数控机床故障诊断与维修第4章

1、桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY数控系统内部信息流数控系统内部信息流桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY1PLC与外部信息交换与外部信息交换PLC的输入、输出端口是数控机床和的输入、输出端口是数控机床和CNC交换信息的交换信息的接口。接口。PLC与与CNC之间的信息交换有两部分，之间的信息交换有两部分，CNC发给发给P

2、LC的是功能代码的是功能代码M、S、T信号，信号，PLC发给发给CNC的是各坐的是各坐标的机床基准点以及标的机床基准点以及M、S、T功能的应答信号。功能的应答信号。 2PLC在数控机床中的作用在数控机床中的作用（l）机床操作面板控制）机床操作面板控制将机床操作面板上的控制信号直接送入将机床操作面板上的控制信号直接送入PLC，以控制数，以控制数控系统的运行。控系统的运行。（2）机床外部开关输入信号控制）机床外部开关输入信号控制将机床侧的开关信号送入将机床侧的开关信号送入PLC，经逻辑运算后，输出，经逻辑运算后，输出给控制对象。这些控制开关包括各类按钮开关、行程开关、给控制对象。这些控制开关包括各

3、类按钮开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等。接近开关、压力开关和温控开关等。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY（3）输出信号控制）输出信号控制PLC输出的信号经强电柜中的继电器、接触器，通过机输出的信号经强电柜中的继电器、接触器，通过机床侧的液压或气动电磁阀，对刀库、机械手和回转工作台等床侧的液压或气动电磁阀，对刀库、机械手和回转工作台等装置进行控制，另外还对冷却泵电动机、润滑泵电动机及电装置进行控制，另外还对冷却泵电动机、润滑泵电动机及电磁制动器等进行控制。磁制动器等进行控制。 （4）伺服控制）伺服

4、控制控制主轴和伺服进给驱动装置的使能信号，以满足伺服控制主轴和伺服进给驱动装置的使能信号，以满足伺服驱动的条件，通过驱动装置驱动主轴电动机、伺服进给电动驱动的条件，通过驱动装置驱动主轴电动机、伺服进给电动机和刀库电动机等。机和刀库电动机等。 （5）报警处理控制）报警处理控制 PLC收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，将报警标志区中的相应报警标志位置位，数控系统便显示报将报警标志区中的相应报警标志位置位，数控系统便显示报警号及报警文本以方便故障诊断。警号及报警文本以方便故障诊断。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSIT

5、Y OF ELECTRONIC TECHNOLOGY（6）软盘驱动装置控制）软盘驱动装置控制有些数控机床用计算机软盘取代了传统的光电阅读机。有些数控机床用计算机软盘取代了传统的光电阅读机。通过控制软盘驱动装置，实现与数控系统进行零件程序、机通过控制软盘驱动装置，实现与数控系统进行零件程序、机床参数、零点偏置和刀具补偿等数据的传输。床参数、零点偏置和刀具补偿等数据的传输。 （7）转换控制）转换控制有些加工中心的主轴可以立卧转换，当进行立卧转有些加工中心的主轴可以立卧转换，当进行立卧转换时，换时，PLC完成下述工作：完成下述工作： 切换主轴控制接触器。切换主轴控制接触器。 通过通过PLC的内部功能

6、，在线自动修改有关机床数据位。的内部功能，在线自动修改有关机床数据位。 切换伺服系统进给模块，并切换用于坐标轴控制的各种开切换伺服系统进给模块，并切换用于坐标轴控制的各种开关、按键等。关、按键等。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY数控系统中的数控系统中的PLC可分为可分为“内装型内装型”PLC和和“独立独立型型”PLC两种类型。两种类型。(1)内装型内装型PLC。内装型。内装型PLC是指是指PLC内置于内置于CNC装置内，装置内，从属于从属于CNC装置，与装置，与CNC装置集于一体，如图所示。装置集于一体，如图所

7、示。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY(2) 独立型独立型PLC。独立型。独立型PLC是完全独立于是完全独立于CNC装置、具装置、具有完备的硬件和软件功能、能够独立完成有完备的硬件和软件功能、能够独立完成CNC装置规定控装置规定控制任务的装置，如图所示。独立型制任务的装置，如图所示。独立型PLC的基本功能结构，的基本功能结构，与通用型与通用型PLC相同。相同。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY在数控系统中，数控机床离散信息的控制

