Sinumerik 808D数控车床CNC和伺服系统连接与调试毕业设计论文

摘要随着机械生产技术水平的不断提升，对于机械生产的产品与质量都提出了更高的目标，加工工艺是保证上述进步的重要措施。工艺不仅能提高生产的效率，同时降低成本，还改善了工人的工作条件。数字型的机床因为这些因素慢慢诞生并发展壮大。数字控制系统简称，英文名称为NumericalControlSystem,早期是与计算机并行发展演化的，用于控制自动化加工设备的，由电子管和继电器等硬件构成具有计算能力的专用控制器的称为硬件数控（HardNC）。20世纪70年代以后，分离的硬件电子元件逐步由集成度更高的计算机处理器代替，称为计算机数控系统。计算机数控（Computerizednumericalcontrol，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系统。CNC系统由数控程序存储装置（从早期的纸带到磁环，到磁带、磁盘到计算机通用的硬盘）、计算机控制主机（从专用计算机进化到PC体系结构的计算机）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。由于逐步使用通用计算机，数控系统日趋具有了软件为主的色彩，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与网络连接及进行远程通信的功能。本设计是基于西门子SINUMERIK808D数控车床CNC和伺服系统连接与调试的设计与研究，最优速度控制——缩短加工时间，极高的生产效率，加工方便，快捷，快速安装，数据处理快速，在线诊断——缩短时间，快捷调试工具：（1）文本管理器和WinPC-IN（2）PLC编程工具（3）伺服调试工具SimoCom，功能强大的PLC，零件加工程序可以备份在PC卡上，丰富的用户加工循环（1）车削循环（2）铣削循环（3）钻削循环一体化的步进/伺服驱动控制系统，全球服务机构，标准的PROFIBUS总线通讯，完备的网上培训和信息支持程序产生方便易行——不需要任何数控的知识，从简单到复杂的零件处理方法一致本文介绍了SINUMERK808D数控系统的主要组成、特点及应用；同时对于控制电路的相关内容进行设计，并使用ProgrammingTool软件进行系统内部PLC功能的开发及相关参数设定，达到了PC机与数字控制系统之间的通信目的，以西门子SINUMERIK808D铣削版为控制器的数控车床控制调试，其中含有系统初始化、PLC程序的使用、驱动器使用、参数设定、回数控机床的参考点等内容。关键词：数控技术；西门子SINUMERIK808D铣削版；控制电路AbstractWiththeimprovingofthemechanicalmanufacturingtechnology,mechanicalproductsandqualityareputforwardforhighergoals,processingtechnologyisoneoftheimportantmeasurestoensuretheprogress.Technologycannotonlyimprovetheefficiencyoftheproduction,atthesametimereducethecost,alsoimprovetheworkingconditionsoftheworkers.Digitaltypemachinebecauseofthesefactorswasbornandgrowslowly.DigitalControlSystem,theEnglishnameforNumericalControlSystem,istheearlydevelopmentevolutionofparallelcomputer,isusedtoControltheautomationprocessingequipment,thevacuumtubeandrelayhardwarededicatedcontrolleriscapableofcomputinghardwarecalledNC(HardNC).Sincethe1970s,theseparationofhardwareelectroniccomponentsgraduallymoreintegratedcomputerprocessor,calledcomputernumericalcontrolsystem.CNC(Computerizednumericalcontrol,CNC)systemistousecomputercontrolprocessingfunctions,realizesthenumericalcontrolsystem.CNCsystembasedoncomputercontrolprogramstoredinmemory,andperformsomeorallofthenumericalcontrolfunction,andisequippedwithinterfacecircuitandservodrivedevice,aspecialcomputersystemforcontrolofautomatedprocessingequipment.CNCsystembyncprogramstoragedevice(fromearlypapertapetothecircular,andmagnetictapes,disks,togeneralcomputerharddisk),computercontrolconsole(fromadedicatedcomputerarchitectureevolutiontothePCcomputer),programmablelogiccontroller(PLC),spindledriverandfeed(servo)drive(includingdetectiondevice),etc.Duetograduallyusegeneralcomputer,numericalcontrolsystemisgiveprioritytocolorwiththesoftware,andusingPLCtoreplacethetraditionalmachinetoolelectricallogiccontroldevice,makethesystemmorecompact,itsflexibility,generality,betterreliability,easytoimplementcomplexnumericalcontrolfunction,operationandmaintenanceisconvenient,andisconnectedtothenetworkandtheremotecommunicationfunction.ThisdesignisbasedonSiemensSINUMERIK808dnumericalcontrollatheCNCandtheservosystemconnectionanddebuggingofdesignandresearch,theoptimalspeedcontrol,shortenprocessingtime,highproductionefficiency,processingisconvenient,quick,quickinstallation,dataprocessing,fastonlinediagnosis,shortentime,fastdebuggingtools:(1)thetextmanagerandWindowsPC-(2)INPLCprogrammingtool(3)servodebuggingtoolsSimoCom,powerfulPLC,partsprocessingprogramcanbackuponthePCcard,Richuserprocessingcycle(1)theturningcircle(2)millingcycle(3)thedrillingcycleintegrationstep/servodrivecontrolsystem,Globalservices,thestandardofPROFIBUSfieldbuscommunication,completeonlinetrainingandinformationsupportprogramstoproduceconvenientandfeasible-doesnotrequireanyknowledgeofnumericalcontrol,fromsimpletocomplexpartsprocessingmethodSINUMERK808dncsystemwereintroducedinthispaperthemaincomposition,characteristicsandapplications.Andtherelatedcontentsinthecontrolcircuitdesign,andusetheProgrammingToolsoftwaredevelopmentoftheinternalfunctionofPLCsystemandrelatedparameterssetting,achievedthepurposeofcommunicationbetweenthePCanddigitalcontrolsystem,SiemensSINUMERIK808dmillingversionascontrollercommissioningofCNClathecontrolcontainssysteminitialization,theuseofPLCprogram,driveuse,parametersetting,backtotheCNCmachineToolreferencepoint,etc.Keyword:CNCtechnology;SiemensSINUMERIK808DMillingEdition;acontrolcircuit目录TOC\o"1-5"\h\z引言 