第五章_可编程控制器在数控机床上的应用.ppt

第五章可编程控制器在数控机床上的应用霍文国,一、掌握FANUCPMC的基本指令和常见功能指令的格式及功能；二、掌握FANUCPMC在数控机床控制中常见的应用实例。,教学目标,数控机床做为自动化控制设备，是在自动控制下进行工作的，数控机床所受控制可分为两类：一类是最终实现对各坐标轴运动进行的“数字控制”。如：对CNC车床X轴和Z轴，CNC铣床X轴，Y轴，Z轴的移动距离，各轴运行的插补，补偿等的控制即为“数字控制”。另一类为“顺序控制”。对数控机床来说，“顺序控制”是在数控机床运行过程中，以CNC内部和机床各行程开关，传感器，按钮，继电器等的开关量信号状态为条件，并按照预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停，换向，刀具的更换，工件的夹紧，松开，液压，冷却，润滑系统的运行等进行的控制。与“数字控制”比较，“顺序控制”的信息主要是开关量信号。,第二节PLC在数控机床上的应用,一、数控机床上PLC的功能,常把数控机床分为“NC侧”和“MT侧”（即机床侧）两大部分。“NC侧”包括CNC系统的硬件和软件，与CNC系统连接的外围设备如显示器，MDI面板等。“MT侧”则包括机床机械部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置、机床操作面板、继电器线路、机床强电线路等。PMC处于NC与MT之间，对NC和MT的输入、输出信号进行处理。MT侧顺序控制的最终对象随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大的差别。机床结构越复杂，辅助装置越多，最终受控对象也越多。,第二节PLC在数控机床上的应用,一、数控机床上PLC的功能,第二节PLC在数控机床上的应用,一、数控机床上PLC的功能,X：由机床输入至PMC。如：操作员由机床操作面板上输入的按钮、按键、开关信号。Y：由PMC输出至机床的使机床强电动作的信号。如：主轴的正、反向；润滑、冷却的开/关信号。PMC处理梯形图程序输出这些信号使机床动作。G：PMC输出至CNC的信号（CNC输入）。这些信号中有些是启动CNC的一个子程序。这些子程序是CNC控制软件的一部分：根据机床的实际动作设计好的机床的强电控制功能。如：急停（G8.4）；自动加工程序启动(G7.2)；工作方式选择（G43.0-2）。,第二节PLC在数控机床上的应用,一、数控机床上PLC的功能,另外一些信号是PMC通知CNC，使CNC改变或执行某一种运行。如：FIN（G4.3）是PMC通知CNC辅助功能M或换刀功能T已经结束执行。CNC接受到该信号后即可启动下个加工程序段的执行；*SSTP（G29.6）：CNC停止主轴电机的控制信号。F：CNC输出至PMC的信号。其中的一些信号是反映CNC运行状态的标志，表明CNC正处于某一状态。如：AL（F1.0）：报警状态。MV（F102）：进给轴移动中。另一些信号是CNC响应X（经过G）后，执行某一运行的结果，用以通知PMC。PMC收到该信号，视其具体情况，再做适当处理。还有一些信号是加工程序指令的译码输出。如：M代码（F10-F13）；T代码（F26-F29）。CNC将这些信号输出给PMC进行处理。,第二节PLC在数控机床上的应用,一、数控机床上PLC的功能,上述这些信号在梯图程序中都必须赋予地址。G和F信号的地址是由CNC的系统软件规定好的，是固定的。有一些X信号地址也由CNC规定好。CNC提供地址表。Y信号可由PMC设计人员自行指定。,第二节PLC在数控机床上的应用,一、数控机床上PLC的功能,(1)M指令功能用来控制机床的辅助操作，通常被编写在零件加工程序之中。CNC系统执行含有M功能指令的零件加工程序段时，CNC以BCD码的形式向PMC输出M代码信号，在数据区地址为F151的字节中产生相应的M代码值。PMC通过执行相应的译码程序，从中识别相应的代码类型，进行相应的辅助控制。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.M功能的译码,一、PMC在实现M功能上的应用,(2)相关信号MF：为M功能的代码读信号，它是在CNC发出M功能代码之后发出的CNC传到PMC的信号M03：主轴正转信号M04：主轴反转信号M05：主轴停止信号M19：主轴准停信号,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.M功能的译码,一、PMC在实现M功能上的应用,(3)相关指令DEC：译码指令，其功能是：在BCD码信号等于一个指定数时，该指令的输出为1，常用于数控机床中M、S、T功能的译码。F151：译码信号地址0311：其中03为指定数；11表示对译码地址中的两位BCD码的高低位译码。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.M功能的译码,一、PMC在实现M功能上的应用,(4)M功能的译码控制过程当MF为1，即CNC向PMC发出代码读信号时，若F151的内容为2位BCD码03时，M03信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的正转；当F151的内容为2位BCD码04时，M04信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的反转。同理，当F151的内容为2位BCD码05时，M05信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的停止；当F151的内容为2位BCD码19时，M19信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的准停。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.M功能的译码,一、PMC在实现M功能上的应用,(1)主轴准停功能主轴准停即使主轴准确地停在固定的方位上。在加工中心换刀时，为了使机械手对准抓刀槽或精镗孔时都需要用到主轴准停。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,2.