《数控机床维修与调试》-第四章

第四章数控机床PLC的维修与调试4.1数控机床PLC简介4.2数控机床PLC的故障诊断4.3PLC在数控机床中的应用4.4数控机床电气系统维修与调试4.1数控机床PLC简介可编程控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC或PC。它是一类以微处理器为基础的通用型自动控制装置。具有面向用户的指令和专用于存储用户程序的存储器，用户程序通过编程器顺序输入到用户存储器，CPU对用户程序循环扫描并顺序执行来完成相关控制功能。数控机床作为自动控制设备，控制信息有两类：一类是对数控机床各坐标轴的位置进行连续控制的信息，如控制机床各坐标轴的移动距离，各轴运行的插补、补偿等。另一类是对数控机床诸如主轴的启停，换向，刀具的更换、工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行等辅助动作进行的顺序控制。返回下一页4.1数控机床PLC简介第一类控制信息是由CNC系统(专用计算机)进行处理的，称为“数字控制”。而第二类控制信息是通过CNC系统I/O接口实现对输入或输出开关量信号控制的，称为“顺序控制”，包括控制开关、行程开关、压力开关和温度开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等输出元件；同时还包括主轴驱动和进给伺服驱动的使能控制和机床报警处理等。由于PLC在数控机床中的特殊应用，FANUC系统中将这一功能模块称为可编程机床控制器(PMC).4.1.1数控机床PLC的形式与功能现代数控机床均采用可编程控制器PLC来实现对加工过程的数字控制和顺序控制。返回下一页4.1数控机床PLC简介PLC是介于CNC系统和机床之间的中间环节，根据输入的离散信息，在内部字成逻辑计算并字成输出功能1.数控机床PLC的形式数控机床用PLC可分为两类。一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型PLC，另一类是输入/输出接口技术规范、输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的独立型PLC.(1)内装型PLC内装型PLC从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT(机床侧)则通过CNC输入/输出接口电路实现信号传送，如图4-1所示.返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介内装型PLC的特点如下。①内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般作为一种基本的功能提供给用户。②内装型PLC的性能指标(如输入/输出点数、程序最大步数、每步执行时间、程序扫描时间、功能指令数日等)是根据所从属的CNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。其硬件和软件部分是被作为CNC系统的基本功能或附加功能与CNC系统统一设计制造的。因此系统硬件和软件整体结构十分紧凑,PLC所具有的功能针对性强，技术指标较合理、实用，适用于单台数控机床及加工中心等场合。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介③在系统的结构上，内装型PLC可与CNC共用CPU，也可单独使用一个CPU；内装型PLC一般单独制成一块附加板，插装到CNC主板的插座上，不单独配备I/O接口，而是使用CNC系统本身的I/O接口；PLC控制部分及部分I/O电路所用电源(一般是输入口电源，而输出口电源是另配的)由CNC装置提供，不另备电源。④采用内装型PLC结构，CNC系统可以具有某些高级的控制功能，如梯形图编辑和传送功能等。(2)独立型PLC独立型PLC是独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置，采用独立型PLC的数控机床系统框图，如图4-2所示。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介独立型PLC的特点如下：①独立型PLC具有完备的硬件和软件功能。②独立型PLC在数控机床的应用中一般采用中型或大型PLC，I/O点数一般在200点以上，所以多采用积木式模块化结构，具有安装方便、功能易于扩展和变更等优点。③独立型PLC的输入、输出点数可以通过输入、输出模块的增减灵活配置。有的独立型PLC还可通过多个远程终端连接器构成有大量输入、输出点的网络，以实现大范围的集中控制。2.数控机床PLC的功能PLC在现代数控系统中有着重要的作用，综合来看主要有以下几个方面的功能返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(1)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PLC，以控制数控系统的运行。(2)机床外部开关输入信号控制将机床侧的开关信号送入PLC，经逻辑运算后，输出给控制对象。这些控制开关包括各类按制开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等。