1第一章绪论 2\o"CurrentDocument"1.1设计背景 2\o"CurrentDocument"1.2设计课题的意义 3\o"CurrentDocument"西门子SINUMERIK808D简介 3\o"CurrentDocument"1.3课题设计研究的内容 3第二章SINUMERIK808D铣削数控系统组成 4\o"CurrentDocument"2.1数控车床传动系统的总体结构 4\o"CurrentDocument"SINUMERIK808D数控单元介绍 5\o"CurrentDocument"2.2.1面板处理单元PPU 5\o"CurrentDocument"2.2.2操作面板MCP 7\o"CurrentDocument"2.3驱动单元介绍 7\o"CurrentDocument"SINAMICSV60伺服驱动模块 7\o"CurrentDocument"1FL5伺服电机 8\o"CurrentDocument"西门子SINAMICSG120变频器 8第三章SINUMERIK808D铣削数控系统电气原理图设计 10\o"CurrentDocument"3.1概述 10\o"CurrentDocument"3.2电源开关及保护电路 11\o"CurrentDocument"3.3控制系统电路 11\o"CurrentDocument"X轴电路 12\o"CurrentDocument"Z轴电路 13第四章数控车床内置PLC控制系统设计 14\o"CurrentDocument"4.1ProgrammingToolPLC介绍 14\o"CurrentDocument"4.2数控车床系统PLCI/O分配和子程序库的调用 14\o"CurrentDocument"I/O点分配 14\o"CurrentDocument"MCP面板功能分配 14\o"CurrentDocument"4.2.3异步子程序库调用 15\o"CurrentDocument"4.3数控车床辅助装置PLC程序的设计 16第五章数控机床的故障诊断 18\o"CurrentDocument"故障诊断简述 18\o"CurrentDocument"5.2故障诊断内容和分类 18第六章CAD绘图简单说明 20结论 21参考文献 22致谢 23引言毕业设计的关键是结束的大学生在学校期间,这是一个综合考试的知识,也是我们的实际设计过程,模拟真实的环境,这使得本专业设计工作我们有一个更深刻的理解,因此,为未来的工作奠定了坚实的基础。进入90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系机构的新一代数控系统。利用多CPU的优势，能够实现故障自动排除，增强通信功能，提高线进，联网能力。开发生产周期大大缩短。设计工作是一个细致、困难、复杂,涵盖非常广泛,它不仅巩固了所学的知识,更多的提高和锻炼我们的综合能力。但是因为水平有限,难免有缺点和错误的设计,请在这里老师指导。第一章绪论1.1设计背景现如今许多公司（如汽车、电气、电子等工厂）大部分采用了自动化的机床、组合式的机床或自动化生产线。使用具有很高自动化设备，产生跟好的效率。虽然这些设备在先期购买时候需要很大投资，但经过大批量集中生产之后，成本得到大幅度降低，具有很大竞争力。但在机械制造业中，不是所有产品都具有大批量，在机械加工当中，小批量和单件的产品占绝大部分，尤其是航天、航空、国防等，加工零件数量少，形状改造频繁，并且加工的零件外形复杂、加工精度要求高，采用专用自动化的机床加工这些工件就会产生不合理使用，因为设备需要经常的改装与调整，对于专用的加工生产线，这种情况是不可能。最近这些年，市场竞争越来越激烈，为了能在竞争中生存和发展，不仅要提高生产产品的质量，而且要使用产品的特殊情况，缩短产品加工周期，以此满足市场的需要。所以不管是大批量，也需要改变长期不变的思想观念。长期频繁的研究新产品，使得自动化设备在生产大批量工件时凸显了其缺点。已经投入使用的各种仿型加工机床虽然解决了小批量及复杂零件的生产加工，但是在换件时，必须制造靠模和调整机床，此举不但浪费了大量的劳动，还延长了生产周期，对零件的精度也产生很大影响。