8、主要是在数控系统中，数控机床离散信息的控制主要是M、S、T功功能代码，通过能代码，通过PLC I/O接口，来协调刀具轨迹和数控机床动作的接口，来协调刀具轨迹和数控机床动作的顺序控制。顺序控制。 M功能的实现功能的实现 M功能为数控机床的辅助功能功能为数控机床的辅助功能，用，用M后跟随后跟随2位数字表示。根位数字表示。根据不同代码，可实现对主轴的正、反转和停止，主轴齿轮箱的换据不同代码，可实现对主轴的正、反转和停止，主轴齿轮箱的换挡变速，主轴准停，切削液的开、关，卡盘的夹紧、松开，换刀挡变速，主轴准停，切削液的开、关，卡盘的夹紧、松开，换刀机械手的取刀、归刀等动作的控制。机械手的取刀、归刀等动作

9、的控制。在数控加工程序被译码处理后，在数控加工程序被译码处理后，CNC装置控制软件就将辅装置控制软件就将辅助功能的有关编码信息，通过助功能的有关编码信息，通过PLC输入接口传送到相应寄存器中，输入接口传送到相应寄存器中，供供PLC的逻辑处理软件扫描，输出处理结果，通过输出接口来控的逻辑处理软件扫描，输出处理结果，通过输出接口来控制有关执行元件。制有关执行元件。 例：例：M00：程序停；：程序停；M01：选择停；：选择停；M02：程序结束：程序结束：M03：主：主轴顺时针旋转；轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；：主轴逆时针旋转；M05：主轴停；：主轴停；M07：液状冷却；液状冷却；M08：雾

10、状冷却；：雾状冷却；M09：关冷却液；：关冷却液；M10：夹紧；：夹紧；M11：松开。：松开。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY S功能是主轴转速控制功能功能是主轴转速控制功能，主轴转速可用，主轴转速可用S2位代码位代码或或S4位代码直接指定，其处理过程如图所示：位代码直接指定，其处理过程如图所示： 主主轴轴控控制制系系统统CNC装装置置电电平平转转换换译译S代代码码数数据据转转换换进进制制转转换换限限幅幅处处理理D/A转转换换S2-S+2位十进制数字指定主轴转速，位十进制数字指定主轴转速，2位代码与主轴转速位代

11、码与主轴转速 有有BCD码对应表，由码对应表，由PLC译码后按参数控制转速。译码后按参数控制转速。S4-S加加4位十进制代码直接指定主轴转速。例位十进制代码直接指定主轴转速。例S1500表示表示 控制主轴转速为控制主轴转速为1500rpm。CNC根据给定的数字量产生对应的模拟电压值，用于根据给定的数字量产生对应的模拟电压值，用于主轴驱动回路的控制，主轴驱动回路的控制，PLC完成传动单元变速逻辑控制和完成传动单元变速逻辑控制和数字转速指令功能。该系统主轴转速是由数字转速指令功能。该系统主轴转速是由CNC与与PLC共同共同完成控制的。完成控制的。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UN

12、IVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYSINUMERIK 3 主轴系统控制原理主轴系统控制原理 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY T功能称为刀具功能功能称为刀具功能，用，用T代码后跟代码后跟25位数字表示刀位数字表示刀具号和刀具补偿号。根据具号和刀具补偿号。根据T代码通过代码通过PLC可以实现数控机床可以实现数控机床的自动换刀及刀库管理，即根据刀具和刀具座的编号，可以的自动换刀及刀库管理，即根据刀具和刀具座的编号，可以方便可靠地进行选刀和换刀控制。方便可靠地进行选刀和换刀控制。 根据

13、取刀和还刀的位置是否固定，可将换刀功能分为根据取刀和还刀的位置是否固定，可将换刀功能分为固定存取和随机存取换刀控制。在固定存取换刀控制中，固定存取和随机存取换刀控制。在固定存取换刀控制中，被取刀具和被还刀具的位置都是固定的，也就是说，换下被取刀具和被还刀具的位置都是固定的，也就是说，换下的刀具必须放回预先安排好的固定位置。这种换刀方式的的刀具必须放回预先安排好的固定位置。这种换刀方式的换刀时间较长，但其控制较简单。在随机存取换刀控制中，换刀时间较长，但其控制较简单。在随机存取换刀控制中，取刀和还刀与刀具座编号无关，还刀位置是随机的。在执取刀和还刀与刀具座编号无关，还刀位置是随机的。在执行换刀的

14、过程中，当取出所需刀具后，刀库不需转动，由行换刀的过程中，当取出所需刀具后，刀库不需转动，由机械手将数控机床上换下来的刀具存到取出刀具的位置。机械手将数控机床上换下来的刀具存到取出刀具的位置。这种换刀控制方式，其取刀、换刀和存刀一次完成，换刀这种换刀控制方式，其取刀、换刀和存刀一次完成，换刀时间较短，提高了生产效率，但其控制较复杂。时间较短，提高了生产效率，但其控制较复杂。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYCNC装置装置电平转换电平转换译译T代码代码刀号检索刀号检索刀号判别刀号判别刀库回转刀库回转刀库回转系统刀