(3)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、润滑泵电动机及电磁制动器等进行控制。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(4)伺服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。(5)步及警处理控制PLC收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，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。(6)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。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。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(7)转换控制有些加工中心的主轴可以实现立/卧转换，当进行立/卧转换时，PLC完成的主要工作包括以容下内容。①切换主轴控制接触器。②通过PLC的内部功能，在线自动修改有关机床数据位。③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。不同厂家生产的数控系统中或同一厂家生产的不同数控系统中，PLC的具体功能与作用有着具体的区别，在进行数控系统故障诊断时一定要具体分析、具体对待。熟练掌握相应数控系统中PLC的功能、结构、连接线路与使用编程是进行数控系统故障诊断的基本要求之一。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介4.1.2数控机床PLC与外部信息的交换方式在分析PLC,CNC和机床各机械部件、机床辅助装置、强电线路之间关系时，常把数控机床分为NC侧和MT侧两大部分。NC侧包括CNC系统的硬件和软件以及与CNC系统连接的外围设备；MT侧包括机床操作面板、继电器线路、机床强电线路、机械部分、液压、气动、冷却、润滑等辅助装置等。PLC处于CNC和MT之间，对NC侧和MT侧的输入、输出信号进行处理。相对于PLC,CNC和机床就称为外部信息，PLC，CNC和机床三者之间的信息交换可以通过以下4种方式来实现，如图4-3所示。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(1)机床至PLC机床侧的开关量信号(机床操作面板上各种开关、按钮等信息)通过I/O单元接口输入至PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。例如在SINUMERIK810数控系统中，机床侧的某一开关信号通过I/O端子板输入至I/O模块中，设该开关信号用I10.2来定义，在软键功能DIAGNOSIS的PLCSTATUS状态下，通过观察IB10的第2位“0”或"1”来获知该开关信号是否有效。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(2)PLC至机床PLC控制机床的信号(控制机床的执行元件如电磁阀、继电器、接触器以及确保机床各运动部件状态信号和故障指示信号等)通过PLC的开关量输出接口送到机床，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。例如在SINUMERIK810数控系统中，机床某电磁阀的动作由PLC的输出信号来控制，设该信号用Q1.4来定义。该信号通过I/O模块和I/O端子板输出至中间继电器线圈，继电器的触点又使电磁阀的线圈得电，从而控制电磁阀的动作。同样，Q1.4信号可在PLCSTATUS状态下，通过观察QB1的第4位“0”或“1”来获知该输出信号是否有效。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(3)CNC至PLCCNC送至PLC的信息(M,S,T等功能代码)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。例如数控指令的M,S,T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中，如在SINUMERIK810数控系统中，M03指令经译码后，送入FY27.3寄存器中。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介(4)PLC至CNCPLC送至CNC的信息(M,S,T功能应答信号及各坐标轴的基准点信号、机床运动部件的状态和故障等信息)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，例如在SINUMERIK810数控系统中，Q108.5为PLC至CNC的进给使能信号。返回下一页上一页4.1数控机床PLC简介4.1.3数控机床PLC输入/输出元件图4-4所示为内装式PLC输入/输出元件及连接方式。