主轴准停控制,一、PMC在实现M功能上的应用,(2)相关信号AUTO：自动工作方式状态信号RST：CNC系统的复位信号M06：换刀信号M19：主轴准停信号ORCM:主轴准停命令信号ORAR：主轴准停到位信号R1:主轴准停报警信号MFIN:M指令执行结束信号,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2.主轴准停控制,(3)相关指令TMR：定时器指令，其功能是：设定时间可更改的定时器。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2.主轴准停控制,(4)主轴准停控制过程当AUTO为1，即选择自动工作方式；RST为0，即CNC系统不处于复位状态；M06或M19为1，即执行M06或M19指令时，ORCM输出有效，向机床侧发出主轴准停命令信号，若在4.5秒内，PMC接收到来自机床侧的主轴准停到位信号ORAR,主轴准停结束；若在4.5秒内，PMC没有接收到来自机床侧的主轴准停到位信号ORAR,主轴准停有误，R1信号输出有效，发出报警。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2.主轴准停控制,(3)主轴准停控制过程如主轴准停控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M19指令执行完成：1正执行加工程序段中的M19指令时，即M19=1。2发出主轴准停命令信号，即ORCM=1。3接收到主轴准停到位信号，即ORAR=1。4没有发出主轴报警信号，即R1=0。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2.主轴准停控制,主轴放大器,M19,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,主轴准停控制,M19=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,ORAR=1,主轴准停结束控制,MFIN=1,ORCM=1,PMC,MT,M19指令执行过程,MF=1,(1)主轴正反转功能主轴正反转即使主轴顺时针或逆时针旋转。在加工工件时，都需要用到主轴的旋转功能。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,3.主轴正反转控制,一、PMC在实现M功能上的应用,(2)相关信号*ESP：CNC处于非急停状态信号SPOF：主轴停止条件满足信号SQIIB：主轴处于紧刀状态信号SPAW：主轴旋转条件满足信号SPJGL：主轴手动方式有效状态信号SPCWK：主轴正转键按钮按下状态信号SPCCWK：主轴反转键按钮按下状态信号SCW：主轴正转条件满足信号SFR：主轴正转命令信号SRV：主轴反转命令信号SCCW：主轴反转条件满足信号KA2：冷却泵接通信号SAR1：主轴速度达到信号,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下3个条件时，才能满足主轴旋转的条件，即SPAW(R715.2)为1：1CNC处于非急停状态，即*ESP=1。2主轴必须出于紧刀状态，即SQIIB=1。3主轴停止条件不满足，即SPOF=0。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下3个条件之一时，才能满足主轴正转的条件，即SCW(R752.4)为1：1在操作面板上的手动方式生效，即SPJGL=1时，按下主轴正转键，即SPCWK=1。2执行加工程序段中的M03指令时，即M03=1。3执行加工程序段中的M13指令时，即M13=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下4个条件时，才能使PMC发出主轴正转命令信号，即SFR(Y86.1)为1：1满足主轴旋转条件，即SPAW=1。2满足主轴正转条件，即SCW=1。3不满足主轴反转条件，即SCCW=0。4没有发出主轴反转命令信号，即SRV=0。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M03指令执行完成：1正执行加工程序段中的M03指令时，即M03=1。2发出主轴正转命令信号，即SFR=1。3接收到主轴速度达到信号，即SAR1=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M13指令执行完成：1正执行加工程序段中的M13指令时，即M13=1。2冷却泵接通，即KA2=1。3发出主轴正转命令信号，即SFR=0。4接收到主轴速度达到信号，即SAR1=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下3个条件之一时，才能满足主轴正反转的条件，即SCCW(R752.5)为1：1在操作面板上的手动方式生效，即SPJGL=1时，按下主轴正转键，即SPCCWK=1。2执行加工程序段中的M04指令时，即M04=1。3执行加工程序段中的M14指令时，即M14=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下4个条件时，才能使PMC发出主轴反转命令信号，即SRV(Y86.4)为1：1满足主轴旋转条件，即SPAW=1。2满足主轴反转条件，即SCCW=1。3不满足主轴正转条件，即SCW=0。4没有发出主轴正转命令信号，即SFR=0。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M04指令执行完成：1正执行加工程序段中的M04指令时，即M04=1。2发出主轴反转命令信号，即SRV=1。3接收到主轴速度达到信号，即SAR1=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M14指令执行完成：1正执行加工程序段中的M14指令时，即M14=1。2冷却泵接通，即KA2=1。3发出主轴反转命令信号，即SRV=1。