15、库回转系统桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY图所示为采用固定存取换刀控制图所示为采用固定存取换刀控制方式的方式的T功能处理流程图。零件数控加功能处理流程图。零件数控加工程序经工程序经CNC装置译码处理后，得到装置译码处理后，得到机床坐标轴运动的连续控制信息和机机床坐标轴运动的连续控制信息和机床开关量控制信息。开关量控制信息床开关量控制信息。开关量控制信息由由CNC装置控制软件传送给装置控制软件传送给PLC，其，其中中T代码在代码在PLC中进一步经过译码并在中进一步经过译码并在刀具数据表内检索，找到刀具数据表内检索

16、，找到T代码所对应代码所对应的刀具编号的刀具编号(即数据表中的地址即数据表中的地址)，然后，然后与目前使用的刀号相比较。如果相同与目前使用的刀号相比较。如果相同则说明则说明T代码所指定的刀具就是目前正代码所指定的刀具就是目前正在使用的刀具，不需要进行刀具更换。在使用的刀具，不需要进行刀具更换。如果不相同则要进行更换刀具操作，如果不相同则要进行更换刀具操作，首先将主轴首先将主轴(或刀架或刀架)上的刀具卸下，放上的刀具卸下，放到它的固定刀座号上；然后将刀库回到它的固定刀座号上；然后将刀库回转控制信号送刀库控制系统，直至转控制信号送刀库控制系统，直至T代代码所指定的刀具转到换刀位置，刀库码所指定的刀

17、具转到换刀位置，刀库停止回转；最后取出所需刀具装到主停止回转；最后取出所需刀具装到主轴轴(或刀架或刀架)上。至此，一把刀具的换刀上。至此，一把刀具的换刀过程结束。过程结束。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY(1) 控制按钮控制按钮控制按钮是数控机床上控制按钮是数控机床上常见的元器件，如机床的急常见的元器件，如机床的急停按钮、启动按钮等。停按钮、启动按钮等。 控制按钮通常用作短时控制按钮通常用作短时间接通、断开小电流控制电间接通、断开小电流控制电路的开关。一般的控制按钮路的开关。一般的控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥

18、式由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成，通常制触点和外壳等组成，通常制成具有常开触点和常闭触点成具有常开触点和常闭触点的复合式结构。的复合式结构。 起动按钮起动按钮SBSB停止按钮停止按钮按钮结构原理图及图符号按钮结构原理图及图符号复位弹簧复位弹簧按钮盒按钮盒常闭触点常闭触点常开触点常开触点连接导片连接导片按钮帽按钮帽桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY 行程开关行程开关又称限位开关，主要用又称限位开关，主要用于检测机械的位置，发出信于检测机械的位置，发出信号以控制运动部件的运动方号以控制运动部件的运动方向、行

19、程长短或位置保护。向、行程长短或位置保护。 行程开关有机械式和电行程开关有机械式和电子式两种，机械式又分滑轮子式两种，机械式又分滑轮式和按钮式两种。式和按钮式两种。 一般而言，行程开关都有一般而言，行程开关都有一常开触点和一常闭触点两对一常开触点和一常闭触点两对触点。行程开关是有触点开关，触点。行程开关是有触点开关，工作是由挡块与行程开关的滚工作是由挡块与行程开关的滚轮或触杆碰撞时触点接通或断轮或触杆碰撞时触点接通或断开。在操作频繁时易产生故障，开。在操作频繁时易产生故障，工作可靠性较差。工作可靠性较差。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRO

20、NIC TECHNOLOGY 接近开关接近开关接近开关是无触点开关，它可以在一定距离内检测有接近开关是无触点开关，它可以在一定距离内检测有无物体并给出高电平或低电平信号。接近开关具有灵敏度无物体并给出高电平或低电平信号。接近开关具有灵敏度高、频率响应快、重复定位精度高、工作稳定可靠和使用高、频率响应快、重复定位精度高、工作稳定可靠和使用寿命长等优点。寿命长等优点。接近开关常把检测头、检测接近开关常把检测头、检测电路及信号处理电路坐在一个壳电路及信号处理电路坐在一个壳体内，壳体带有螺纹以方便安装体内，壳体带有螺纹以方便安装和距离调整，同时还有发光二极和距离调整，同时还有发光二极管指示其通断状态。

21、管指示其通断状态。 常用的接近开关有电感式、常用的接近开关有电感式、电容式、磁感式、光电式及霍尔电容式、磁感式、光电式及霍尔式。式。 接近开关不仅可以作为行程接近开关不仅可以作为行程开关来使用，还广泛应用于定位、开关来使用，还广泛应用于定位、测速等方面。测速等方面。 SQSQ桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY电感式接近开关电感式接近开关。电容式接近开关电容式接近开关。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY磁感应式接近开关磁感应式接近开关

