毕业设计（论文）-西门子802C铣床中PLC的控制分析.doc

题题 目目 SIEMENSSIEMENS 802C802C 铣床中铣床中 PLCPLC 的控制分析的控制分析 专专 业业 数控设备应用与数控设备应用与维护维护 班班 级级 数电数电 3082 班班 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 二二 一一 年十二月年十二月 陕陕西国防工西国防工业职业业职业技技术术学院学院 二二 O 一一届毕业设计 论文 任务书届毕业设计 论文 任务书 专业 数控设备应用与维护 班级 数电 3082 姓名 学号 34 设计题目 SIEMENS 802C 铣床中 PLC 的控制分析 设计条件 1 Program Tool PLC 802 软件 2 SIEMENS 802C 数控铣床中 PLC 的梯形图 3 SIEMENS 802C 数控铣床 设计任务 1 SIEMENS 802C 数控铣床中 PLC 程序的分析 2 熟练使用 Programming Tool PLC802 软件 毕业设计 论文 内容包括 1 课题的来源和意义说明 2 SIEMENS 802C 数控铣床中 PLC 的梯形图分析结果 起止日期 2010 年 11 月 8 日 2010 年 12 月 24 日 共 7 周 指导教师 侯晓方 审核 教研室主任 批准 系主任 设计评语 指导教师签字 年 月 日 答 辩 考核组长 总 成 绩 SIEMENSSIEMENS 802C802C 铣床中铣床中 PLCPLC 的控制分析的控制分析 摘 要 本设计是对 SIEMENS 802C 数控铣床中 PLC 程序的控制应用以及 PLC 在数控机床 中的应用进行分析说明 设计首先针对 PLC 系统的组成 特点和应用领域进行介绍 对 PLC 在数控机床中的功能和应用进行了概述 正文主要针对 SIEMENS 802C 数控铣床中 有关初始化 润滑控制以及刀具的夹紧和放松的 PLC 控制程序进行分析和解释说明 以 及对西门子系列 PLC 的介绍和 SIMATIC S7 工业软件介绍 本次设计主要应用的是 SIMATIC S7 200PLC 围绕 PLC 展开论述 通过对 PLC 的概述和 PLC 在数控机床中的 应用介绍 以及在数控机床中具体的梯形图分析 来学习和了解数控系统对机床的控制 通过 PLC 梯形图了解数控机床的控制方式以及各子程序的调用和实现 本次设计的意义在于对 PLC 在西门子 802C 数控铣床中的应用 以及各个子程序在 数控系统中的功能及控制意义和作用 在这次的设计过程中让我对 PLC 控制有了更进一 步的了解 关键词关键词 数控铣床 SIEMENS 802C PLC 梯形图 i 目 录 1 PLC 的概述 1 1 1PLC 的概述 1 1 2 PLC 的应用领域 2 1 3 PLC 应用特点 4 2 PLC 在数控机床中的应用 5 2 1 PLC 和 NC 的关系 5 2 2 PLC 在机床中的应用 6 2 3 西门子数控系统 SINUMERIK 802C BASE LINE 介绍 8 3 PLC 在 SIEMENS 802C 铣床中的应用及分析 10 3 1 PLC 初始化 PLC INI 10 3 2 润滑控制 LUBRICATE 12 3 3 刀具的加紧与松开 LOCK UNL 16 4 结束语 21 致 谢 22 参考文献 23 数控工程学院毕业设计论文 1 1 1 PLCPLC 的概述的概述 1 1PLC 的概述 可编程控器 Programmable Controller 简称 PC 但是为了避免与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆 所以将可编程控制器简称 PLC 它是专门为工业环境控 制应用而设计制造的计算机 是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备 又称可 编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 是以微处理器为核心的一 种新型工业自动装置 PLC 软件简单易学 使用和维护方便 并且运行稳定 设计施工 周期短 它采用可编程序的内存 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作的命令 并通过数字式 模拟式的输入和输出 控制各种类型的 机械或生产过程 采用循环扫描工作方式工作 成为工业自动化领域中最重要 应用最 多的控制设备 PLC 诞生以后 日本 德国 法国等国家相继开发了各自的 PLC 受到 工业界的欢迎 20 世纪 70 年代末和 80 年代初 PLC 已成为工业控制领域中占主导地位 的基础自动化设备 德国西门子 SIEMENS 公司生产的可编程控器在我国的应用也相当广泛 