数控机床典型控制功能PLC编制模板研究.pdf

数控机床典型控制功能 P L C编制模板研究 孔德红 青海一机数控机床有限责任公司， 青海 西宁 8 1 0 0 1 8 摘要 通过对数控机床的现场调试和验证 ， 研究出了 3种数控机床典型控制功能的 P L C编制模板。数控 机床调试人员熟练应用该模板后 ， 可以触类旁通地进行其它控制功能的 P L C编制 ， 从而提高工作效 率提升机床 P L C整体安全性和可靠性。该模板在本企业多种类型数控机床上应用后效果显著， 深 受机床调试人员的喜爱。 关键词 数控机床 ； 控制功能 ； P L C编制模板 ； 应用 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 B Re s e a r c h o f t h e CNC Ma c h i n e T o o l ’ S t y p i c a l c o n t r o l f u n c t i o n o f PL C t e mp l a t e KONG De h o ng Q i n g h a i N o ． 1 C N C Ma c h i n e T o o l C o ． ， L t d ． ， X i n i n g 8 1 0 0 1 8 ， C H N Abs t r a c t Ba s e d o n s e v e r a l y e a r s o f c o mmi s s i o n i n g a n d v a l i d a t i o n t o d e b u g g i n g t h e CNC ma c hi ne t o o l ， r e s e a r c h 3 k i n d o f C NC ma c h i n e t o o l ’ S t y p i c a l c o n t r o l f u n c t i o n s P L C t e mp l a t e s ． T h e t e mp l a t e s c a n a l s o b e ma d e f r e e l y a f t e r a p r o fic i e n t a p p l i c a t i o n o f t h e t e mp l a t e s by d e b u g g i n g p e r s o n n e 1 ． Th i s c a n d e fin i t e l y i mpr o v e wo r k e f f i c i e n c y a n d c a n p r o mo t e t h e ma c h i n e’ S o v e r a l l s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y ． Th e t e mp l a t e s h a v e e v e r be e n us e d o n v a r i o u s t y p e s o f CNC ma c hi n e t o o l s o f a u t h o r ’ S c o mp a n y a n d s h o we d r e ma r k a b l e e f f e c t s ， t h us i t i s wa r ml y we l c o me d b y ma c h i n e de b ug g i ng p e r s o n ne l t o o ． Ke y wo r d s C NC ma c h i n e t o o l ； c o n t r o l f u n c t i o n； P L C t e mp l a t e ； a p p l i c a t i o n 数控系统的 P L C p r o g r a m l o g i c c o n t r o 1 可编程逻 辑控制 ， 是连接数控系统与数控机床的纽带， 外 围的机 床输入信号以 X地址的形式通过 P L C输人到系统侧 ， 经系统处理后以 Y地址的形式输 出到机床侧 ， 再通过 相关元器件 如继 电器等 的硬件连接来进行对外围 动作的控制。对数控机床而言 ， P L C的编制尤 为重要 ， 关系到机床整体动作 的安全性、 可靠性。