選通、,T,選通信號的作用下，分別將,M,代碼轉(zhuǎn)存到,MB1,，,S,代碼轉(zhuǎn)存到,MB2,，,T,代碼轉(zhuǎn)存到,MB3,；然后，無條件（,SM0.0,）調(diào)用主軸控制子程序、液壓卡盤和液壓尾座控制子程序、冷卻和潤滑控制子程序、換刀控制子程序、急停和進給保持控制子程序。

1．PLC主程序,,圖,7.21,數(shù)控車床,PLC,控制主程序梯形圖,圖7.21 數(shù)控車床PLC控制主程序梯形圖,2,．主要子程序,（,1,）液壓卡盤和液壓尾座控制子程序,如圖,7.22,所示，是液壓卡盤和液壓尾座控制子程序梯形圖，這兩種動作的控制都是在手動,JOG(I2.5),方式下進行的液壓卡盤的夾緊和松開是由一個腳踏開關,SQ7,控制的，第一次踩踏時夾緊，第二次踩踏時松開，因此限將這個開關的閉合信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號,M0.3,，然后用,M0.3,脈沖去置位,Q1.0,、復位,Q1.1,，或者復位,Q1.0,、置位,Q1.1,2．主要子程序,,圖,7.22,數(shù)控車床液壓卡盤、液壓尾座控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.22 數(shù)控車床液壓卡盤、液壓尾座控制PLC子程序梯形,,液壓尾座的伸出和退回由按鈕,SB6(I0.1),、,SB7(I0.2),、,SB8(I0.3),控制的按下連續(xù)左按鈕,I0.1,，尾座伸出,Q1.0,有效并自鎖，同時解除,Q1.1,，尾座連續(xù)伸出按下點動左按鈕,I0.2,，尾座伸出,Q1.0,有效，同時解除,Q1.1,，尾座伸出；放開,I0.2,后尾座伸出,Q1.0,解除，尾座停止。

按下連續(xù)右按鈕,I0.3,，尾座退回,Q1.1,有效并自鎖，同時解除,Q1.0,，尾座連續(xù)退回液壓尾座的伸出和退回由按鈕SB6(I0.,（,2,）冷卻和潤滑控制子程序,如圖,7.23,所示，是冷卻和潤滑控制子程序梯形圖冷卻液的開,/,關由手動旋鈕,SA2(I0.0),和,M,功能指令,M08,、,M09,共同控制自動方式（,I2.5=0,）時，在,M,選通信號的作用下，判斷,MB1,的值，如果等于,08,則置位,M0.2,，如果等于,09,則復位,M0.2,；手動旋鈕,SA2,閉合,(I0.0=1),或者,M0.2=1,時，開啟冷卻,Q0.2,潤滑泵的啟動,/,停止由定時器,T37,（,10,秒鐘）、,T38,（,30,分鐘）控制，在無急停報警的情況下，每,30,分鐘潤滑一次，每次,10,秒鐘2）冷卻和潤滑控制子程序,,圖,7.23,數(shù)控車床冷卻和潤滑控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.23 數(shù)控車床冷卻和潤滑控制PLC子程序梯形圖,（,3,）換刀控制子程序,如圖,7.24,所示，是自動換刀控制子程序梯形圖在這個梯形圖中，用字節(jié)傳送指令將當前刀位開關信號,(I1.0I,～,1.3),轉(zhuǎn)換成當前刀號代碼,(,１～４,),存放到,MB4,中；當執(zhí)行換刀指令時，在,T,選通信號的作用下，將指令刀號,MB5,與當前刀號,MB4,進行比較，如果不相等則置位,Q0.3,、復位,Q0.4,，刀架電機正轉(zhuǎn)，刀架開始旋轉(zhuǎn)；當轉(zhuǎn)到預定的刀位時，當前刀號,MB4,與指令刀號,MB3,相等，復位,Q0.3,，刀架停止正轉(zhuǎn)，在,Q0.3,閉合脈沖的作用下，置位,Q0.4,，刀架電機開始反轉(zhuǎn)，刀架下降鎖緊，定時器,T40,延時,4,秒鐘后，復位,Q0.4,，換刀動作結(jié)束。