在冶金 化工 印刷生产线等领域都有应用 西门子 SIEMENS 公司的 PLC 产品包括 LOGO S7 200 S7 300 S7 400 工业网络 HMI 人机界面 工业软件等 西门子 S7 系列 PLC 体积小 速度快 标准化 具有网络通信能力 功能更强 可 靠性更高 S7 系列 PLC 产品可分为微型 PLC 如 S7 200 小规模性能要求的 PLC 如 S7 300 和中 高性能要求的 PLC 如 S7 400 等 1 S7 200 系统的基本构成系统的基本构成 S7 200 是整体结构的 具有很高的性能 价格比的小型可编程控制器 根据控制规模 的大小 即输入 输出点的多少数 可以选择相应 CPU 的主机 除了 CPU221 主机以外 其它 CPU 主机均可进行系统扩展 S7 200 的系统基本组成也是由主机单元加编程器 在需要进行系统扩展时 系统组 中还可以包括 数字量扩展单元模板 模拟量扩展模板 通信模板 网络设备 人机界 面 HMI 等 2 SIMATIC S7 300 PLC S7 300 是模块化小型 PLC 系统 能满足中等性能要求的应用 各种单独的模块之间 可进行广泛组合构成不同要求的系统 与 S7 200 PLC 比较 S7 300 PLC 采用模块化结 构 具备高速 0 6 0 1 s 的指令运算速度 用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂 数控工程学院毕业设计论文 2 的算术运算 一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值 方便 的人机界面服务已经集成在 S7 300 操作系统内 人机对话的编程要求大大减少 SIMATIC 人机界面 HMI 从 S7 300 中取得数据 S7 300 按用户指定的刷新速度传送 这些数据 S7 300 操作系统自动地处理数据的传送 CPU 的智能化的诊断系统连续监控 系统的功能是否正常 记录错误和特殊系统事件 例如 超时 模块更换 等等 多级 口令保护可以使用户高度 有效地保护其技术机密 防止未经允许的复制和修改 S7 300 PLC 设有操作方式选择开关 操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出 当钥匙拔出 时 就不能改变操作方式 这样就可防止非法删除或改写用户程序 具备强大的通信功 能 S7 300 PLC 可通过编程软件 Step 7 的用户接口提供通信组态功能 这使得组态非常 容易 简单 S7 300 PLC 具有多种不同的通信接口 并通过多种通信处理器来连接 AS I 总线接口和工业以太网总线系统 串行通信处理器用来连接点到点的通信系统 多点接 口 MPI 集成在 CPU 中 用于同时连接编程器 PC 机 人机界面系统及其它 SIMATIC S7 M7 C7 等自动化控制系统 3 SIMATIC S7 400 PLC S7 400 PLC 是用于中 高档性能范围的可编程控器 S7 400 PLC 采用模块化无风扇的设计 可靠耐用 同时可以选用多种级别 功能逐 步升级 的 CPU 并配有多种通用功能的模板 这使用户能根据需要组合成不同的专用 系统 当控制系统规模扩大或升级时 只要适当地增加一些模板 便能使系统升级和充 分满足需要 4 工业通讯网络工业通讯网络 通讯网络是自动化系统的支柱 西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一 直到现场级的一致性通讯 SIMATIC NET 是全部网络系列产品的总称 他们能在工厂 的不同部门 在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据 有标准的接口并且相互之 间完全兼容 5 人机界面 人机界面 HMI 硬件 硬件 HMI 硬件配合 PLC 使用 为用户提供数据 图形和事件显示 主要有文本操作面 板 TD200 可显示中文 OP3 OP7 OP17 等 图形 文本操作面板 OP27 OP37 等 触摸屏操作面板 TP7 TP27 37 TP170A B 等 SIMATIC 面板型 PC670 等 个人计算 机 PC 也可以作为 HMI 硬件使用 HMI 硬件需要经过软件 如 ProTool 组态才能配 合 PLC 使用 1 2 PLC 的应用领域的应用领域 目前 可编程控制器作为一种通用的工业控制器 它可用于所有的工业领域 当前 数控工程学院毕业设计论文 3 国内外已广泛将其应用于机械 钢铁 石油 化工 轻工 电力 电信 军工 机械制 造 汽车 纺织 交通运输 环保及文化娱乐等各个行业 应用情况大致可归纳为如下 几类 1 开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本 