输入端子板的作用是将机床外部开关的端子连接转换成I/O模块的针型插座连接，从而使外部控制信号输入至PLC中；同样，输出端子板的作用是将PLC的输出信号经针型插座转换成外部执行元件的端子连接。每个接线端子的编号与针型插座的针脚编号相对应，从而使每个输入/输出信号在PLC中均有规定的地址，输入元件有控制开关、行程开关、接近开关、压力开关、温控开关等，输出元件有指示灯、中间继电器、电磁阀、电磁制动器等。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断4.2.1数控机床PLC故障检测的思路在数控机床上出现与PLC有关的故障时，一般采用的故障检测思路如下：①首先确认PLC的运行状态，判断是自动运行方式还是停止方式。②在PLC正常运行的情况下，分析与PLC相关的故障时，应先定位不正常的输出结果，然后根据输出结果开始查找故障。③大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC某些部分控制的动作正常，就不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断④硬件故障多于软件故障，例如，当程序执行M07(冷却液开)，而机床无此动作时，大多是外部信号不满足，或执行元件故障，而不是CNC与PLC接口信号的故障。4.2.2数控机床PLC故障的表现形式引起数控机床故障的原因很多，不仅有机械方面或电气方面单独作用的原因，也有机械和电气共同作用的原因，因此，数控机床PLC故障的表现形式及故障现象是多种多样的。当数控机床出现有关PLC方面的故障时，一般有3种表现形式。①通过CNC报警可直接找到故障的原因。②虽有CNC故障显示，但不能反映故障的真正原因。③有故障但没有任何提示。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断对于第一种情况，可以根据《数控机床维修说明书》中有关报警故障的提示进行分析判断，一般都能确定故障产生的原因。对于后两种情况，可以利用数控系统的自诊断功能，根据PLC的梯形图和输入/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法。与PLC有关的故障可分为输入信号故障和输出信号故障。当输入信号没有或逻辑条件不满足时，PLC就不能正确执行相应的动作。一般出现故障时，可能是输入信号的某一个条件不满足，同时出现多个条件不能满足的可能性比较小。可根据梯形图分析输入信号无效的原因，顺着这条线索找下去，就能发现故障产生的原因。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断输出信号方面的故障主要是控制元件或执行元件故障，一般情况下经常有机械动作的零件损坏，如接触器触头机构不灵活导致触点接触不良，电磁阀体内有异物导致阀芯堵塞，传动器件移动不到位等。若执行机构出现故障，造成顺序控制的下一个动作输入条件不能满足，顺序控制就不能正常进行。对于大多数数控系统，可通过系统操作面板可观察输入/输出状态信息，根据梯形图分析和判断故障。4.2.3数控机床PLC故障诊断的方法利用PLC进行故障诊断，维修入员应充分利用数控系统的报警显示信息，根据控制对象的工作原理，结合PLC梯形图分析控制对象动作的逻辑关系，通过查询PLC的I/O接口状态，分析故障产生的原因，判断故障发生的部位，做到快速准确返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断地排除故障。常用的PLC故障诊断的方法有以下几种。1.根据故障号诊断故障现代数控系统有丰富的自诊断功能，能够在显示器上显示故障的报警信息，为维修人员提供各种机床状态信息，充分利用这些状态信息，就能迅速排除故障。要求维修人员掌握数控维修手册中故障信息代码的含义，能够根据报警信息确定故障发生的部位。【例4-1】某立式加工中心自动换刀系统，在执行换刀指令时不动作，机械臂停在行程中间位置，CRT显示报警号。故障原因分析：根据报警号查维修手册，可知该报警号表示换刀系统机械臂位置检测开关信号为“0"，及“刀库换刀位置错误”。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断根据报警内容，可诊断故障发生在换刀装置和刀库两部分，由于相应的位置检测开关无信号送至PLI.的输入接口，从而导致机床中断换刀。造成开关无信号输出的原因有两个：由于液压或机械上的原因造成动作不到位而使开关得不到感应；电感式接近开关失灵。故障处理：①首先检查刀库中的接近开关，用一薄铁片去感应开关，以排除刀库部分接近开关失灵的可能性；接着检查换刀装置机械臂中的两个接近开关，一个是“臂移出”开关SQ21，另一个是“臂缩回”开关SQ22。由于机械臂停在行程中间位置上，因此这两个开关输出信号均为“0"，经测试，两个开关均正常。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断②机械装置检查：“臂缩回”的动作是由电磁阀YV21控制的，手动操作电磁阀YV21，把机械臂退回至“臂缩回”位置，机床恢复正常。