所 以对机床 调试人员而言 ， 必须要熟练掌握机床各个功能的 P L C 编制 。从简易机床到各种高端机床虽说功能有差异 ， 但是基本的控制功能大同小异 ， 例如按键通 断、 润滑、 换档等的控制 ， 机床调试人员熟练掌握这几种机床典 型控制功能P L C编制， 可以触类旁通地进行其它功能 P L C编制 ， 从而大大提高工作效率 ， 提升机床 P L C整 体安全性、 可靠性 。笔者本人通过多年来对数控机床 的现场调试和验证 ， 研究 出了 3种数控机床典型控制 功能 P L C编制模板 ， 供广大调试人员参考。 1 按键通断控制功能 P L C编 制模板 按键通断控制功能 即按下按键 X地址输 入 相 应指示灯 Y地址输 出 点亮 ， 松开按键指示灯状态不 ZUl b 等 ； 牛 帚 0 朋 变 ， 再次按下按键 ， 相应指示灯灭 ， 松开按键指示灯状 态不变 ， 此功能为数控机床最典型的控制功能 ， 如机床 照明、 冷却、 松拉刀、 刀库脚踏卸刀等都是 以此方式 进 行控制 的按 键通 断控 制功 能 P L C编制是 整个 机 床 P L C编制过程 中最基 础 的部分 。因此数 控机床 P L C 编制人员必须要熟练掌握其编制 。不同数控厂家对其 控制功能 P L C编制方法各异， 笔者在多年的数控机床 调试过程中， 总结 了几种简单实用 的按键通断型 P L C 编制模板 。图 1～ 3分别是 3种不 同的模板 ， 在数控机 床上已广泛使用 ， 且运行 十分可靠。图 1 a中 X 0 ． 0为 系统操作 面板上照 明按键 ， Y 0 ． 0为机床 照明输 出地 址 ， 按下照明按键时系统产生一个上升沿信号 R 5 2 ． 5 ， 此时由于 Y 0 ． 0输 出为低电平 ， 上升沿信号触发 Y 0 ． 0 接通且 自锁 ， 再次按下照明按键时， 系统产生一个上升 沿信号 R 5 2 ． 5 ， 此时由于 Y 0 ． 0输出为高电平， 上升沿 信号触发打断 Y 0 ． 0自锁， Y 0 ． 0输 出被关断 ， 从而实现 了按键 通断控制功能 。图 1 b中按下照 明按键 ， Y 0 ． 0 输出接通 。松开按键 ， 此 时状态 通过 R 5 2 ． 6保持 ， 再 次按下 照 明按键 R 5 2 ． 7通过 R 5 2 ． 6保持 接通 ， 由于 R 5 2 ． 7此时为高电平 ， 故 Y 0 ． 0输 出被打断。图 C中按 1 7 5 下照明按键 ， Y 0 ． 0输 出， 松开按键后状态 由 R 5 2 ． 5保 持 ， 再次按下按键 由于 R 5 2 ． 5为高电平 ， Y 0 ． 0输 出被 打断。以上是非常典型的按 键通断控制功能 P L C模 板 。 调试人员应该熟悉其中一种以供 自己调试使用， 从 而可 以节约机床 P L C编 制时 间， 且 增加机床 P L C可 靠性 。 Y0 0 0 0 ．0 照明输 出 R0 0 5 2 ． 5 照明输 出 照 明按键 x0 0 0 0 ．0 _ j 卜 _ 一 照 明按健 2 润 滑控 制功 能 P L C编制模板 润滑是所有数控机床中都要用到的功能， 但是因 编制人员的不同， 润滑控制功能的 P L C编制模板也是 五花八门。数控 机床 润滑 间隔一般在 3 0 s左右 ， 在 F A N U C 0 i C系列 中定时器的单位只有 m s 级 ， 容量有 限， 因此编制 P L C时增加 了计数器 C， 通常定时器中设 6 0 0 0 0 ms ， 定时 1 m i n计数启动 1 次 ， 计数器 C中设 的 值单位为 mi n ， 如 图 2 a所示。但是在 F A N U C 0 i D系 列中定时器的单位 不只是 ms 级 ， 通过定时器精度设 置 ， 单位可 以变更为 mi n ， P L C编制中计数器 c部分可 以不用 ， 这样 图2 a中 P L C编制模板就显得 比较繁琐。 图 2 b所示床身润滑控制功能 P L C编制模板 中， 定 时 器 T MR1 单位为 m i n ， 在此定 时器 中设置润滑 间隔时 间 ， 定 时器 T MR 2单位为 ms ， 在此定 时器 中设 置润滑 打油时间， 此 P L C编制模板简单直观 ， 调试人员使用 非常方便。以上是 润滑控制功 能 P L C编制 的两种模 板 ， 调试人员可根据 自己实际需要任选其一。