最广泛的应用领域 它取代传统的继电器电路 实现逻辑控制 顺序控制 既可用于单台设备的控制 也可用于多机群控及自动化流水线 如注塑机 印刷机 订书机械 组合机床 磨床 包装生产线 电镀流水线等 2 模拟量控制模拟量控制 在工业生产过程当中 有许多连续变化的量 如温度 压力 流量 液位和速度等 都是模拟量 为了使可编程控制器处理模拟量 必须实现模拟量 Analog 和数字量 Digital 之间的 A D 转换及 D A 转换 PLC 厂家都生产配套的 A D 和 D A 转换模块 使可编程控制器用于模拟量控制 3 运动控制运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制 从控制机构配置来说 早期直接用于开 关量 I O 模块连接位置传感器和执行机构 现在一般使用专用的运动控制模块 如可驱 动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块 世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎 都有运动控制功能 广泛用于各种机械 机床 机器人 电梯等场合 4 过程控制过程控制 过程控制是指对温度 压力 流量等模拟量的死循环控制 作为工业控制计算机 PLC 能编制各种各样的控制算法程序 完成死循环控制 PID 调节是一般死循环控制系 统中用得较多的调节方法 大中型 PLC 都有 PID 模块 目前许多小型 PLC 也具有此功 能模块 PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序 过程控制在冶金 化工 热处理 锅 炉控制等场合有非常广泛的应用 5 数据处理数据处理 现代 PLC 具有数学运算 含矩阵运算 函数运算 逻辑运算 数据传送 数据转 换 排序 查表 位操作等功能 可以完成数据的采集 分析及处理 这些数据可以与 存储在内存中的参考值比较 完成一定的控制操作 也可以利用通信功能传送到别的智 能装置 或将它们列印制表 数据处理一般用于大型控制系统 如无人控制的柔性制造 系统 也可用于过程控制系统 如造纸 冶金 食品工业中的一些大型控制系统 6 通信及联网通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信 随着计算机控制的发 展 工厂自动化网络发展得很快 各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能 纷纷推出 各自的网络系统 新近生产的 PLC 都具有通信接口 通信非常方便 数控工程学院毕业设计论文 4 1 3 PLC 应用特点 1 灵活性和通用性强灵活性和通用性强 PLC 发展到今天 已经形成了各种规模的系列化产品 可以用于各种规模的工业控 制场合 除了逻辑处理功能以外 PLC 大多具有完善的数据运算能力 可用于各种数字 控制领域 多种多样的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展 使用 PLC 组成 各种控制系统变得非常容易 2 可靠性高 抗干扰能力强可靠性高 抗干扰能力强 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术 采用严格的生产工艺制造 内部电路采取 了先进的抗干扰技术 具有很高的可靠性 使用 PLC 构成控制系统 和同等规模的继电 接触器系统相比 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一 故障也就大大降 低 此外 PLC 带有硬件故障自我检测功能 出现故障时可及时发出警报信息 在应用 软件中 应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序 使系统中除 PLC 以外的电路及 设备也获得故障自诊断保护 这样 整个系统将极高的可靠性 3 编程语言简单易学编程语言简单易学 PLC 是面向工矿企业的工控设备 它采用易于理解和掌握的梯形图语言 以及面向 工业控制的简单指令 这种梯形图语言既继承了传统继电器控制线路的表达形式 如线 圈 触点 动合 动断 有考虑到工业企业中的技术人员的看图习惯和微机水平 易于 为工程技术人员接受和掌握 4 与外部设备的连接简单 使用方便 改造维护方便与外部设备的连接简单 使用方便 改造维护方便 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制系统设计 及建造的周期大为缩短 同时 PLC 还具有很强的自诊断能力 能随时检查出自身的故障 并显示给操作人员 日常维护也变得容易起来 更重要的是使同一设备经过改变程序而 