22、。磁感应式接近开关又称磁敏开。磁感应式接近开关又称磁敏开关，主要对气缸内活塞位置进行非接触式检测。固定在活关，主要对气缸内活塞位置进行非接触式检测。固定在活塞上的永久磁铁使传感器内振荡线圈的电流发生变化，内塞上的永久磁铁使传感器内振荡线圈的电流发生变化，内部放大器将电流转换成输出开关信号，根据气缸形式的不部放大器将电流转换成输出开关信号，根据气缸形式的不同，磁感应式接近开关有绑带式安装和支架式安装等类型。同，磁感应式接近开关有绑带式安装和支架式安装等类型。光电式接近开关光电式接近开关。光电式接近开关是一种遮断型的接。光电式接近开关是一种遮断型的接近开关，又称光电断续器。当接收器接收不到红外线，

23、而产近开关，又称光电断续器。当接收器接收不到红外线，而产生一个电脉冲信号，这种开关有方形的和圆柱形的。生一个电脉冲信号，这种开关有方形的和圆柱形的。在数控机床中，光电式接近开关常用于刀架的刀位检在数控机床中，光电式接近开关常用于刀架的刀位检测和柔性制造系统中物料传送的位置检测控制等。测和柔性制造系统中物料传送的位置检测控制等。数控机床中数控机床中PLC部分的输入元件不止以上三类，其他的部分的输入元件不止以上三类，其他的机床信号如电流信号、电压信号、压力信号、温度信号都要机床信号如电流信号、电压信号、压力信号、温度信号都要由相应的传感器检测然后送入系统进行判断，如果工作超常由相应的传感器检测然后

24、送入系统进行判断，如果工作超常则进行报警等动作。则进行报警等动作。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY（1）接触器）接触器接触器是一种用接触器是一种用来频繁的接通或断开来频繁的接通或断开带有负载的主电路带有负载的主电路（如电动机）的自动（如电动机）的自动控制电器。其用途是控制电器。其用途是用小电流控制大电流。用小电流控制大电流。接触器按照其接接触器按照其接触点通过的电流种类触点通过的电流种类不同，分为直流和交不同，分为直流和交流两种，一般的交流流两种，一般的交流接触器的主触头有三接触器的主触头有三对，直流接触器通常

25、对，直流接触器通常是两对。是两对。交流接触器交流接触器直流接触器直流接触器桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY交流接触器用于接通或断开交流负载的主电路，交流接触器用于接通或断开交流负载的主电路，例如数控机床的交流主轴电动机、交流伺服电动机。例如数控机床的交流主轴电动机、交流伺服电动机。直流接触器用于接通或断开直流接触器用于接通或断开直流负载的主电路，例如直流主直流负载的主电路，例如直流主轴电动机、直流伺服电动机，其轴电动机、直流伺服电动机，其动作原理与交流接触器相似，但动作原理与交流接触器相似，但直流分断时感性负载

26、存储的磁场直流分断时感性负载存储的磁场能量瞬时释放，断点处产生的高能量瞬时释放，断点处产生的高能电弧，因此要求直流接触器具能电弧，因此要求直流接触器具有一定的灭弧功能。中有一定的灭弧功能。中/大容量直大容量直流接触器主触点电流大，分断时流接触器主触点电流大，分断时电弧距离长，灭弧罩内含灭弧栅。电弧距离长，灭弧罩内含灭弧栅。小容量直流接触器主触点电流较小容量直流接触器主触点电流较小，灭弧机构相对简单。小，灭弧机构相对简单。 中中/大容量直流接触器大容量直流接触器桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY当接触器的线圈接通电

27、流时，铁芯产生磁场，将衔铁吸合。衔铁带当接触器的线圈接通电流时，铁芯产生磁场，将衔铁吸合。衔铁带动触头系统动作，主触头闭合，从而接通强电电路。同时常开触点闭合、动触头系统动作，主触头闭合，从而接通强电电路。同时常开触点闭合、常闭触点断开，在控制回路中起自锁和互锁等作用。当接触器的线圈断常闭触点断开，在控制回路中起自锁和互锁等作用。当接触器的线圈断电时，电磁力消失，衔铁在反作用力弹簧的作用下释放，触点系统复位。电时，电磁力消失，衔铁在反作用力弹簧的作用下释放，触点系统复位。由于主触头在由于主触头在断开大电流时，在断开大电流时，在动、静触点之间容动、静触点之间容易产生强烈的电弧，易产生强烈的电弧，