4接收到主轴速度达到信号，即SAR1=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,3.主轴正反转控制,SARA=1,串行数字主轴放大器,M03,F10,二进制代码00000011,译码,主轴正转控制,M03CODE=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,M03指令结束控制,FIN=1,SFRA=1,MF=1,串行数字主轴接口,CNC,PMC,MT,SARA=1,串行数字主轴放大器,M04,F10,二进制代码00000100,译码,主轴反转控制,M04CODE=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,M04指令结束控制,FIN=1,SRVA=1,MF=1,串行数字主轴接口,CNC,PMC,MT,SSTA=1,串行数字主轴放大器,M05,F10,二进制代码00000101,译码,主轴停止控制,M05CODE=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,M05指令结束控制,FIN=1,SFRA=0,MF=1,串行数字主轴接口,CNC,PMC,MT,SRVA=0,LENG=1,M08,F10,二进制代码00010000,译码,开冷却液控制,M08CODE=1,冷却泵电动机,接触器KM2,中间继电器KA2,M08指令结束控制,FIN=1,MF=1,CNC,PMC,MT,冷却泵,LENG=0,M09,F10,二进制代码00010001,译码,开冷却液控制,M09CODE=1,冷却泵电动机,接触器KM2,中间继电器KA2,M09指令结束控制,FIN=1,MF=1,CNC,PMC,MT,冷却泵,SSTA=1,串行数字主轴放大器,M05,F10,二进制代码00000101,译码,主轴停止控制关冷却液控制,M05CODE=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,M05指令结束控制,FIN=1,MF=1,串行数字主轴接口,CNC,PMC,MT,冷却泵电动机,接触器KM2,中间继电器KA2,冷却泵,LENG=0,SFRA=0,SRVA=0,数控系统,主轴电动机和编码器,伺服控制装置,进给电动机和编码器,机床操作面板,辅助电动机,I/O控制装置,外部I/O开关,显示器,MDI操作面板,计算机,电源控制装置,数控系统,主轴电动机和编码器,伺服控制装置,进给电动机和编码器,机床操作面板,辅助电动机,I/O控制装置,外部I/O开关,显示器,MDI操作面板,计算机,电源控制装置,数控系统,I/O控制装置,伺服控制装置,辅助电动机,外部I/O开关,显示器,MDI操作面板,计算机,电源控制装置,机床操作面板,主轴电动机和编码器,进给电动机和编码器,数控系统,I/O控制装置,伺服控制装置,辅助电动机,外部I/O开关,显示器,MDI操作面板,计算机,电源控制装置,机床操作面板,主轴电动机和编码器,进给电动机和编码器,主轴放大器,M04,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,主轴反转控制,M04=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,SAR1=1,主轴反转结束控制,MFIN=1,SRV=1,PMC,MT,M04指令执行过程,MF=1,(1)相关信号SPJGL：主轴手动方式有效状态信号SPSPK：主轴停止键按钮按下状态信号DEN：进给运动停止状态信号SPOF：主轴停止条件满足信号OPSPL：主轴选择停止方式状态信号SST1：主轴零速信号M00：程序停止信号M01：程序选择停止信号M02：程序结束信号M05：主轴停止信号M30：程序结束信号,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,4.主轴停止控制,(2)主轴停止控制过程如主轴停止控制梯形图所示，当满足以下6个条件之一，且进给运动停止后，即DEN=1时，才能满足主轴停止的条件，即SPOF(R715.4)为1：1在操作面板上的手动方式生效，即SPJGL=1时，按下主轴停止键，即SPSPK=1。2主轴选择停止方式有效，即OPSPL=1时，执行加工程序段中的M01指令时，即M01=1。3执行加工程序段中的M05指令时，即M05=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,4.主轴停止控制,(2)主轴停止控制过程4.执行加工程序段中的M00指令时，即M00=1。5执行加工程序段中的M02指令时，即M02=1。6执行加工程序段中的M30指令时，即M30=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,4.主轴停止控制,(2)主轴停止控制过程如主轴停止控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M05指令执行完成：1主轴速度为零，即SST1=0。2正执行加工程序段中的M05指令时，即M05=1。3进给运动停止后，即DEN=1。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,4.