这说明手控电磁阀能使换刀装置定位，从而排除了液压或机械上阻滞造成换刀系统不到位的可能性。由以上分析可知，PLC的输入信号正常，输出动作执行无误，问题在于PLC内部或操作不当。经操作观察，两次换刀时间的间隔小于PLC所规定的要求，从而造成PLC程序执行错误引起故障。对于只有报警号而无报警信息的报警，必须检查数据位，并与正常情况下的数据相比较，明确该数据位所表示的含义，以采取相应的措施。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断2.根据动作顺序诊断故障数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作都是按照一定的顺序来完成的，因此，观察机械装置的运动过程，比较正常和故障时的情况，就可以发现疑点，诊断出故障的原因。【例4-2】图4-5为某立式加工中心自动换刀控制示意图。在自动换刀过程中出现换刀臂平移至C点时，无拔刀动作。故障分析与处理。ATC动作的起始状态是：主轴装有交换的旧刀具；换刀臂在B点位置；换刀臂在上部位置；刀库已将要交换的新刀具定位。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断自动换刀的顺序为：换刀臂左移(B->A)一换刀臂下降(从刀库拔刀)一换刀臂右移(A->B)一换刀臂上升一换刀臂右移(B-(‘，抓住主轴中刀具)一主轴液压缸下降(松刀)一换刀臂下降(从主轴拔刀)一换刀臂旋转1800(两刀具交换位置)一换刀臂上升(装刀)一主轴液压缸上升(抓刀)一换刀臂左移((’->B)一刀库转动(找出旧刀具位置)一换刀臂左移(B->A，返回旧刀具给刀库)一换刀臂右移(A->B)一刀库转动(找下把刀具)。换刀臂平移至C点位置时，无拔刀动作，分析原因，有以下几种可能。

1)SQ2无信号，使松刀电磁阀YV2未励磁，主轴仍处于抓刀状态，换刀臂不能下移。②松刀接近开关SQ4无信号，则换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断③电磁阀有故障，即使给予信号也不能动作。逐步检查，发现SQ4未发出信号，进一步对SQ4进行检查，发现感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。

3.根据控制对象的工作原理诊断故障数控机床的PLC程序是按照控制对象的工作原理来设计的，通过对控制对象工作原理的分析并结合PLC的I/O状态来判断，是诊断故障很有效的方法。【例4-3】配备FANUCOT系统的某数控车床，其尾座套筒的PLC输入开关如图4-6所示，尾座套筒液压系统如图4-7所示。当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报警。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断故障分析。在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏向前开关输入X04.2为+1；，尾座套筒转换开关输入X17.3为“1”，润滑油供给正常使液位开关输入X17.6为“1”0调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时，电磁阀YV4.1也得电，这说明系统PLC的输入/输出状态均正常。然后分析尾座套筒液压系统，当电磁阀YV4.1通电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油。由于单向阀的作用，尾座套筒向前时油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2应该为“0"。但检查实际系统时PLC输入信号X00.2也为“1"，说明压力继电器有问题，其触点开关损坏。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断故障原因：因压力继电器SP4.1触点开关损坏，油压信号无法接通，从而造成PLC输入信号为“0"，故系统认为尾座套筒未顶紧而产生报警。解决方法：更换新的压力继电器，调整触点压力，使其在向前脚踏开关动作后接通并保持到压力取消，故障排除。4.根据PLC的I/O状态诊断故障在数控机床中，输入/输出信号的传递，一般都要通过PLC的I/O接口来实现，因此，许多故障都会在PLC的I/O接口这个通道上反映出来。数控机床的这种特点为故障诊断提供了方便，只要不是数控系统硬件故障，就不必查看梯形图和有关电路图，而直接通过查询PLC的I/O接口状态找出故障原因。这里关键是要熟悉有关控制对象的PLC的I/O接口的通常状态和故障状态。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断【例4-4】某一配备SIN810系统的数控车床在自动加工时，发现没有切削液喷淋。故障分析与检查：在手动操作状态下，用手动按钮控制也没有切削液喷淋。根据机床控制原理(如图4-8所示)，机床的切削液喷淋是通过PLC输出Q6.2控制切削液电动机的，切削液电动机带动冷却泵工作，产生流量和压力，进行喷淋。