改变生产过程成为可能 这特别适合多品种 小批量的生产场合 5 功能强 功能的扩展能力强功能强 功能的扩展能力强 其一 PLC 利用程序进行定时 记数 顺序 步进等控制 十分准确可靠 其二 PLC 还具有 A D 和 D A 转换 数据运算和数据处理 运动控制等功能 此时它既可以 对开关量进行控制 又可以对模拟量进行控制 其三 PLC 具有通信联网功能 因此它 不仅可以控制一台单机 一条生产线 还可以控制一个群机 多条生产线 它既可以现 场控制 也可以远距离对生产过程进行监控 6 6 设计 施工 调试周期短设计 施工 调试周期短 由于 PLC 是通过程序实现对系统的控制 所以设计人员可以在实验室里实际和修改 数控工程学院毕业设计论文 5 程序 更为方便的是可在实验室进行系统的模拟运行调试 使现场工作量大为减少 7 易于实现机电一体化易于实现机电一体化 由于 PLC 内部电路主要采用半导体集成电路 具有结构紧凑 体积小 重量轻 可 靠性高 抗震防潮和耐热能力强等特点 更由于它有很强的抗干扰能力 能适应各种恶 劣的环境 因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置 数控工程学院毕业设计论文 6 2 PLC 在数控机床中的应用在数控机床中的应用 在可编程控器问世之前 继电器接触器在工业领域中占主导地位 继电器接触器控 制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑 如果生产工艺或生产任务发生变化 就必 须重新设计 改变硬件结构 这样造成时间和资金的浪费 另外 大型控制系统用继电 器和接触器控制 使用的继电器数目越多 控制的体积越大 耗电多 且继电器触电为 机械触点 工作频率较低 在频繁动作的情况下寿命较短 造成系统故障 系统可靠性 差 为了解决这一问题 早在 1968 年 美国最大的汽车制造商通用汽车公司 为了适应 汽车型号不断翻新 以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势 提出要用一种新型控制装 置来取代继电器接触器控制装置 并且对未来的新型控制装置做了具体的设想 药把计 算机的完备功能以及灵活性 通用性号等优点溶于新的控制装置中 且要求新的控制装 置编程简单 使得步熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术 PLC 是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活 方便 的有点而设计制造和发 展的 这就使得 PLC 具有许多其它控制器所无法相比的特点 可靠性高 抗干扰能力强 通用性强 使用方便 采用模块化结构 使系统组合灵活方便 编程语言简单 易学 便于掌握 系统设计周期短 对生产工艺改变适应性强 安装简单 调试方便 维护工 作量小 2 1 PLC 和 NC 的关系 PLC 用于通用设备的自动控制 称为可编程控制器 PLC 用于数控机床的外围辅助 电气的控制 称为可编程序机床控制器 因此 在很多数控系统中将其称之为 PMC programmable machine tool controller 数控系统有两大部分 一是 NC 二是 PLC 这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的 可以这样来划分 NC 和 PLC 的作 用范围 1 实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制 这个任务是由 NC 来完 成 2 机床辅助设备的控制是由 PLC 来完成 它是在数控机床运行过程中 根据 CNC 内部标志以及机床的各控制开关 检测组件 运行部件的状态 按照程序设定的控制逻 辑对诸如刀库运动 换刀机构 冷却液等的运行进行控制 在数控机床中这两种控制任务 是密不可分的 它们按照上面的原则进行了分工 同时也按照一定的方式进行连接 NC 和 PLC 的接口方式遵循国际标准 ISSO 4336 1981 E 机床数字控制 数控装置和数控机床电气设备之间的接口规范 的规定 接口分 数控工程学院毕业设计论文 7 为四种类型 a 与驱动命令有关的连接电路 b 数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路 c 电源及保护电路 d 通断信号及代码信号连接电路 从接口分类的标准来看 第一类 第二类连接电路传送的是数控装置与伺服单元 伺服电机 位置检测以及数据检测装置之间控制信息 第三类是由数控机床强电电路中 的电源控制控制电路构成 通常由电源变压器 控制变压器 各种断路器 保护开关 继电器 接触器等等构成 为其它电机 电磁阀 电磁铁等执行组件供电 这些相对于 数控系统来讲 