为了让上述问题的到解决，来满足不同要求的自动化生产，急切需要一种具有灵活、通用、能够适合零件频繁变化的柔性自动化机床。数字机床就是在次背景下出现及发展起来的。它有效的解决了以上一系列问题，不管是单件，还是其他情况，都提供了方便的自动化加工手段。数控机床将加工过程中所需要的各种步骤（例如主轴的变速、零件的松夹、开车和停车、进刀和退刀、供应切削液等）以及刀具与加工工件的相对位移量使用数字化的代码来表达，通过控制系统的介质将采集的信息送入计算机，计算机对输入的各种信息进行处理加运算，发出各种信号控制数控机床的伺服系统或者其他的元件执行指令，使数控机床加工出符合要求的零件。数控机床与其他种类机床一个突出区别是，当加工工件改变时，只需要重新装夹工件和换刀具，数控机床不需要其他调整。我国现在在数控机床方面的研究和使用已经取得了一定规模，这些年来，引进了国外的先进的数控系统和伺服系统的技术，使过国内在数控机床的数量、种类和质量等方面得到了快速发展。目前国内在数控机床方面的生产企业有很多了，在机床方面的研究、生产都取得了很大成绩，它必定对于我国各行业的发展起到积极作用。但是我国在数控机床方面和国外还有不少差距，但这种差距正随着深入研究与发展，数控机床差距将得到缩小。随着技术的发展，对于数控机床需求将大幅度得到增长，数控机床将在现在化的发展建设中起到越来越大的作用。1.2设计课题的意义数控机床是多技术为一体化的机电一体化的产品，其中包括机械、电气、液压、气动、微电子、信息等多项技术。是机械制造设备中具有很多优点的工作母机。现在数控机床技术的水平是衡量一个国家工业制造水平的重要标志之一。数控车床是数控机床设备中主要部分，在数控机床中占主要位置，一直受到各国的重视，发展迅速。我国在数控机床从上世纪70年代初进入市场，经过多年不懈的努力，我国数控车床水平得到了很大的发展提高，在产量、品种、规格等方面发展齐全，已进入实用、全面的发展阶段。对于数控机床的发展背景，作为机械方面学生，对数控机床系统研究很重要，通过模拟系统对数控车床的系统进行集中设计，使所学的相关知识得到充分利用，完成相关设计，为进入社会工作做好准备，为我国数控机床发展做出自己的努力。西门子SINUMERIK808D简介西门子SINUMERIK808D数控系统分为两个版本，分别为车削版和铳削版。车削版满足于现在普及型车床的高轮廓精度和高动态特性，确保了较高的生产效率，尤其在大批量的车削加工过程中。其特点是一个加工通道，可以同时加工最多4个进给轴，其专为斜床身或者平床身的数控车床定制的机械机床系统。SINUMERIK808D铳削版完美的适应现在普及型数控车床或者立式的加工中心，由于SINUMERIKMDynamics车削工艺包的控制功能，西门子808D也可以进行模具的加工，因此在普及型数控车床的应用等方面，SINUMERIK808D也有很好的性价比。课题设计研究的内容数控车床CNC系统和伺服系统的功能分析。CNC和伺服系统之间的连接电路设计。CNC参数设定。伺服系统参数设定。CNC和伺服系统调试。常见连接故障的分析与处理。第二章SINUMERIK808D铣削数控系统组成2.1数控车床传动系统的总体结构如图2.1所示：此图为数控车床传动的系统图，主轴的电机通过皮带传递扭矩给齿轮轴,再通过齿轮传动把转矩传给车床主轴，使主轴转动。X轴方向，X伺服电机把转矩通过齿轮传给丝杠螺母，丝杠螺母副把转矩转换为X轴方向上的直线往返运动。在Z轴方向上，伺服电机把转矩通过丝杠螺母副把转动运动转换为Z轴往返直线运动。进行控制。SINUMERIK808D数控单元介绍2.2.1面板处理单元PPU整个数控系统的大脑是面板处理系统ppu，所有的控制指令都是此系统发出的，其由人机界面、内置PLCI/O接口、X/Y/Z主要控制接口等，如下图2.2所示。\\图2.2面板处理单元PPU接口的分布图面板处理单元接口布局如下表2.1所示表2.1面板处理单元的接口布局编号接口注释后视图①X100、X101、X102数字量输入②X200、X201数字量输出③X21快速输入/输出④X301、X302分布式输入/输出⑤X10手轮输入⑥X60主轴编码器接口⑦X54模拟量主轴接口⑧X20RS232接口⑨X51、X52、X53脉冲驱动接口⑩X30用于连接MCP的USB接口X1电源接□:连接+24V直流电源-电池接口-系统CF卡卡槽前视图-USB接口

