06-实验六_PMC典型控制与急停控制的实现[1]

实验六 PMC典型控制与急停控制的实现一.实验目的1.掌握数控机床典型控制环节的编程与调试方法。2.掌握数控机床急停控制功能的编程与调试方法、控制流程及控制信号功能与状态等。二.实验内容1.0i Mate-D PMC/L型PMC典型控制环节的编程调试。2.数控机床急停控制功能的编程与调试，急停控制信号及其地址。三.实验设备1.FANUC 0i Mate-TD CK6132数控车床。2.FANUC 0i mate-MD XH7132数控加工中心机床。四.实验要点1.数控机床PMC程序控制常用环节编程与调试、梯形图状态变化与查询。2.数控机床“急停”控制的程序结构及系统控制状态。五.实验具体要求1.规范实验，按规程操作机床。2.机床通电时，严禁用手或导体去触碰机床各通电电器，确保人身和设备安全。3.掌握编程方法，提高PMC编程、调试能力。4.提高机床控制功能的调试/诊断能力。5.提高数控机床控制原理的应用能力。六.相关知识与技能下面所有典型控制环节的功能是用PMC/ L型基本指令及功能指令编程实现的，其他型号PMC的编程方法相同。1.PMC典型控制环节(1)“常0”控制环节“常0”环节如图6-1所示。(2)“常1”环节 “常1”环节如图6-2所示。 图6-1 图6-2(3)单脉冲输出环节图6-3所示为两种单脉冲输出控制环节，左图利用PMC内部元件实现R600.1的单脉冲输出环节，当PMC上电时即输出一个脉冲；右图为利用按键控制的R605.1单脉冲输出环节，脉冲接通时间约为PMC的一个扫描周期，所以对于右图，按键的接通时间必须超过一个扫描周期，否则R605.1无脉冲输出。图6-3(4)互锁环节图6-4中虚线部分是为提高互锁可靠性而添加的，一般情况可以不加。同时，也实现了Xl.0与Xl.1控制的直接切换，如电动机的正、反转直接切换。(5)闪烁或脉冲环节改变图6-5中D300、D301、D305和D306的设定值，可改变R400.0或R400.1的脉冲输出频率/宽度。 图6-4 图6-5(6)FANUC 0i系统内部寄存器R9091R9091为FANUC Oi系统的内部定时器，其功能及应用如图6-6所示。图6-6(7)按键处理当按键第1次被按下时，一直记忆其接通状态；第2次再按下时，取消其接通状态。以两台数控机床(车、铣床)空运行控制为例，其程序可参考图6-7所示。图6-7图6-7中的X6.0为空运行按键地址，当该键第1次被按下时，按键指示灯Y48.0保持常亮，表明已记忆了按键第1次被按下的状态，同时D360.3、G118.7线圈保持“常通”状态；当第2次再按下该键时，按键指示灯熄灭，所有线圈输出均为“断开”状态。2.实现机床的急停控制FANUC OD系统的急停控制输入地址为X2l.4(固定地址)，对应的控制信号地址为G121.4，信号名称为“*ESP”(低电平有效信号)。(1)急停信号(*ESPG12l.4)功能：保证机床安全。当“*ESP”有效时，机床进入紧急停止状态。*ESP信号被输入到CNC控制器、伺服放大器和主轴放大器，一旦有效，CNC控制复位且进入紧急停止状态，伺服和主轴电动机减速停止。在电动机(含主轴)停止运转后，才能断开电动机电源(可通过PSM的MCC信号控制)。各轴的硬限位开关可作为急停信号输入，使机床急停，以避免因伺服反馈出现故障而使移动轴超出软限位。机床移动轴的实际停止位置超出软限位点的最大距离为R/7500mm(R为快速进给速度，mm/min)，因此硬限位开关必须设在该距离之外。(2)机床锁住信号(MLKG117.1)功能：主要用于程序检查，该信号只对移动指令有效，M、S、T、B指令仍能正常执行，且FIN信号返回到NC。MLK信号有效时，仍进行脉冲分配，但不送到伺服电动机，位置显示被更新；当执行G28指令时，位置显示上将显示G28指定的值，但机床移动轴无返回参考点的动作。(3)互锁信号(*ILKG117.0、*RILKX8.6)互锁信号是标准互锁*ILK还是高速互锁*RILK，由参数设定，如表6-1所示。表6-1 互锁状态设置互锁信号参数备注标准互锁*ILKEILK=0(PRM#8.7)RILK=0(PRM#15.2)互锁仅对Z轴有效还是对所有轴有效(PRM#12.1),由参数“ZILK”的设定决定高速互锁*RILKEILK=1RILK=1只要*ILK或*RILK有效，移动轴都将减速停止，与机床工作模式无关。在AUTO模式时，若程序段中只有M、S、T指令，则执行M、S、T功能，直到含有轴移动指令的程序段，系统自动运行停止(程序运行停止)。*ILK或*RILK置“1”后，系统恢复工作。互锁信号生效(*ILK=0或*RILK=0)后，电动机的移动量可按下式计算：式中，QMAX超程量，mm；Fm进给速度，mm/min；TC切削时间常数，ms；TS伺服时间常数，通常Ts=33ms；A CNC的处理时间，标准互锁信号时A=50ms，高速互锁信号时A=16ms。