属于强电回路 这些强电回路是不能够和控制系统的弱电回路 直接相 连接的 只能够通过中间继电器等电子元器件转换成直流低压下工作的开关信号 才能 够成为 PLC 或继电器逻辑控制电路的可接受的电信号 反之 PLC 或继电器逻辑控制来 的控制信号 也必须经过中间继电器或转换电路变成能连接到强电线路的信号 再由强 电回路驱动执行组件工作 第四类信号是数控装置向外部传送的输入输出控制信号 2 2 PLC 在机床中的应用 1 PLC 在数控机床中的应用形式在数控机床中的应用形式 PLC 在数控机床中应用 通常有两种形式 一种称为内装式 一种称为独立式 内装式 PLC 也称集成式 PLC 采用这种方式的数控系统 在设计之初就将 NC 和 PLC 结合起来考虑 NC 和 PLC 之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的 因而有 较高的较高交换速度和较宽的信息信道 它们可以共享一个 CPU 也可以是单独的 CPU 这种结构从软硬件整体上考虑 PLC 和 NC 之间没有多余的导线连接 增加了系统的可 靠性 而且 NC 和 PLC 之间易实现许多高级功能 PLC 中的信息也能通过 CNC 的显 示器显示 这种方式对于系统的使用具有较大的优势 高档次的数控系统一般都采用这 种形式的 PLC 独立式 PLC 也称外装式 PLC 它独立于 NC 装置 具有独立完成控制功能的 PLC 在采用这种应用方式式 可根据用户自己的的特点 选用不同专业 PLC 厂商的产品 并 且可以更为方便的对控制规模进行调整 2 PLC 与数控系统及数控机床间的信息交换与数控系统及数控机床间的信息交换 相对于 PLC 机床和 NC 就是外部 PLC 与机床以及 NC 之间的信息交换 对于 PLC 的功能发挥 是非常重要的 PLC 与外部的信息交换 通常有四个部分 a 机床侧至 PLC 机床侧的开关量信号通过 I O 单元接口输入到 PLC 中 除极少 数信号外 绝大多数信号的含义及所配置的输入地址 均可由 PLC 程序编制者或者是程 数控工程学院毕业设计论文 8 序使用者自行定义 数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置 对 PLC 程序 和地址分配进行修改 b PLC 至机床 PLC 的控制信号通过 PLC 的输出接口送到机床侧 所有输出信号 的含义和输出地址也是由 PLC 程序编制者或者是使用者自行定义 c 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 的信号含义和地址 开关量地址或寄存器地址 均由 CNC 厂 家确定 PLC 编程者只可使用不可改变和增删 如数控指令的 M S T 功能 通过 CNC 译码后直接送入 PLC 相应的寄存器中 d PLC 至 CNC PLC 送至 CNC 的信息也由开关量信号或寄存器完成 所有 PLC 送至 CNC 的信号地址与含义由 CNC 厂家确定 PLC 编程者只可使用 不可改变和增删 3 PLC 在数控机床中的工作流程在数控机床中的工作流程 PLC 在数控机床中的工作流程 和通常的 PLC 工作流程基本上是一致的 分为以 下几个步骤 a 输入采样 输入采样 就是 PLC 以顺序扫描的方式读入所有输入端口的信号状 态 并将此状态 读入到输入映象寄存器中 当然 在程序运行周期中这些信号状态是 不会变化的 除非一个新的扫描周期的到来 并且原来端口信号状态已经改变 读到输 入映象寄存器的信号状态才会发生变化 b 程序执行 程序执行阶段系统会对程序进行特定顺序的扫描 并且同时读入输入 映像寄存区 输出映像寄存区的读取相关数据 在进行相关运算后 将运算结果存入输 出映射寄存区供输出和下次运行使用 c 出刷新阶段 在所指令执行完成后 输出映像寄存区的所有输出继电器的状态 接通 断开 在输出刷新阶段转存到输出锁存器中 通过特定方式输出 驱动外部负载 4 PLC 在数控机床中的控制功能在数控机床中的控制功能 a 操作面板的控制 操作面板分为系统操作面板和机床操作面板 系统操作面板的 控制信号先是进入 NC 然后由 NC 送到 PLC 控制数控机床的运行 机床操作面板控 制信号 直接进入 PLC 控制机床的运行 b 机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入到送入 PLC 进行逻辑运算 这些开关信号 包括很多检测组件信号 如 行程开关 接近开关 模式选择开关等等 c 输出信号控制 PLC 输出信号经外围控制电路中的继电器 接触器 电磁阀等 输出给控制对象 d 功能实现 系统送出 T 指令给 PLC 经过译码 在数据表内检索 找到 T 代码 指 定的刀号 并与主轴刀号进行比较 如果不符 发出换刀指令 刀具换刀 换刀完 