3）換刀控制子程序,,圖,7.24,數(shù)控車床換刀控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.24 數(shù)控車床換刀控制PLC子程序梯形圖,（,4,）主軸控制子程序,如圖,7.25,所示，是主軸啟動,/,停止和換檔變速控制子程序梯形圖首先執(zhí)行,S,指令，指定速度檔，然后執(zhí)行,M03,指令，置位,M0.1,，根據(jù),S,指令代碼,MB2,不同，產(chǎn)生相應的輸出組合（,Q0.0,、,Q0.1,、,Q1.4,、,Q1.5,），從而啟動主軸按預定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)當執(zhí)行,M05,、,M30,（,MB1=48,）指令，或者,NC,復位急停時，復位,M0.1,，主軸停止并接通剎車制動電磁鐵（,Q1.6,）制動，制動,2,秒鐘后，定時器,T41,動作，釋放制動電磁鐵4）主軸控制子程序,,圖,7.25,數(shù)控車床主軸控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.25 數(shù)控車床主軸控制PLC子程序梯形圖,（,5,）急停、進給保持控制子程序,如圖,7.26,所示，是急停處理和進給保持處理子程序梯形圖急停和進給保持是,PLC,送給,CNC,的輔助控制反饋、同步信號，用來反饋輔助控制信息，同步,NC,程序的執(zhí)行,當出現(xiàn),X,軸越限、,Z,軸越限、油泵過載、主軸過載或者伺服電機過熱時，發(fā)出急?？刂菩盘?Q2.5,，通知,CNC,進行急停處理。

在換刀（,Q0.3=1,或,Q0.4=1,）期間，或者在自動工作方式而主軸還沒有啟動的情況下，向,CNC,發(fā)進給保持信號（,Q2.6,），使,CNC,鎖定進給，保證機床安全5）急停、進給保持控制子程序,,圖,7.26,數(shù)控車床急停、進給保持控制,PLC,子程序梯形圖,圖7.26 數(shù)控車床急停、進給保持控制PLC子程序梯形圖,,通過對上述應用實例分析，可以清楚地看出獨立型,PLC,與,CNC,裝置之間、,PLC,與機床側(cè)的開關量之間的,I/O,連接關系；并通過,PLC,程序設計，使,CNC,裝置、,PLC,和數(shù)控機床三者緊密結(jié)合在了一起，形成一個有機整體，從而控制數(shù)控機床有條不紊地工作通過對上述應用實例分析，可以清楚地看出獨,7.4,數(shù)控系統(tǒng)中,PLC,的信息交換及,M,、,S,、,T,功能的實現(xiàn),7.4.1,基本概念,數(shù)控系統(tǒng)中,PLC,的信息交換，就是以,PLC,為中心，在,CNC,、,PLC,和機床之間的信息傳遞PLC,通過信息交換，接受,CNC,的命令信息，實現(xiàn)輔助功能的控制；并把邏輯控制的結(jié)果信息，送回,CNC,裝置，以同步零件程序的執(zhí)行7.4 數(shù)控系統(tǒng)中PLC的信息交換及M、S、T功能的實現(xiàn)7,PLC,與,CNC,之間交換的信息分兩個方向進行，其中由,CNC,發(fā)給,PLC,的信息主要包括各種功能代碼,M,、,S,、,T,的信息，手動,/,自動方式信息，各種使能信息等。