28、会烧坏触点并使分会烧坏触点并使分断时间延长，为使断时间延长，为使接触器可靠的工作，接触器可靠的工作，一般接触器设置有一般接触器设置有灭弧装置灭弧装置桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY（2）继电器）继电器继电器是一种根据某种输入信号的变化接通断开控继电器是一种根据某种输入信号的变化接通断开控制回路，实现控制目的的自动切换电器。继电器的输入制回路，实现控制目的的自动切换电器。继电器的输入信号可以是电流、

29、电压等电学量，也可以是温度、速度、信号可以是电流、电压等电学量，也可以是温度、速度、时间、压力等非电量，其输出一般是触点的动作。时间、压力等非电量，其输出一般是触点的动作。按照其输入信号的特性分按照其输入信号的特性分为：电压继电器、电流继为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器等；电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器等；按照其工作原理可分为按照其工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器。电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器。机床电器控制中常用电磁式继电器和热继电器。机床电器控制中常用电磁式继电器和热

30、继电器。继电器的触头一般只能通过小电流。所以，继电器继电器的触头一般只能通过小电流。所以，继电器更多用于控制电路中，用以驱动较大的负载。如可以用更多用于控制电路中，用以驱动较大的负载。如可以用继电器的触点去接通或断开接触器的线圈回路。继电器的触点去接通或断开接触器的线圈回路。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY 1）电磁式继电器）电磁式继电器电磁式继电器又有电磁式继电器又有电流继电器电流继电器、电压继电器电压继电器、中间中间继电器等继电器等。电流继电器电流继电器的线圈串接的线圈串接到被测量的电路中，用于反到被测量

31、的电路中，用于反映电路电流的变化。为了不映电路电流的变化。为了不影响电路的工作，电流继电影响电路的工作，电流继电器的线圈匝数少、导线粗、器的线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。有欠电流继电线圈阻抗小。有欠电流继电器和过电流继电器两种。广器和过电流继电器两种。广泛用于电力系统二次回路继泛用于电力系统二次回路继电保护装置线路中，作为过电保护装置线路中，作为过电流或欠电流保护元件。电流或欠电流保护元件。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY电压继电器电压继电器结结构与电流继电器相构与电流继电器相似，不同的是电压似，不同的是电压

32、继电器是将其线圈继电器是将其线圈并联到电路中用以并联到电路中用以反映被测电路的电反映被测电路的电压值，所以其线圈压值，所以其线圈的匝数多、导线细、的匝数多、导线细、阻抗大。用于继电阻抗大。用于继电保护线路中，作为保护线路中，作为过电压保护或低电过电压保护或低电压闭锁的动作元件。压闭锁的动作元件。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY中间继电器中间继电器实际上是电压继电器的一种，但是它的实际上是电压继电器的一种，但是它的触点数量多（六对或更多），触电的电流容量大（一般触点数量多（六对或更多），触电的电流容量大（一般为

33、为510A），动作灵敏。其主要用途是当其他继电器的），动作灵敏。其主要用途是当其他继电器的触点数或者触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大触点数或者触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大他们的触点数或触点容量。他们的触点数或触点容量。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY 2）热继电器）热继电器热继电器是利用电流热继电器是利用电流的热效应原理来的热效应原理来保护电动保护电动机机，使之免受长期过载的，使之免受长期过载的危害。危害。热继电器主要有热元热继电器主要有热元件、双金属片和触点三部件、双金属片和触点三部分组成。分

34、组成。 串接在电动机主电路中串接在电动机主电路中的三个发热元件；的三个发热元件； 串接在电动机控制电路串接在电动机控制电路中的常闭触点。中的常闭触点。FR发热元件发热元件图符号图符号热继电器热继电器文字符号文字符号FR常闭触点常闭触点图符号图符号桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY热继电器由于热惯性，热继电器由于热惯性，当电路短路时不能立即动当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此作使电路立即断开，因此不能做短路保护不能做短路保护。同理，。同理，在电动机在电动机起动起动或或短时过载短时过载时，热继电器时，热继电

35、器也不会动作也不会动作，这样可避免电动机不必要这样可避免电动机不必要的停车。的停车。 热继电器产品外形图热继电器产品外形图正常工作常正常工作常闭触点闭合闭触点闭合过载时常闭过载时常闭触点打开触点打开电动机工作于重复短电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。热继电器的允许操作频率。对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器做保护，必要时可选用装入电动机内部的温度继电器做保护，必要时可选用装入电动机内部的温度保护（如热敏电阻）或其它保护。保护（如热敏电阻）或其它保护。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUI

36、LIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYJGX-10F单相单相JGX-3/10F 三相三相 3）固态继电器）固态继电器桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY数控机床中，数控机床中，PLC的信息交换是指以的信息交换是指以PLC为中心，在为中心，在CNC、PLC和和MT(机床机床)三者之间的信息交换。三者之间的信息交换。为了讨论为了讨论CNC、PLC和和MT各机械部件、机床辅助装各机械部件、机床辅助装置、强电线路之间的关系时，常把数控机床分为置、强电线路之间的关系时，常把数控机床分为