成后 系统发出完成信号 数控工程学院毕业设计论文 9 e M 功能实现 系统送出 M 指令给 PLC 经过译码 输出控制信号 控制主轴正 反转和启动停止等等 M 指令完成 系统发出完成信号 2 3 西门子数控系统 SINUMERIK 802C base line 介绍 1 系统介绍系统介绍 SINUMERIK 802C base line 是专门为中国数控机床市场而开发的经济型 CNC 控制 系统 其特性如下 a 结构紧凑 高度集成于一体的数控单元 操作面板 机床操作面板和输入输出单 元 b 机床调试配置数据少 系统与机床匹配更快速 更容易 c 简单而友好的编程接口 保证了生产的快速进行 优化了机床的使用 2 SINUMERIK 的特点的特点 SINUMERIK 802C base line 集成了所有的 CNC PLC HMI I O 于一身 a 可独立于其它部件进行安装 坚固而又节省空间的设计 使它可以安装到最方便 用户的位置 b 操作面板提供了所有的数控操作 编程和机床控制动作的按键以及 8 英寸 LCD 显示器 同时还提供 12 个带有 LED 的用户自定义键 工作方式选择 6 种 进给速度 修调 主轴速度修调 数控启动与数控停止 系统复位均采用按键形式进行操作 c SINUMERIK 802C base line 的输入 输出点为 48 个 24V 的直流输入和 16 个 24V 的直流输出 输出同时工作系数为 0 5 时负载能力可达 0 5A 为了方便安装 输入输出 采用可移动的螺丝夹紧端子 该端子可用普通的螺丝刀来紧固 d SINUMERIK 802C base line 可控制三个进给轴 SINUMERIK 802C base line 提 供传统的 10V 的伺服驱动接口 e 除三个进给轴外 SINUMERIK 802C base line 都提供一个 10V 的接口用于连接 主轴驱动 f SINUMERIK 802C base line 基本配置的驱动系统为 SIMODRIVE base line 3Nm 6Nm 和 6Nm 8Nm 双轴模块与 11Nm 单轴模块 驱动 带单极对旋转变压器的 1FK 7 伺服电机 当需要进行功率扩展应用时 可以选用 SIMODRIVE 611U 伺服 服驱动系统和带单极对旋转变压器的 1FK7 伺服电机 SINUMERIK 802C base line 控制软件已经存储在数控部分的 Flash EPROM 闪存 上 Toolbox 软件工具 调整所用的软件工具 包含在标准的供货范围内 系统不再需要电池 免维护设计 采用电容防止掉电引起的数据丢失 程序的变化和新程序软件存储 系统 软件面向车床和铣床应用 并可单独安装 在每一个工具盒中都包含有车床和铣床的 数控工程学院毕业设计论文 10 PLC 程序示例 以便用户能很快地调试完毕 数控工程学院毕业设计论文 11 3 PLC 在 SIEMENS 802C 铣床中的应用及分析 梯形图编程是在继电器 接触器控制系统电路图基础上简化了符号而演变而来的 可 以说是沿袭了传统的电气控制 在简化的同时还加进了许多功能强而有使用灵活的指令 将微机的特点结合进去 是编程容易 而实现的功能却大大超过了传统电气控制电路图 是目前应用最普遍的一种可编程控制器语言 本章主要介绍 PLC 在 SIEMENS 802C 铣床控制的应用及 PLC 梯形图的分析 SIEMENS 802C 铣床中子程序的调用 以及子程的作用和工作方式的分析 主要介绍的 子程序有 急停控制 冷却控制 PLC 初始化梯形图的分析 本章主要的目的是熟 悉掌握 PLC 在数控机床的应用及 PLC 的工作方式 3 1 PLC 初始化 PLC INI PLC 的初始化就是初始化一些在程序中要用到的变量或者信号状态 把程序中的变 量赋为默认值 等同于系统进行自检 来检查一下硬件是否故障 清理存储单元 1 网络网络 1 系统高电频系统高电频 1 时 测试系统激活时 测试系统激活 数控工程学院毕业设计论文 12 信号说明 N 1 MSYS1 V38000001 5 坐标轴接口的测量系统 1 有效 N 1 OV ACT V38000001 7 坐标轴接口的进给倍率生效 N 2 MSYS1 V38010001 5 坐标轴接口的测量系统 1 有效 N 2 OV ACT V38010001 7 坐标轴接口的进给倍率生效 N 3 MSYS1 V38020001 5 坐标轴接口的测量系统 1 有效 1 N 3 OV ACT V38020001 7 坐标轴接口的进给倍率生效 N 4 MSYS1 V38030001 5 坐标轴接口的进给倍率生效 N C OVSEL V32000006 7 NCK 通道接口进给倍率生效 ONE SM0 0 常 1 信号 梯形图分析 该程序在第一个 PLC 周期被调用 用于设置一些基本的信号 当系统处于高电频 1 