而由,PLC,發(fā)給,CNC,的信息主要包括,M,、,S,、,T,功能的應答信息和各坐標軸對應的機床參考點信息等PLC與CNC之間交換的信息分兩,,同樣，,PLC,與機床之間交換的信息也分為兩部分由,PLC,向機床發(fā)送的信息主要是控制機床的執(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)指示和故障報警等而由機床向,PLC,發(fā)送的信息，主要包括機床操作面板上各種開關、按鈕等信號，以及各運動部件的限位信息例如機床的起動,/,停止、主軸正轉(zhuǎn),/,反轉(zhuǎn),/,停止、冷卻液的開,/,關、倍率選擇、各坐標軸點動以及刀架卡盤夾緊,/,松開等信息，還有各運動部件的限位開關，主軸狀態(tài)監(jiān)視信號和伺服系統(tǒng)運行準備信號等同樣，PLC與機床之間交換的信息也分為兩部,7.4.2,內(nèi)裝型,PLC,及其信息交換,對于不同數(shù)控系統(tǒng)，所交換的信息內(nèi)容、數(shù)量各有區(qū)別，但基本思路和作用是一樣的對于不帶,PLC,的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其信息交換主要以開關量為主，并通過,CNC,與,PLC,之間的硬件,I/O,連接來實現(xiàn)對于內(nèi)裝,PLC,的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，不僅可通過開關量交換信息，而且可以通過內(nèi)部寄存器、內(nèi)部標志位等交換信息，而且在,CNC,與,PLC,之間無需硬件,I/O,連接，數(shù)據(jù)處理能力強，可靠性高，是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向。

7.4.2 內(nèi)裝型PLC及其信息交換,,以內(nèi)部帶,PLC,的,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)為例，其內(nèi)部輸入,/,輸出點數(shù)為,41/24,點，其,PLC,信息交換情況介紹如下1.,資源配置,該系統(tǒng)內(nèi)部與,PLC,有關的信號流向及與外部的連接如圖,7.27,所示其中輸入信號,I42,～,I104,是,CNC→PLC,的內(nèi)部開關量信號，,O25,～,O64,是,PLC→CNC,的內(nèi)部開關量信號另外，輸入信號,I1,～,I41,是機床→,PLC,的外部開關量信號，,O1,～,O24,是,PLC→,機床的外部開關量信號以內(nèi)部帶PLC的FAGOR 8025/80,I/O1,、,I/O2,、,I/O3,式安裝在,FAGOR 8025/8030 CNC,背部的,3,個連接器，用來輸入,/,輸出,CNC,和,PLC,的信號I/O3,上有,CNC,模擬電壓輸出，為主軸和,6,個進給軸的伺服系統(tǒng)提供模擬控制電壓O1,～,O24,共,24,個外部輸出信號全部安排在,I/O1,上；而,I1,～,I41,共,41,個外部輸入信號分散安排在三個連接器上，其中,I/O1,上有,8,個輸入信號，,I/O2,上有,32,個輸入信號，,I/O3,上有,—,個輸入信號。

I/O1、I/O2、I/O3式安裝在FA,,圖,7.27,圖7.27,,除了上述,CNC,與,PLC,之間、,PLC,與機床之間的開關量,I/O,信號之外，,FAGOR 8025/8030,數(shù)控系統(tǒng)的,PLC,還有以下內(nèi)部資源：,①,2047,個標志器,(,內(nèi)部繼電器,),；,②,255,個,16,位寄存器；,③,32,個計時器,(,可選擇計時范圍,10ms,～,655s),④6,個計數(shù)器,(,可逆計數(shù)范圍,-32768,～,+32767,或,0,～,65535),除了上述CNC與PLC之間、PLC與機床,2.,內(nèi)部資源功能描述,(1) PLC,的內(nèi)部開關量輸入,,PLC,共有,104,個開關量輸入信號，用字母“,I”,后跟隨數(shù)字編號表示，如,I1,、,I16,等其中,I1,～,I41,為,41,個外部開關量輸入信號，通過三個連接器與機床上的有關開關相連另外，還有,63,個內(nèi)部邏輯輸入信號，通過內(nèi)部公共存儲器單元由,CNC,傳送給,PLC,，其編號對應為,I42,～,I104,，其功能含義如表,7.2,所示2.內(nèi)部資源功能描述,,表,7.2 PLC,內(nèi)部開關量輸入信號,表7.2 PLC內(nèi)部開關量輸入信號,(2) PLC,的內(nèi)部開關量輸出,,PLC,共有,64,個開關量輸出信號，用字母“,O”,后跟隨數(shù)字編號表示，如,O1,、,O16,等。