37、“NC侧侧”和和“MT侧侧”（即机床侧）两大部分。（即机床侧）两大部分。“NC侧侧”包括包括CNC装置的硬件、软件，以及与装置的硬件、软件，以及与CNC装置连接的外部设装置连接的外部设备。备。“MT侧侧”包括机床机械部分及其液压、气压、润滑、包括机床机械部分及其液压、气压、润滑、冷却、排屑等辅助装置，机床操作面板、继电器电路和机冷却、排屑等辅助装置，机床操作面板、继电器电路和机床强电电路等。床强电电路等。PLC处于处于CNC和和MT之间，对之间，对NC侧和侧和MT侧的侧的I/O信号进行处理。信号进行处理。CNC、PLC和和MT之间的信息交换包括以下四个部分。之间的信息交换包括以下四个部分。桂林

38、电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY CNC传送给传送给PLC CNC送至送至PLC信息可由开关量输出信号信息可由开关量输出信号(对对CNC侧而言侧而言)完成，也可由完成，也可由CNC直接送入直接送入PLC的寄存器中。主要包括各种的寄存器中。主要包括各种功能代码功能代码M、S、T的信息，手动的信息，手动/自动方式信息及各种使能自动方式信息及各种使能信息等。信息等。 PLC传送给传送给CNC PLC送至送至CNC的信息由开关量输入信号的信息由开关量输入信号(对对CNC侧而言侧而言)完成，所有完成，所有PLC送至送至CNC

39、的信息地址与含义由的信息地址与含义由CNC装置生装置生产厂家确定，产厂家确定，PLC编程者只可使用不可改变和增删。这些信编程者只可使用不可改变和增删。这些信息主要包括息主要包括M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。床参考点信息等。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY PLC传送给传送给MT PLC控制机床的信号通过控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送至的开关量输出接口送至MT中。主要用来控制机床的执行元件，如电磁阀、继电器、中。主要用来控制机床的执行元件，

40、如电磁阀、继电器、接触器以及各种状态指示和故障报警等。接触器以及各种状态指示和故障报警等。 MT传送给传送给PLC 机床侧的开关量信号可通过机床侧的开关量信号可通过PLC的开关量输入接口送入的开关量输入接口送入PLC中。这些信号主要是机床操作面板输入信息和其上各种中。这些信号主要是机床操作面板输入信息和其上各种按钮、开关等信息，如机床的起停、主轴正反转和停止、各按钮、开关等信息，如机床的起停、主轴正反转和停止、各坐标轴点动、切削液的开关、刀架卡盘的夹紧与松开、倍率坐标轴点动、切削液的开关、刀架卡盘的夹紧与松开、倍率选择及各运动部件的限位开关信号等信息。选择及各运动部件的限位开关信号等信息。 不

41、同数控系统不同数控系统CNC与与PLC之间的信息交换方式、功能强之间的信息交换方式、功能强弱差别很大，但其最基本的功能是弱差别很大，但其最基本的功能是CNC将所需执行的将所需执行的M、S、T功能代码送到功能代码送到PLC，由，由PLC控制完成相应的动作。然后再控制完成相应的动作。然后再由由PLC送给送给CNC完成信号完成信号FIN。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYFAGOR 8025/8030车床系统车床系统PLC信息交换过程信息交换过程 1）PLC的输入。的输入。PLC共有共有104个输入信号，其中个输入信

42、号，其中41个外部输入信号，个外部输入信号，其编号为其编号为I1I41，它们主要是机床上的有关输入信号。另外，它们主要是机床上的有关输入信号。另外63个内部逻个内部逻辑输入信号，通过内部存储器由辑输入信号，通过内部存储器由CNC传送给传送给PLC，其编号为，其编号为I42I104，每个信号对应的含义见下表。每个信号对应的含义见下表。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY序号序号PLC输入信号输入信号编号编号 CNC逻辑输出信号含义逻辑输出信号含义 序号序号PLC输入信号输入信号编号编号CNC逻辑输出逻辑输出信号含义

43、信号含义1I49I56M、S、T、1/2/4/8/10/20/40/80位位BCD码码 16I85刀库回转方向刀库回转方向信号信号 2I57X轴使能信号轴使能信号 17I86I88备用备用 3I58复位信号复位信号 18I89第第4轴在运动中轴在运动中 4I59Z轴使能信号轴使能信号 19I90Z轴在运动中轴在运动中 5I60螺纹切削输出信号螺纹切削输出信号 20I91第第3轴在运动中轴在运动中 6I61T功能选通信号功能选通信号 21I92X轴在运动中轴在运动中 7I62S功能选通信号功能选通信号 22I93备用备用 8I63M功能选通信号功能选通信号 23I94CNC在执行中在执行中/循环