时常开触点 SM0 0 闭合 NCK 通道接口进给倍率被激活 坐标轴接口的测量系统有效 2 2 网络网络 2 2 主轴活激主轴活激 信号解释 N 1 OV ACT V38000001 7 坐标轴接口的进给倍率生效 ONE SM0 0 常 1 信号 梯形图分析 系统通电后 SM0 0 处于高电频 1 时 V38030001 7 有效 坐标轴接口进给倍率信号生 效 主轴激活 3 网络网络 3 手轮初始化选择手轮初始化选择 数控工程学院毕业设计论文 13 信号解释 ONE SM0 0 常 1 信号 P H HW1 VB19001003 手轮 1HMI 接口信号有效 P H HW2 VB19001004 手轮 2HMI 接口信号有效 梯形图分析 系统上电后 SM0 0 触点闭合进行数据的传送 将 VB14000000 中的值按字节的形式 传送到 VB19001003 中 同时将 VB14000001 中的值按字节的形式 传送到 VB19001004 中 4 网络网络 4 执行用户初始化执行用户初始化 信号分析 信号说明 ONE SM0 0 常 1 信号 梯形图分析 当 SM0 0 高电频 1 信号到来时 调用用户初始化程序 3 2 润滑控制 LUBRICATE 信号解释 LW0 润滑时间间隔 LW2 润滑输出时间 L4 0 润滑开关 L4 1 一个扫描周期内润滑使能 L4 2 润滑发动机超载 L4 3 润滑剂水平低 L4 4 润滑输出 L4 5 润滑状态显示 L4 6 润滑泵超载报警 L4 7 润滑剂水平低报警 数控工程学院毕业设计论文 14 1 网络网络 1 每次润滑间隔和润滑时间没有规定 退出润滑程序每次润滑间隔和润滑时间没有规定 退出润滑程序 信号解释 ONE SM0 0 常 1 信号 梯形图分析 上电之初 SM0 0 常 1 信号始终导通 润滑没有输出 L4 4 润滑状态没有显示 L4 5 当润滑时间间隔小于等于零 没有时间间隔 或润滑时间小于等于零时 子程 序调用返回 即不执行润滑子程序以及后面的所有程序 2 网络网络 2 第一个第一个 PLC 润滑有效或润滑键被触发润滑有效或润滑键被触发 信号解释 L CMD M105 4 润滑的控制 SCAN 1ST SM0 1 第一个 PLC 的循环 1 和连续的循环 0 梯形图分析 当润滑开关合上 L4 0 电平有上升沿来临时 或者在首次 PLC 周期内有润滑使 数控工程学院毕业设计论文 15 M105 4 置 1 触发润滑命令 该梯形图的作用是 润滑命令源是润滑开关 或者是首次 PLC 周期内的润滑使能 3 网络网络 3 润滑时间润滑时间 信号解释 L CMD M105 4 润滑的控制 L INTERNAL C30 计算润滑间隔时间 单位 1 分钟 L TIME T13 计算润滑持续时间 单位 0 01 秒最大值 327 67 秒 P N EMG ACT V27000000 1 NCK 到达信号 急停激活 梯形图分析 当在润滑开启的持续时间 LW2 内 急停激活信号 润滑发动机超载 润滑剂平低 中 任何一个条件满足时 M105 4 复位 润滑命令被禁止 同时满足传送指令条件 开始 向 C30 中传送数据 该梯形图的作用是 润滑禁止的条件 4 网络网络 4 润滑间隔时间计算润滑间隔时间计算 1 分钟的特别记数分钟的特别记数 信号解释 数控工程学院毕业设计论文 16 CLOCK60S SM0 4 60 秒钟 L CMD M105 4 润滑的控制 L INTERNAL C30 计算润滑间隔时间 单位 1 分钟 L TIME T13 计算润滑持续时间 单位 0 01 秒最大值 327 67 秒 梯形图分析 润滑时间间隔记数器 1min 内记数一次 累计记数到 LW0 时停止记数 记数器的状 态位为 1 时 C30 的常开触点闭合 当润滑时间到 LW2 或者有润滑命令 M105 4 时 计数器复位 该梯形图的作用是 用计数器来实现润滑时间间隔 5 网络网络 5 润滑时间的控制润滑时间的控制 信号解释 L CMD M105 4 润滑的控制 L INTERNAL C30 计算润滑间隔时间 单位 1 分钟 L TIME T13 计算润滑持续时间 单位 0 01 秒最大值 327 67 秒 梯形图分析 当润滑间隔计数器 C30 达到设定值 LW0 时或按下手动润滑键 L4 0 或者在首 次 PLC 周期内有润滑使能时 使 M105 4 导通 润滑时间继电器 T13 开始计数 润 滑时间为 LW2 6 网络网络 6 润滑控制信号输出润滑控制信号输出 数控工程学院毕业设计论文 17 信号解释 L CMD M105 4 润滑的控制 L INTERNAL C30 计算润滑间隔时间 单位 1 分钟 L TIME T13 计算润滑持续时间 单位 0 01 秒最大值 327 67 秒 梯形图分析 当计数器的状态位为 1 C30 的常开触点闭合 