其中,O1,～,O24,為,24,個外部開關量輸出信號，通過連接器,I/O1,與機床上的執(zhí)行元件（電磁閥、接觸器、繼電器等）相連另外，還有,40,個內(nèi)部邏輯輸出信號，通過內(nèi)部公共存儲器單元由,PLC,傳送給,CNC,，其編號對應為,O25,～,O64,，其功能含義如表,7.3,所示2) PLC的內(nèi)部開關量輸出,,表,7.3 PLC,內(nèi)部開關量輸出信號,表7.3 PLC內(nèi)部開關量輸出信號,（,3,）,PLC,的標志器,標志器,(,內(nèi)部繼電器,),實質(zhì)上就是存儲器的二進制位，共有,2047,個標志器，用字母“,M”,后跟隨數(shù)字編號表示，如,M1,、,M102,等由于,PLC,都配有后備電池，這樣當電源關斷時．標志器中的邏輯狀態(tài)仍然保持不變，如果希望啟動時初始狀態(tài)為,0,，則可用指令來予以清除3）PLC的標志器,,標志器分為兩大類，一類是具有預定的用途的；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,進行數(shù)據(jù)交換,,M2001,～,M2003,算術(shù)符號標志器,,M2009,～,M2024,時鐘標志器,,M2046,～,M2047,預置標志器,標志器分為兩大類，一類是具有預定的用途的,（,4,）,PLC,的寄存器,標志器,(,內(nèi)部繼電器,),實質(zhì)上就是存儲器的二進制位，共有,2047,個標志器，用字母“,M”,后跟隨數(shù)字編號表示，如,M1,、,M102,等。

由于,PLC,都配有后備電池，這樣當電源關斷時．標志器中的邏輯狀態(tài)仍然保持不變，如果希望啟動時初始狀態(tài)為,0,，則可用指令來予以清除標志器分為兩大類，一類是具有預定的用途的，另一類是允許用戶使用的具體分配如下：,（4）PLC的寄存器,,寄存器用于存放數(shù)據(jù)信息，其編號用字母“,R”,后跟隨數(shù)字來表示如,R1,、,R105,等每個寄存器均為,16,位，允許存放數(shù)據(jù)范圍為,-32768,～,+32767(,帶符號,),或,0,～,65535(,不帶符號,),其中部分數(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,進行數(shù)據(jù)交換,,R201,～,R203,用于與,CNC,進行數(shù)據(jù)交換,寄存器用于存放數(shù)據(jù)信息，其編號用字母“R”,4.CNC,與,PLC,之間的信息交換,,PLC,除了通過前面介紹的內(nèi)部輸入,(I42,～,I104),、內(nèi)部輸出,(O25,～,O64),端口與,CNC,之間進行信息交換外，還可以通過如下標志器、寄存器來實現(xiàn)與,CNC,交換數(shù)據(jù)的目的4.CNC與PLC之間的信息交換,(1),通過激活標志器，在,CNC,中產(chǎn)生報警、提示信息。

PLC,運行時，可通過置位標志器,M1801,～,M1899,，在,CNC,中產(chǎn)生,1,～,99,號相關的信息，并在,CRT,上進行顯示反之，清零標志器,M1801,～,M1899,，則相應信息被取消，,CRT,上顯示也消失例如，假設,PLC,程序中編有指令：,I12,＝,M1845,，則表示當外部輸入信號,I12,由低電。