44、启动循环启动 9I64急停信号急停信号 24I95CNC中断中断 10I65I79M功能代码输出功能代码输出1输出输出15 25I96错误信息错误信息 11I80手动方式手动方式 26I97备用备用 12I81第第4轴使能信号轴使能信号 27I98自动方式自动方式 13I82第第3轴使能信号轴使能信号 28I99G00方式运动方式运动 14I83C轴使能信号轴使能信号 29I100I104备用备用 15I84主轴锁住主轴锁住(准停准停)信号信号 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY2)PLC的输出的输出。PLC共有

45、共有64个输出信号，其中个输出信号，其中24个外部输出信号个外部输出信号通过通过I/O1输出，其编号为输出，其编号为O1O24，它们主要是给机床输入各种开关量，它们主要是给机床输入各种开关量信号；另外信号；另外40个内部逻辑输出信号通过内部存储器由个内部逻辑输出信号通过内部存储器由PLC传送给传送给CNC，其编号为其编号为O25O64，每个信号对应的含义见表，每个信号对应的含义见表 ：序序号号PLC输出信输出信号编号号编号 CNC逻辑输入信号含义逻辑输入信号含义序序号号PLC输出信输出信号编号号编号CNC逻辑输人信号逻辑输人信号含义含义1O33外部启动，可用于录返自外部启动，可用于录返自动控制

46、动控制8O40X轴机床参考点脉冲轴机床参考点脉冲信号信号2O34外部停止，可选择跳到急外部停止，可选择跳到急停子程序停子程序9O41显示方式手动方显示方式手动方式转换式转换3O35FFED-HOLD(进给保持进给保持)10O42选择停选择停M01条件条件程序段程序段4O36EMERGENCY(急停急停)11O49附加逻辑输入附加逻辑输入5O37第第4轴机床参考点脉冲信轴机床参考点脉冲信号号12O50附加逻辑输入附加逻辑输入6O38Z轴机床参考点脉冲信号轴机床参考点脉冲信号13O25O32，O43O48，O51O64暂未使用暂未使用7O39C轴第轴第3轴机床参考点脉轴机床参考点脉冲信号冲信号桂林

47、电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY1利用数控系统监控利用数控系统监控PLC状态状态在任何操作状态下，找到在任何操作状态下，找到DIAGNOSIS（诊断）功（诊断）功能。例如在自动操作状态下，用菜单转换键和菜单扩展能。例如在自动操作状态下，用菜单转换键和菜单扩展键键 键，键， 进入系统参数查询功能选择菜单。进入系统参数查询功能选择菜单。按按下下 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY按下按下 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UN

48、IVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY按下进入按下进入PLC输入状态显示画面，可以实时显示输入状态显示画面，可以实时显示PLC的输入状态的输入状态 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY按下按下按按“”可进入可进入PLC状态显示扩展菜状态显示扩展菜单。单。 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY在扩

49、展菜单中可选择显示定时器（在扩展菜单中可选择显示定时器（T）和计数器）和计数器（C）的实时状态。）的实时状态。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY西门子数控系统的大都采用的是西门子数控系统的大都采用的是S5系列或者系列或者S7系系列可编程控制器。其以下以列可编程控制器。其以下以S7-200可编程控制器为例进可编程控制器为例进行说明。行说明。（1）所需工具与设备）所需工具与设备1）一台）一台PC机机，要求，要求CPU为为80586以上，内存为以上，内存为16M以以上，硬盘上，硬盘50M以上，安装有以上，安装有STEP

50、7-MICRO/WIN32 软软件；或者是安装有件；或者是安装有STEP7-MICRO/WIN32的西门子编的西门子编程器。程器。2）一根）一根PC/PPI连接电缆线。连接电缆线。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYPLC与计算机通信与计算机通信（2）监控步骤与方法）监控步骤与方法1）设置）设置PC/PPI线缆上的线缆上的DIP开关开关。在。在DIP开关上用开关上用1、2、3开关选择计算机所支持的波特率为开关选择计算机所支持的波特率为9.6K（010），），用开关用开关4选择选择11位（位（0），用开关），用开关5

51、选择选择DCE模式（模式（0）。）。2）将）将PC/PPI线缆的线缆的RS-232端（标有端（标有PC）连接到计算）连接到计算机的串行通讯口机的串行通讯口COM1或者或者COM2。3）将）将PC/PPI线缆的线缆的RS-485（标有（标有PPI）连接到）连接到CPU的的通讯口。通讯口。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY4）编程软件进入编程环境在菜单中选择编程软件进入编程环境在菜单中选择View-Communications- 建立通信对话框：建立通信对话框：双击双击桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN U