2.2.2操作面板MCPMCP是专门为数控车床而搭配的，同时也是OPI上的一个节点，应用位置不同，其布局分配也不同，MCP的主要作用是各类硬功能键的操作，其主要结构如图2.3所示：S1Kiria工QH[gHU「S1Kiria工QH[gHU「UliKlslEisyEg1111Ihi^gTri1fa11 PlaJ刁.1L」n1 —a 1rI时11耳呼1. f i]1图2.3MCP操作面板上图的操作面板上的键位根据车削布置2.3驱动单元介绍SINAMICSV60伺服驱动模块SINAMICSV60CPM60.1伺服驱动器专门为标准的数控车床而设计，用于进给轴的控制。此系统设计主要考虑成本因素的应用。驱动器的主要参数根据SINUMERIK808D进行其优化。其特点如下：（1） 紧凑型单轴驱动模块，将整流单元、逆变和控制单元集成于一体（2） 散热片使用铝制压铸件来代替冷却式风扇3）电路板带有涂层（4）不需要PC的工具对其调试和配置5） 简单调试使用按键进行6） 在驱动器中存有预定配置的电机数据（7）CE认证1FL5伺服电机1FL5伺服电机由西门子推出，紧凑永磁系列同步电机。1FL5电机通过各种选择、齿轮箱、编码器和丰富的电机选型，使得在任何场合都有应用，同时也满足了新一代设备的新要求。IFL5伺服电机和V60驱动组合在一起时，可以组成一个高效的功能系。根据应用场合的不同，可以选择各种型号的转速控制和位置控制的编码器系统。此电机没有外部风冷的运行，通过表面的运行导出损耗热量°1FL5伺服电机在过载方面具有很高的能力。1FL5电机，转矩6N.m，变压器是集成式单极对旋转，没有制动，光轴，转速为3000r/min；另一种为转矩8N.m，变压器是集成式单极对旋转，没有制动，光轴，转速为3000r/m。2.3.3西门子SINAMICSG120变频器SINAMICSG20系列是用于控制三相交流电动机速度的变频器。本系列有多种型号，用户可以在单电源电压、额定功率120W到三相电源电压、额定功率11KW的范围内选择。变频器由微处理器控制，采用的是现在比较先进的绝缘栅双极型晶体作为功率输出器件。因此，具有很高的运行的可靠性和功能的多样性。电机运行的噪音，可以通过脉冲宽度调整的开关频率调整。变频器和电动机在全面而完善的功能，提供了很好了保护。SIMAMICSG120具有缺省的工厂设置参数，给众多的简单电动机控制系统的供电提供了理想的变频驱动装置。由于SINAMICS120有其完善而全面的控制功能，在调整相关参数下，可以应用于更高级的电动机控制系统。SINAMICSG120即可用于单机驱动系统，也可集成在“自动化系统中”，其主要特点是：（1） 易于安装（2） 便于调整（3）可靠地EMC设计（4） IT电源供电（5） 对控制信号响应是快速和可重复的（6） 其参数设置范围广，可以对广泛的应用对象进行配置。（7） 电缆的连接较简便（8） 模块化设计，配置灵活（9） 脉宽调整频率高，电动机运行噪音低（10） 具有详细的变频器状态信息和信息集成的功能（11） 多种的可选件可供选择：用于和PC通讯的通讯模块，基于操作面板BOP,高级操作面板AOP,现场总线通讯的PROFIBUS模块第三章SINUMERIK808D铣削数控系统电气原理图设计3.1概述本数控车床是西门子SINUMERIK808D系统控制的三轴式数控车床，此系统将CNC、PLC、HMI和通讯任务集于一体的部件。PC元件集成了PROFIBUS接口，作用于驱动模块和I/O模块，使得具有速装的超薄面板的结构。因为是独立的驱动接口，各轴的驱动功率可以独立配置，SIMATICS7-200的指令可以适用于机床。此系统能够执行SINUMERIK零件的加工程序，还可以在系统上使用非西门子G代码。SINUMERIK808D通过PROFIBUS接口和伺服驱动器进行联接，各部信号通过I/O模块进出PPU。系统米用的主要兀部件a） SINUMERIK808D型CNC控制系统和三轴驱动电机b） 主轴电机为1PH7交流电机和相应的驱动装置c） 键盘为全数控d） 通过PROFIBUS联接的I/O模块PP72/48e） 通过PROFIBUS联接的SIMODRIVE611通用驱动系统f） 电子手轮系统的整体接线框图如下图3.1所示：SlNUMLRIKUt»3DIf口口E□-」LJ一_!-」J-AWJJdZHLLJ — 端子飯罢拽南SlNlVVlktilKSlNUMLRIKUt»3DIf口口E□-」LJ一_!-」J-AWJJdZHLLJ — 端子飯罢拽南SlNlVVlktilK808URlCh过领号nn-nLSJJ2JLL1CUECU二二匚匚ULiJ:, i」LtuZZlILtO异步

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旻怕电机图3.1系统的整体接线框图3.2电源开关及保护电路数控车床的电路包含各种正要的部件，并且含有高低压，对操作及维修都有一定安全影响，安全的线路可以保证人身安全的情况下，维持机床的正常稳定的运行。如下图3.2所示，3.3控制系统电路数控车床控制系统电路图主要完成数控系统上下电的控制、主电路接触网控制和电磁阀控制。如下图3.3、3.4所示,控制系统包括对集成电路板、数字量输入、数字量输出、X轴、Z轴和手轮的系统控制。Fl.<B敲屯富M2册 1..Fl.<B敲屯富M2册 1..占”一VMOSFlflS»>uthB思辭B如琴电打n聲j^SeD盟d-H■台"J1I—r-二■■«d-ud-■令 4-«t图3.3控制系统电路：M40/1ismFl-CNtLA■VIM