且图 2 b 控制模板也可以用于主轴换档过程主轴左右摆动的控 制 ， 定时器 T MR 1中设置 4 0 0 m s ， 定时器 T MR 2中设置 2 0 0 ms ， R 4 ． 1 每隔 2 0 0 ms 通 2 0 0 ms ， 如此周而复始 即 可实现主轴左右各 2 0 0 m s 的摆动。 图2 3 主轴换档 P LC编 制模板 为了扩大机床的加工范围越来越多的数控机床采 用两档变速。主轴既能实现 高速大功率 切削， 也能满 足低速大扭矩加工， 因此主轴换档控制功能 P L C的编 制对机床 P L C编制人员而言也是基本要掌握的功能。 主轴换档机构 目前 主要有 自制齿轮箱及德 国 z F箱两 种 。但是此两种机构的工作原理是一样 的， 即主轴换 档过程中必须先确保主轴低速左右摆动， 而后换档 电 磁阀得电进行换档 ， 目标档位信号到达后主轴摆动停 止 ， 延时一段时间后主轴换档电磁阀断电， 换档过程结 束 。主轴换档过程 中左右来 回摆动可以由 N C系统进 行控制 ， 也可以由 P L C来进行控制 。笔者在调试过程 中分别总结了两种不同控制方式的主轴换档控制功能 b等 ． ／ 一 ZU 1年 幂O 朋 键 O 一健 0 按 按 明 明 照 一照 Ⅺ __] 1 0～ 出 囹 ∞ 输 6 丁 P L C编制模板 ， 分别如图 3 、 图4所示 。 图3 图4 图 3中控制方式采取了 P L C控制方式 ， 主轴换档 过程 中， 主轴左右摆动及主轴换档速度是 由 P L C进行 2 t 1 1 , 牛 朋 C N C 0 m _帕 『 数控专栏 控制的， 这与以往 的机床主轴 控制方式不同。以往主 轴速度及控制都在 N C系统 中进行处理 ， P L C中只处 理主轴励磁输入信号 G 7 0 ． 4， G 7 0 ． 5 。图 3所示 P L C 编制模板 中， 如要从一档换到二档 ， 在手动方式下 ， 按 下面板二档按键 ， 此时必须确保主轴在停止状态 ， 且无 二 档 到 位 信 号 ， R 6 0 0 ． 1 二 档 过 程 接 通 且 自锁 ， R 6 0 0 ． 2接通主轴进入换档过程。图 4中主轴换档过 程中接通 R 6 0 0 ． 4来切换主轴控制方式 ， 控制方式 由 N C系统 控 制转 换 为 P L C控 制 方式 。R 6 0 0 ． 4接 通 G 3 3 ． 7 S I N D ， 表示主轴控制速度 由 P L C进 行控制。 G 3 2中写入的数为主轴 电机速度， 调试 人员可根据 自 己的 实 际 需 要 写 入 此 速 度 。R 6 0 0 ． 4 接 通 G 3 3 ． 6 S S I N ， 表示 主轴旋转方 向由 P L C进行控制 ， G 3 3 ． 5 S G N控 制 主 轴 方 向。R 6 0 0 ． 4接 通 G 7 0 ． 4 或 者 G 7 0 ． 5， 表示主轴励磁输 入信 号接通 ， 主轴可 以摆动。 图4 P L C模板 中， R 6 4 0 ． 1 控制方式采取 了图2 b床身润 滑控制功能 P L C编制模板 ， 实现 了主轴换档过程 中主 轴左右来回摆动 ， 定时器 T MR B 3 、 T MR B 4中的时 间设 置调试人员可根据实 际需要进行改 动， R 6 0 0 ． 1 二档 过程 接通后延时 2 0 0 m s ， 等待主轴左 右摆动起来接 通 Y 4 ． 3 二档电磁阀 ， 电磁阀得电进行换档 。此 P L C 编制模板适用于所有换档控制 ， 已在数 控机床上使用 多年 ， 安全可靠 ， 调试人员如有其它特殊控制 ， 只需在 其上进行相应修改即可 。 图5 图5中主轴控制方式 由 N C系统进行控制 ， 主轴 换档速度在参数 3 7 3 2 主轴齿轮位移时的主轴电动机 速度 里设置即可 ， 同时需设置参数 3 7 0 2 1 G S T为 1 ， 根据 S O R信号进行齿轮位移 。如 图 5所示 ， 主轴换 档过程中接通 G 2 9 ． 5 S O R 信号， R 6 4 0 ． 1控制主轴正 反转输入信号 ， 进行主轴左右摆动换档。机床 P L C编 制人员可根据自己实际情况选择相应 P L C编制模板。 值得注意的是不管采取那种 主轴控制方式 ， 都必须激 活主轴励磁输人信号 G 7 0 ． 4 、 G 7 0 ． 5 。机床 P L C编 制人员在熟练掌握这两种编制模块后 ， 可以对任何牵 涉到换档的控制功能进行编制 ， 不仅可 以提高编制人 员的工作效率， 而且可靠性也大大提高。