为了诊断故障，首先手动启动切削液电动机，利用系统DIAGNOSIS功能检查PLC输出Q6.2的状态，如图4-9所示，发现“1”没有问题，接着检查K62也吸合了。因此怀疑切削液电动机有问题，对切削液电动机进行检查，发现地线圈绕组已经烧坏。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断5.通过PLC梯形图诊断故障根据PLC的梯形图分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。用这种方法诊断机床故障首先应该搞清机床的工作原理、动作顺序和连锁关系，然后利用CNC系统的自诊断功能或通过机外编程器，根据PLC梯形图查看相关的输入/输出及标志位，从而确认故障原因。【例4-5】某卧式加工中心出现回转工作台不旋转的故障。故障原因分析：根据故障现象，用机外编程器调出有关回转工作台的梯形图，如图4-10所示。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断根据回转工作台的工作原理，旋转时首先将工作台气动浮起，然后才能旋转，气动电磁阀YV12受PLC输出Q1.2的控制。因加工工艺要求，只有当两个工位的分度头都在起始位置，回转工作台才能满足旋转的条件，I9.7，I10.6检测信号反映两个工位的分度头是否在起始位置。正常情况下，两者应该同步，F122.3是分度头到位标志。从PLC的PB20.10中观察，由于F97.0未闭合，导致Q1.2无输出，电磁阀YV12不得电。继续观察PB20.9，发现F120.6未闭合，导致F97.0低电平。向下检查PB20.7,F120.4未闭合引起F120.6未闭合。继续跟踪PB20.3，F120.3未闭合引起F120.4未闭合。向下检查FB20.2，由于F122.3没有动作，导致F120.3未闭合。观察PB21.4，发现I9.7，I10.6状态总是相反，故F122.3总是“0”。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断故障诊断结论：两个工位分度头不同步。处理方法如下：①检查两个工位分度头的机械装置是否错位。②检查检测开关19.7，110.6是否发生偏移。6.动态跟踪梯形图诊断故障有些PLC发生故障时，查看输入/输出及标志状态均为正常，此时必须通过PLC动态跟踪，实时观察输入/输出及标志状态的瞬间变化，根据PLC的动作原理做出诊断。【例4-6】图4-11所示为配备SINUMERIK810数控系统的双工位、双主轴数控机床，在AUTOMATIC方式下运行，工件在1工位加工完，2工位主轴还没有退到位且旋转工作台正要旋转时，2工位主轴停转，自动循环中断，出现报警且报警内容表示2工位主轴速度不正常。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断两个主轴分别由B1，B2两个传感器来检测转速，通过对主轴传动系统的检查，没有发现问题。用机外编程器观察梯形图的状态，如图4-12所示。图4-12中F112.0为2工位主轴启动标志位，F111.7为2工位主轴启动条件，Q32.0为2工位主轴启动输出，121.1为2工位主轴刀具卡紧检测输入，F115.1为2位刀具卡紧标志位。在编程器上观察梯形图的状态，出现故障时，F112.0和Q32.0状态都为“0”,因此主轴停转，而F112.0为“0”是由于B1，B2检测主轴速度不正常所致。动态观察Q32.0的变化，发现故障没有出现时，F112.0和F111.7都闭合，而当出现故障时，F111.7瞬间断开，之后又马上闭合；Q32.0随F111.7瞬间断开其状态变为+0；，在F111.7闭合的同时，F112.0的状态也变成“0”；这样Q32.0的状态保持为“0"，主轴停转。B1，B2由于Q32.0随F111.7瞬间断开测得速度不正常，而使F112.0状态返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断变为“0”。主轴启动的条件F111.7受多方面因素的制约，从梯形图上观察，发现F111.6的瞬间变“0”引起F111.7的变化，向下检查梯形图PB8.3，发现刀具卡紧标志F115.1瞬问变“0”，促使F111.6发生变化；继续跟踪梯形图PB13.7，观察发现，在出现故障时，I21.1瞬I司断开，使F115.1瞬I司变“0”，最后使主轴停转。I21.1是刀具液压卡紧压力检测开关信号，它的断开表示刀具卡紧力不够，由此诊断故障的根本原因是刀具液压卡紧力波动，调整液压使之正常，故障排除。综上所述，PLC故障诊断的关键如下：①要了解数控机床各组成部分检测开关的安装位置，如加工中心的刀库、机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关、接近开关和压力开关等，弄清检测开关作为PLC输入信号的标志。返回下一页上一页4.2数控机床PLC的故障诊断②了解执行机构的动作顺序，如液压缸、汽缸的电磁换向阀等，弄清对应的PLC输出信号标志。③了解各种条件标志，如启动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号。④借助必要的诊断功能，必要时用编程器跟踪梯形图的动态变化，搞清故障的原因，根据机床的工作原理做出诊断。