52、NIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYPG/PC接口对话框接口对话框桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY西门子西门子PLC编程软件中文版编程软件中文版桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNO

53、LOGY按面板右侧的按面板右侧的“ “DGNOS PARAM” ”按键，进入诊断初始画面按键，进入诊断初始画面 按下按下桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY按下按下FANUC 0系统诊断初始画面系统诊断初始画面桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYPMC状态显示画面状态显示画面 桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY按功能键按功能键|SYSTEM|切换屏幕切换屏

54、幕桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY按按 键后，屏幕下部显示系列软键：键后，屏幕下部显示系列软键：按按PMC 软键后，显软键后，显示示PMC 控控制系统菜单：制系统菜单：只有在只有在“程序编程序编辑器有效辑器有效”才能够显才能够显示此菜单示此菜单桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY内部编程器起动后，按右端的继续内部编程器起动后，按右端的继续 键时，将键时，将进一步显示如下所示的菜单。进一步显示如下所示的菜单。PMC 监视监视设定画面设

55、定画面PMC 系统系统参数画面参数画面PMC 数据数据的输入输出的输入输出画面画面梯形图程序梯形图程序的编辑画面的编辑画面梯形图的运梯形图的运行行/停止键停止键桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY定时器参数画面定时器参数画面页号，翻页键查看页号，翻页键查看用功能指令指定的定时器号用功能指令指定的定时器号在梯形图中指定的地址在梯形图中指定的地址定时器延时时间定时器延时时间桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY计数器参数画面计数器参数画面页号

56、，翻页键查看页号，翻页键查看用功能指令指定的计数器号用功能指令指定的计数器号桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY页号，翻页键查看页号，翻页键查看保持继电器画面保持继电器画面用功能指令指定的继电器号用功能指令指定的继电器号在梯形图中指定的地址在梯形图中指定的地址在在PMC系统中使用系统中使用桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY数据表画面数据表画面数据表组数数据表组数数据表的组号数据表的组号数据表的数据表的开头地址开头地址表参数表参数各数据

57、表各数据表的数据数的数据数桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGYFANUC系统的系统的PMC跟踪功能跟踪功能PMC中的跟踪功能（中的跟踪功能（TRACE）是一个可检查信）是一个可检查信号变化的履历，记录信号连续变化的状态，特别对一号变化的履历，记录信号连续变化的状态，特别对一些偶发性的、特殊故障的查找、定位起着重要的作用。些偶发性的、特殊故障的查找、定位起着重要的作用。用功能键用功能键|SYSTEM|切换切换屏幕，按屏幕，按|PMC|软键软键|PMCDGN|TRACE|可进入可进入信号跟踪屏幕。信号跟踪屏幕。 桂林电

58、子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY跟踪存储画面跟踪存储画面跟踪地址跟踪地址最新状态最新状态桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY当数控机床出现有关当数控机床出现有关PLC方面的故障时，一般有三方面的故障时，一般有三种表现形式：种表现形式： 1）故障可通过）故障可通过CNC报警直接找到故障的原因。报警直接找到故障的原因。2）虽有）

59、虽有CNC故障显示，但不能反映故障的真正原因。故障显示，但不能反映故障的真正原因。3）故障没有任何提示。）故障没有任何提示。对于后两种情况，可以利用数控系统的自诊断功能，对于后两种情况，可以利用数控系统的自诊断功能，根据根据PLC的梯形图和输入的梯形图和输入/输出状态信息来分析和判断故输出状态信息来分析和判断故障的原因，这种方法是解决数控机床外围故障的基本方障的原因，这种方法是解决数控机床外围故障的基本方法。法。桂林电子科技大学桂林电子科技大学GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY1根据报警号诊断故障根据报警号诊断故障数控系统的故障报警信息，为用户

60、提供排除故障的数控系统的故障报警信息，为用户提供排除故障的信息。查阅设备维修手册，根据报警代号确定故障范围信息。查阅设备维修手册，根据报警代号确定故障范围后，再进一步诊断分析故障点。后，再进一步诊断分析故障点。 一台数控外圆磨床出现报警信息为一台数控外圆磨床出现报警信息为“PLC STOP”（PLC停止），停止），指示指示PLC停机。停机。故障现象：这台机床在自动加工时偶尔出现故障现象：这台机床在自动加工时偶尔出现PLC停止报警，关机重开还停止报警，关机重开还可以恢复正常。在出现故障时，用可以恢复正常。在出现故障时，用DIAGNOSIS菜单查看菜单查看PLC报警信息，报警信息，发现有时出现发现