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DD&/!•HC麻:A/1.5tA,.I_ TinTHU/LhBnn/LftB刪tilay：_」ismFl-CNtLA■VIM

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DD&/!•HC麻:A/1.5tA,.I_ TinTHU/LhBnn/LftB刪tilay：_」L丄L_' IL_' Isni[$2弹/UEiff!Q□aUoujqmq□a|6-u6|i图3.4控制系统电路：M40/2X轴电路X轴电路是对X轴进行控制，从而达到X轴的准确运动，在工作台运动的过程中,准确的反馈关系到加工工件的精度，严格准确的电路系统是保证运动准确性的关键。

如图3.5所示，X轴电路在交流电源处获得电源，传递给Z轴和PPUZ轴接口，还有集成电路板。<WLStC-'MllH=MU1.«:U/=M«■IM屈JM1Hu-^14Ljh-_vi_口I■伽.iM电M力述<WLStC-'MllH=MU1.«:U/=M«■IM屈JM1Hu-^14Ljh-_vi_口I■伽.iM电M力述I 4|.I〒I-KILUmtoi怕dux也hamLIB厂］d_i£DI2--iLdA■TMHsLMBOW图3.5X轴电路:K20/1Z轴电路Z轴电路主要对Z轴电机、编码器等进行供电，如下图3.6所示:5VZ逊I属Mao顼属B/酗我Wl.fcMHHSms砒昭力赫!IJ5VZ逊I属Mao顼属B/酗我Wl.fcMHHSms砒昭力赫!IJIBM—ZitaiMMS.——«■(a*弗电路图3.6Z轴电路：K40/1第四章数控车床内置PLC控制系统设计4.1ProgrammingToolPLC介绍在SINUMERIK808D数控系统中，内部嵌入了西门子S7-200的PLC编码器，并根据实际的控制需求给出了一个默认的标准PLC程序控制样例，用于控制数控系统的接收，传输相应的指令值，进而实现相关的指令和动作控制。对于数控系统来讲，掌握PLC的全面而又深入的知识是其前提条件，也是帮助我们在不断创新数控系统应用功能的重要工具，本文以SINUMERIK808D数控系统的标准程序样例为基础，对PLC相关的知识及根本的PLC编程，SINUMERIK808D数控系统相关应用进行简要的介绍。4.2数控车床系统PLCI/O分配和子程序库的调用I/O点分配数字量输入/输出信号即开关信号，常见的为DC24V信号，即1-高电平和0-低电平。在数控机床的应用中，数字量输入/输出信号主要通过其控制器或者接触器的触点吸合来控制机床的外围设备，因此，对于不同的数控机床，其I/O点数也不同，甚至对于同一种型号的数控机床当满足于不同的加工应用时，其I/O点数也会不同，一般来说，功能要求的多，应用的复杂的数控机床，所要求的I/O点数就会越多，对于经济型的数控机床其I/O点数就会少点。因此其I/O点数是一个重要的因素，其点数是否满足设计需求，直接就决定了其系统是否适合该类型的数控机床。在西门子SINUMERIK808D数控系统中，共有72个输入点和48个输出点数。在这些点数中接线端子方式的有，24点输入和16点输出，两个50芯扁平电缆接线方式中有48点输入和32点输出，基本上可以满足应用需求，还可以根据自己需要灵活的进行接线设计。MCP面板功能分配MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铳床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6,用MCP后面的S3开关设定。