主轴停止控制,主轴放大器,M05,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,主轴停止控制,M05=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,SST1=1,主轴停止结束控制,MFIN=1,SFR=0,PMC,MT,M05指令执行过程,MF=1,SRV=0,中间继电器KA2,M08,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,冷却液开关控制,M08=1,接触器KM2,冷却泵电动机,冷却泵,开冷却液结束控制,MFIN=1,KA2=1,PMC,MT,M08指令执行过程,MF=1,KA2=1,中间继电器KA2,M09,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,冷却液开关控制,M09=1,接触器KM2,冷却泵电动机,冷却泵,关冷却液结束控制,MFIN=1,KA2=0,PMC,MT,M09指令执行过程,MF=1,KA2=0,主轴放大器,M13,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,主轴正转和开冷却液控制,M13=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,SAR1=1,结束控制,MFIN=1,SFR=1,PMC,MT,M13指令执行过程,MF=1,中间继电器KA2,接触器KM2,冷却泵电动机,冷却泵,KA2=1,KA2=1,主轴放大器,M14,F151,CNC,第四节PLC在数控机床控制中的应用,一、PMC在实现M功能上的应用,2位BCD码,译码,主轴正转和开冷却液控制,M14=1,主轴电动机（编码器）,主轴传动装置,主轴,SAR1=1,结束控制,MFIN=1,SRV=1,PMC,MT,M14指令执行过程,MF=1,中间继电器KA2,接触器KM2,冷却泵电动机,冷却泵,KA2=1,KA2=1,编程进给速度F,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5,编程进给速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0250,编程进给速度倍率代码转换控制,编程进给速度倍率信号地址G12,*FV0-*FV7,二进制表内号,二进制倍率数据,进给速度倍率开关某倍率档位,CNC,编程进给速度F,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5格雷码00101,编程进给速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0250,编程进给速度倍率代码转换控制,编程进给速度倍率信号地址G12,*FV0-*FV7,二进制表内号00110,二进制倍率数据11110101,进给速度倍率开关10%倍率档位,CNC,编程进给速度F,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5格雷码01101,编程进给速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0250,编程进给速度倍率代码转换控制,编程进给速度倍率信号地址G12,*FV0-*FV7,二进制表内号01001,二进制倍率数据11100001,进给速度倍率开关30%倍率档位,CNC,编程进给速度F,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5格雷码01010,编程进给速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0250,编程进给速度倍率代码转换控制,编程进给速度倍率信号地址G12,*FV0-*FV7,二进制表内号01100,二进制倍率数据11000011,进给速度倍率开关60%倍率档位,CNC,手动连续进给速度参数#1423,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5,手动连续进给速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0250,手动连续进给速度倍率代码转换控制,手动连续进给速度倍率信号地址G10G11,*JV0-*JV15,二进制表内号,二进制倍率数据,进给速度倍率开关某倍率档位,CNC,快速进给速度参数#1420,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5,快速进给速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0250,快速进给速度倍率代码转换控制,快速进给速度倍率信号地址G96,*HROV0-*HROV6,二进制表内号,二进制倍率数据,进给速度倍率开关某倍率档位,CNC,HROV,主轴速度S,PMC,MT,F-SA1-1-F-SA1-5,主轴速度倍率格雷码转换控制,倍率数据表表内号地址R0260,主轴速度倍率代码转换控制,主轴速度倍率信号地址G30,SOV0-SOV7,二进制表内号,二进制倍率数据,主轴速度倍率开关某倍率档位,CNC,(1)刀库随机选刀功能在加工中心上，刀库选刀控制（T指令)和刀具交换控制（M06指令)是PMC控制的重要部分。目前刀库选刀常用的控制方式是随机选刀。在随机选刀方式中，刀库中的刀具能与主轴的刀具任意地直接交换。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.刀库随机选刀控制,三、PMC在实现T功能上的应用,(2)刀号数据表随机选刀方式需要在PMC内部设置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库的容量和刀具号相对应。如下表所示，数据表的表序号与刀库刀套编号相对应，每个表序号中的内容就是对应刀套中所放的刀具号。其中0-8为刀套号（0是将主轴作为刀库中的一个刀套），11-19为刀具号。,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.刀库随机选刀控制,三、PMC在实现T功能上的应用,第四节PLC在数控机床控制中的应用,(2)刀号数据表,1.刀库随机选刀控制,三、PMC在实现T功能上的应用,(3)相关信号TF：为T指令的代码读信号，它是在CNC发出T代码之后发出的CNC传到PMC的信号TERR：T代码检索信号TCOIN：刀位判别一致信号REV：刀库旋转方向信号CW.M：刀库正向旋转命令信号CCW.M:刀库反向旋转命令信号TFIN：T指令执行结束信号TLAR：刀库旋转到位信号R0151：刀库目标位置地址R0164：刀库换刀位置地址,第四节PLC在数控机床控制中的应用,1.刀库随机选刀控制,三、PMC在实现T功能上的应用,(3)相关指令DSCH：数据检索指令，其功能是