(4)Z轴指令注销(ZNGG103.6)功能：在自动或手动状态下当信号为“1”时均有效，只锁住Z轴，X、Y轴的移动及M、S、T指令功能照常执行。(5)坐标轴单向移动锁住信号+*MITn、-*MITn、G142(M)、+*MIT1、-*MIT1、-*MIT2X8.28.5(T) 功能：分别锁住各坐标轴的正向或反向移动。信号为“0”时互锁功能有效。信号在自动运行中生效时，各轴停止移动。(6)互锁信号(STLKG120.1，车床系统用)在AUTO或MDI方式时有效，信号为“1”时正在移动的轴减速停止。执行时，若程序段中只有M、S、T指令，则按程序段依次执行，直到有轴移动指令的程序段时系统停止执行，且保持为AUTO模式(STL=1，SPL=0)。信号为“0”时，系统重新开始执行。(7)Z轴正向超程限位信号(+*LZX18.5，车床用)在AUTO模式下，当一轴超程信号为“0”(有效)时，所有轴都减速停止，并报警。在JOG模式下，只是超程信号为“0”的轴减速停止且此轴可反向移动。一旦超程信号为“0”，方向信号便存储起来，即使超程信号为“1”，轴在此方向仍不能移动，直到清除报警为止。超程时的停止距离：.快速进给时：式中，VR快速进给速度，mm/min；t1限位开关信号延时，即从限位开关动作至+*LZ信号断开，ms；t2接收器延时30ms；TR快速进给加/减速时间常数，ms；Ts伺服系统时间常数，调整时Ts通常设为33ms；L1减速距离，mm或in。.切削进给时：式中，L1减速距离，mm或in。tl、t2与中相同；Vc最大进给速度，mm/min或in/min；Tc指数型加/减速时间常数，ms。(8)伺服跟踪信号(*FLWUG104.5)*FLWU=1时不执行跟踪功能，误差量存入误差寄存器作为伺服误差。当伺服关断信号为“0”时，机床移动以补偿该误差。*FLWU=0时跟踪功能有效。CNC的当前位置改变，并将误差寄存器清为0。机床保持在误差为0的位置，当下一程序段CNC给出绝对值指令时，机床移动到正确位置。当控制轴的位置控制无效(如急停或伺服报警、伺服断电)时，机床移动则会产生位置误差。此时，跟踪信号可改变CNC的当前位置，并将位置误差寄存器清为0，等于执行了误差补偿指令。跟踪功能一般用在手脉驱动电动机的情况中。(9)误差检测信号(SMZG126.6)信号有效时，在切削进给的两程序段转换处，控制单元需等待前一程序段的加/减速完成后才执行下一程序段，消除拐角处的圆弧。否则，CNC进给速度倍率不会为0，在拐角处的刀具轨迹将是一个圆弧(切削不到位)。(10)主轴停止信号(*SSTPG120.6)信号为“0”时，输出电压为0V，使能信号ENB为“0”，M05不输出。该信号为“1”时，模拟电压输出为指令对应的值，使能信号ENB为“1”。该信号不用时，总设为“1”。M03、M04、M05 不在NC内部处理，由PMC与NC配合完成，主轴控制的有关信号时序如图6-8所示。图6-8(11)主轴使能信号(ENBF149.4)对于模拟主轴，由于主轴放大器可能有零点漂移，即使指定S0，主轴也会以低速转动。此时，可用ENB信号作为使主轴转速为0的条件。该信号也可用于串行主轴的控制。输出条件是当输出到主轴的命令为逻辑“0”时，ENB信号为“0”，否则该信号为“1”，如图6-8所示。(12)“急停”的PMC控制上述控制信号不可能都作为急停控制，一般只指定G117.0和G120.6，为了保证机床的安全，“急停”控制放在PMC的第1级程序中处理，如图6-9和图6-10所示。为了缩短PMC的扫描周期，第1级程序中一般只处理急停控制。 图6-9 图6-10七.实验步骤1.在台式电脑与CNC通讯断开的情况下，进行离线功能的PMC编程实验，分别编制“常0”、“常1”、单脉冲输出环节、互锁控制、闪烁或脉冲环节、按键处理及内部寄存器R9091应用的PMC典型控制环节程序。2.把编辑正确的PMC典型控制环节程序，分别独立嫁接在实验设备的LEVEL1程序中，绝对不能把两个以上典型控制环节程序同时编辑在同一LEVEL1程序中。编写典型控制环节程序，应使用实际设备设备存在的输入输出信号地址，其控制输出必须使用实际设备PMC程序中还没有使用的哪些点，并且这些点也没有实际的硬件连接输出。3.在数控装置与台式电脑同时断电的情况下，连接两者之间的RS232C串行口电缆。RS232C电缆连接完成后，启动数控装置和台式电脑，设置串行通讯连接参数，建立并启动连接。(此步操作是另有实验完成，本次实验时此步由指导教师完成。)4.在压下急停按钮，进给、快速、主轴转速三倍率开关处在最低值位置时，启动台式电脑LADDER-环境，把嫁接有单一PMC典型控制环节的设备PMC程序传入CNC中，检查急停信号的有效性，如发现失效应立即切断数控装置电源。 5.在嫁接PMC典型控制环节PMC运行，且机床安全无误后，进行典型控制环节的控制实验，观察并记录设备状态。6.在PMC离线状态下，去除全部典型控制环节程序，恢复