对于SINUMERIK840D应用了MPI(MultiplePointInterface)总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率,又有OPI(OperatorPanelInterface)总线，它的传输速率为1.5M/秒4.2.3异步子程序库调用在SINUMERIK808D数控系统中，最多可同时支持两个异步子程序，这两个异步子程序，文件必须事先存放在“程序管理”界面下的“用户循环”中，且文件名必须为PLCA-SUP1.SPF或者为PLCASUP2.SPF。每个异步子程序在运行前都需要初始化，在相应的PI索引激活下,将启动PI服务的PLC地址进行置位，异步子程序将一直处于初始化状态，直到数控系统断电再上电。同时，第二步子程序的初始化必须在第一步异步子程序初始化完成后的下一个PLC扫描周期进行。当执行两个异步子程序时，PLCASUP1相对于PLCASUO2具有优先级。当进行PLCASUP1和PLCASUO2同时激活时，紧执行PLCASUP1.当PLCASUP2正在运行时，再激活PLCASU01时，PLCASUP2将停止，PLCASUP1运行。当PLCASUP1正在运行时，激活PLCASUP2,PLCASUP1将继续运行。其时序图如图4.1所示。1a1a1在实际自行编辑时，要注意PLC接口信号在异步子程序功能调用中的相关作用，根据实际的情况再编辑，可以参考使用表4.1和表4.2。表4.1PI服务中的异步子程序初始化PLC接口信号表序号接口地址功能描述1DB1200.DBB400.1设为1时，PI索引，初始化异步程序1设为2时，PI索引，初始化异步程序22DB1200.DBX4000.0初始化启动3DB1200.DBX5000.0初始化执行完成4DB1200.DBX5000.1初始化执行出错表4.2PI服务中的异步子程序执行PLC接口信号表序号信号功能异步程序1接口地址异步程序2接口地址1启动DB3400.DBX0.0DB3400.DBX1.02程序执行结束DB3100.DBX1000.0DB3100.DBX1001.03程序执行中DB3400.DBX1000.1DB3400.DBX1001.14异步子程序未初始化DB3400.DBX1000.2DB3400.DBX1001.25程序执行错误DB3400.DBX1000.3DB3400.DBX1001.34.3数控车床辅助装置PLC程序的设计数控机床尤其是加工中心的PLC控制程序设计是比较复杂的。因为加工中心自动换刀的控制程序是一个比较复杂的控制过程。按自动换刀方式通常可以分为随机换刀和固定换刀两种方式。如图1，圆盘式刀库是ATC随机换刀典型的形式之一。其换刀机构（ATC）通过凸轮机构来完成整个换刀过程。换刀的动作过程准确可靠，是一种被经常采用的刀库。在链式、盘式或箱式刀库程序设计时，通常可以将刀具交换分为两个步骤，T命令主要完成搜索刀库中的刀具，M命令完成刀具的交换，使主轴上更换新的刀具。因此，刀具交换实际上就是指搜索和交换目标刀具。随机换刀是一个非常复杂的逻辑控制过程。它只对刀具进行编码而不对刀套进行编码，刀具在刀库中的位置是随机的。理想的随机换刀控制通常包括圆盘式刀库PLC控制程序和宏程序（固定循环换刀程序）两部分组成。PLC控制程序根据T码完成搜索刀库中的刀具，NC宏程序完成刀具交换的整个过程。1随机换刀PLC程序设计以XH716加工中心（FANUC数控系统）圆盘式刀库为例，刀库刀具交换的PMC控制程序设计主要考虑搜索目标刀具在刀库上的刀套位置、大小刀具管理和判别、刀库旋转方向（目标刀套最短路径）的判别、刀具数据的刷新和管理以及可预选刀具（主要为了可以缩短换刀时间），从而完成目标刀具的搜索，为刀具交换作准备。无论是西门子（SIEMENS）数控系统还是发那科（FANUC）数控系统，它们接受的T码都是二进制数据格式。因此在着手编制刀库PLC控制程序时首先考虑好选用功能指令的数据格式。这样就能保证正确选用功能指令，避免功能指令数据格式的不一致性。PMC有很多类型，如SAI、SB7等，要正确理解PMC已有的回转控制如图2、数据检索如图3、逻辑乘如图4和变址修改如图5等功能指令的用途，充分掌握合理应用数据检索指令完成对目标刀具所在刀套号的搜索；用回转控制指令解决刀库旋转最短路径的判别；用逻辑乘和变址修改指令完成刀具交换后的数据刷新；用比较指令解决大小刀具的判别，这样就可以比较容易简化一些复杂的判别和逻辑控制的程序。同时PMC控制程序还必须考虑一些必要的报警提示信息和必要的互锁条件：比如机械手不在原位Z轴必须锁住；刀套翻下时刀库不得旋转；主轴刀具未松开机械手不得交换等。随机换刀要防止杜绝发生刀具交换不正确的乱刀现象，否则会发生由于刀具选错而使加工工件报废的可能。2NC宏程序NC宏程序可以进行赋值、判断、比较、跳转、各种运算和轴运动指令。FANUC0i数控系统系列的NC宏程序可以通过读取、运用系统变量（G54.0-G55.7对应的变量号：#1000-#1015；）将PMC程序中大小刀具交换的条件状态位作为换刀宏程序判断跳步执行的条件，通过用户宏程序和PMC之间的信号应答，非常容易地实现了大小刀具的随机换刀；通过对机床数据的设定可以非常容易地使得轴移动到固定换刀点；可以定义不同的M辅助功能代码与PMC控制程序有机结合激活每一步换刀动作，整个换刀执行过程之间的复杂关系就十分简单明了。使用系统变量和机床参数不仅是一个非常有效简捷的方法，而且可以简化PMC控制过程。