或者有润滑命令时 触发 T13 接通 延时定时器 接通延时定时器开始记时 当定时器的当前值大于等于欲设值时 该定时 器的状态位被置 1 常开触点接通 T13 触发润滑 润滑状态显示 等润滑开启的持续 时间到了之后 T13 断开 润滑停止 无润滑输出显示 该梯形图的作用是 润滑时间控制 以及控制信号输出 7 网络网络 7 控制信号的输出和报警激活控制信号的输出和报警激活 信号解释 ONE SM0 0 检测规定的 1 信号 梯形图分析 系统上电后 SM0 0 始终导通 当润滑发动机超载时 有润滑泵超载报警 L4 6 当润滑剂水平低时 润滑剂水平低报警 L4 7 该梯形图的作用是 控制报警信号输出 3 3 刀具的加紧与松开 LOCK UNL 局部输入变量定义 LW0 DELAY 锁紧延时 单位 2xPLC 扫描周期 L2 0 CONF 程序配置 1 0 有无缩进到位开关 L2 1 KEY 手动锁紧放松键 NO L2 2 EX K 外部手动放松键 NO 数控工程学院毕业设计论文 18 L2 3 S VELO 主轴速度状态 1 主轴停止 0 主轴运行 L2 4 CLPi 锁紧到位传感器 NO L2 5 RELo 放松输出 L2 6 CLPo 锁紧输出 L2 7 C ind 锁紧到位状态指示 L3 0 ERR1 错误信息 主轴运行过程中禁止刀具的锁紧放松 L3 1 ERR2 错误信息 缩进未到位 L3 2 KEY act 释放键生效 1 1 网络网络 1 1 松刀前应满足的条件松刀前应满足的条件 信号说明 MD14512 18 7 V45001018 7 MD14512 18 7 1 急停链生效 P C PRG RUN V33000003 0 NCK 通道发出讯号程序状态运行 梯形图说明 程序在运行状态下 运行速度在没有停止的状态下 按下松开键 L2 1 刀具松开 或者程序在运行状态下 运行速度在没有停止的状态下 外部松开键 L2 2 刀具松开 2 网络网络 2 发出报警信息 主轴在运转状态下不能松刀发出报警信息 主轴在运转状态下不能松刀 信号说明 P C PRG RUN V33000003 0 NCK 通道发出讯号程序状态运 行 梯形图说明 主轴在运行速度在没有停止的情况下 按下松开键 L2 1 系统发出错误信息 主 轴运行过程中禁止锁紧放松 3 网络网络 3 如果急停 重置记忆位数如果急停 重置记忆位数 数控工程学院毕业设计论文 19 信号说明 P C EMG ATC V27000000 1 NCK 发出讯号急停生效 TR om M113 7 释放刀具缓冲 梯形图说明 NCK 发出讯号急停生效释放刀具缓冲 4 4 网络网络 4 4 通过有效的按键实现刀具的夹紧与放松通过有效的按键实现刀具的夹紧与放松 信号说明 ONE SM0 0 检测规定的 1 信号 RR om M113 7 释放刀具缓冲输出 TR st M113 6 刀具处于放松状态 梯形图说明 当 SM0 0 检测到 1 的信号时刀具释放键生效 按下 L2 1 键 L3 2 常开触点闭合 刀 具释放缓冲输出 M113 7 常开触点闭合将信号传给线圈 M113 6 刀具处于松开状态 M113 6 线圈得电 M113 6 常开触点闭合 按下 L3 2 键刀具释放缓冲输出 M113 7 触 点复位 5 5 网络网络 5 5 刀具夹紧之后进给保持复位刀具夹紧之后进给保持复位 信号说明 CLAMPING C29 卡紧延时 延时 PLC 两个扫描周期 EOD M113 5 末端延时 N 4 FESTOPO V38030004 3 主轴接收讯号 进给停止 进给启动 N C FDHOLD V32000006 0 NCK 接收讯号 进给生效 N C READDIS V32000006 1 NCK 接收讯号 写入错误 ONE SM0 0 常 1 信号 TR st M113 6 刀具处于松开状态 数控工程学院毕业设计论文 20 梯形图说明 SM0 0 检测到一个上升沿 1 的信号时 NCK 接收到讯号进给生效 但刀具处于放松 状态 NCK 信息写入错误 按下 L2 0 L2 4 刀具锁紧到位 当系统检测到一个上升沿 脉冲时进给生效 主轴进给启动 当刀具处于松开状态 系统检测到一个上升沿脉冲时 刀具夹紧延时到位 如果刀具在加紧过程中主轴仍在运转则发出警报 进给停止 6 6 网络网络 6 6 发出刀具夹紧松开 夹紧指示发出刀具夹紧松开 夹紧指示 信号说明 CLAMPING C29 夹紧延时 延时 PLC 的两个扫描周期 ONE SM0 0 常 1 信号 TR st M113 6 刀具处于松开状态 梯形图说明 数控工程学院毕业设计论文 21 当刀具处于放松状态时 系统检测到上升沿信号 1 时锁紧输出 当计数器计数到预 设值时 锁紧到位 7 网络网络 7 夹紧延时夹紧延时 信号说明 CLAMPING C29 夹紧延时 延时 PLC 的两个