第五章数控机床的故障诊断5.1故障诊断简述数控系统在规定的条件及规定的时间内，完成规定功能的能力，称为系统可靠性，当系统在规定的条件和规定的时间内，失去了规定的功能时，称为故障。对于数控机床，它是一个复杂的大系统，涉及光、机、电、液等很多种类的技术，发生故障是很难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。故障诊断内容和分类一、故障诊断的主要内容动作的诊断：监视机床各动作的部分，判定动作不良部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴等。状态的诊断：机床电机带动负载工作时时，观察其运行的状态。点检的诊断：定期点检液压和气动等元件和强电柜。操作的诊断：监视数控机床的操作错误、程序错误。数控机床系统故障的自诊断。目前使用的各种CNC系统诊断方法大致归纳起来主要分为三大类。(1)启动诊断(StarupDiagnostics)我们把CNC系统，从通电开始到进入正常的运行准备状态为止，系统内部执行的诊断程序的诊断。诊断主要内容为，系统中最关键的硬件及系统控制软件，如CPU、存储器、I/O单元等模块，以及CRT/MDI单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。(2)在线诊断(On—LineDiagnostics)指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统本身以及与CNC装置相连的各个伺服单元，伺服电机，主轴伺服单元和主轴电机以及外部设备等进行自动诊断、检查。一般来说，包括自诊断功能的状态显示和故障信息显示两部分。接口显示：为了区分出故障发生在数控内部，还是发生在PLC或机床侧，有必要了解CNC和PLC或CNC和机床之间的接状态以及CNC内部状态。内部状态显示：由于外因造成不执行指令的状态显示。复位状态显示。TH报警状态显示，即纸带水平和垂直校验，显示出报警时的纸带错误孔的位置。磁泡存储器异常状态显示。(e)位置偏差量的显示。旋转变压器或感应同步器的频率检测结果显示。伺服控制信息显示。存储器内容显示等。故障信息显示的内容一般有上百条，最多可达600条。这许多信息大都以报警号和适当注释的形式出现。一般可分成下述几大类：(a)过热报警类；(b)系统报警类；存储器报警类；编程/设定类，这类故障均为操作、编程错误引起的软故障；伺服类：即与伺服单元和伺服电机有关的故障报警；行程开关报警类；印刷线路板间的连接故障类。(3)离线诊断(Off—LineDiagnostics)离线诊断的主要目的是故障导通知故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。现代CNC系统的离线诊断用软件，一般多已与CNC系统控制软件一起存在CNC系统中，这样维修诊断时更为方便。通讯诊断：用户只需反CNC系统中专用"通信接口"连接到普通电话线上，而在西门子公司维修中心的专用通信诊断计算机的"数据电话"也连接到电话线路上，然后由计算机向CNC系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析关得出结论。自修复系统：备用模块则系统能自动使故障模块脱机而接通备用模块，从而使系统较快地进入正常工作状态。具有AI(人工智能)功能的专家故障诊断系统：在处理实际问题时，通过具有某个领域的专门知识的专家分析和解释数据并作出决定。专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题，并且得到的结论和专家相同。第六章 CAD绘图简单说明AutoCAD（AutodeskComputerAidedDesign）是Autodesk（欧特克）公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。基本特点⑴具有完善的图形绘制功能。⑵有强大的图形编辑功能。⑶可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。⑷可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。⑸支持多种硬件设备。⑹支持多种操作平台⑺具有通用性、易用性，适用于各类用户，此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能。通过对软件的系统化学习，掌握了许多制图规范和要求，对制图能力得到了很大提高，同时也学习了许多快捷操作方式，增强了画图速度，如下表6.1所示表6.1CAD快捷键快捷键功能快捷键功能【CTR