因此，要注意资料的保存，做好故障现象及诊断记录，为以后的故障诊断提供数据，提高故障诊断的效率。当然，故障诊断的方法不是单一的，有时要用几种方法综合诊断，以得到正确的诊断结果。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用4.3.1FANUC系统PMC简介PLC在FANUC系统中称为可编程机床控制器(PMC，通过PMC可以实现对FANUC系统的伺服电动机和主轴电动机的动作部分及辅助电气部分进行控制。图4-13为FANUC系统信息交换示意图。1.PMC程序编写PMC程序时，通常有两种方式：一种是使用助记符语言；另一种是使用梯形图(LADDER)符号。梯形图以其易于理解、方便阅读、编程方便，以及不需要学习PMC指令的优点，成为编制PMC程序的首选方式。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用PMC程序的执行可以总结为：从上到下，由左到右，顺序执行，循环往复，即从梯形图的开头执行直到梯形图结束，再次回到梯形图的开头执行，是一个顺序循环的执行过程。图4-14所示为PMC程序的执行过程。PMC程序一般由第一级程序、第二级程序及若干个子程序组成，如图4-15所示。在PMC程序中使用子程序的结构形式主要是做到结构化程序设计，以便日后查找、调用和管理。将每一个功能类别的程序归类到每一个子程序中，也就相当于将不同类型的文件归类到不同的文件夹中。使用子程序的结构增强了程序的可读性，当程序运行出现错误时，易于找出原因。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用一般数控机床的PLC程序的处理时间为几十毫秒至上百毫秒，对于绝大多数信号而言，这个速度已足够了。但有些信号(如脉冲信号)要求迅速响应，为适应不同控制信号对响应速度的不同要求，第一级程序仅处理短脉冲信号，如急停、各进给坐标轴超程、机床互锁信号、返回参考点减速、跳步、进给暂停信号等。第一级程序每8ms执行一次。在向CNC的调试RAM中传送程序时，第二级程序被分割，第一级程序的执行将决定如何分割第二级程序，若第二级程序的分割数为n，则顺序程序的执行顺序如图4-16所示。可见，当第二级程序的分割数为n时，一个循环的执行时间为8nms，第一级程序每8ms执行一次，第二级程序每8xnms执行一次。如果第一级程序的步数增加，那么在8ms内第二级程序动作的步数就相应减少，分割数变多，整个程序的执行时间将变长。因此第一级程序应编得尽可能短。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用

2.PMC地址PMC顺序程序的地址表明了信号的位置。这些地址包括对机床的输入/输出信号和对CNC的输入/输出信号、内部继电器、计数器、保持型继电器、数据表等。每一地址由地址号(每8个信号)和位号(0一7)组成。可在符号表中输入数据，表明信号名称与地址之间的关系。地址有X,Y,F,G,R,D等，不同类别地址符号也不相同。其格式如图4-17所示。4.3.2数控机床PMC屏幕画面功能FANUC0i系统提供了强大的系统功能，用于PMC程序的编辑、监控及诊断，帮助调试及维修人员快速、准确地查找故障原因。掌握通过PMC进行故障诊断，首先应了解如何使用PMC屏幕画面功能，结合状态监控及诊断功能进行故障排除。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用下面介绍FANUC0i系统PMC的画面功能及具体操作。首先按下系统功能键【SYSTEM】进入图4-18画面，然后按PMC键，进入PMC画面，如图4-19所示。

1.实时梯形图画面按下图4-19中的【PMCLAD】键，即进入实时梯形图画面，如图4-20所示。显示各触点、线圈等的状态，接通的触点、线圈用粗线显示，未接通的则用细线显示。通过此画面，可以进行实时监控PMC与CNC、机床之间各个信号的状态，以及对梯形图运行结果的影响，从而帮助维修人员分析、判断数控机床故障的原因。2.系统梯形图的诊断画面按下图4-19中的【PMCDGN】键，显示图4-21所示的系统PMC诊断画面。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用3.PMC状态画面按下【STATUS】键，显示图4-22所示的系统PMC信号状态画面。

4.PMC参数画面按下图4-19中的【PMCPRM】键，即进入参数设定面面，如图4-23所示。按下【TIMER】对可变定时器时间进行设定，按下【COUNTR】对计时器的一系列参数进行设定，按下【KEEPRL】对保持型继电器参数进行设定，按下【DATA】对数据表进行设定。

5.系统诊断功能画面按下图4-18中的【DGNOS】键，显示图4-24所示的系统诊断功能画面。不同诊断号代表不同的含义，如表4-1所示。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用4.3.3PMC在数控机床中的应用实例1.数控机床工作状态开关PMC控制1)系统的工作状态①编辑状态(EDIT)。在此状态下，编辑存储到CNC内存中的加工程序文件。编辑操作包括插入、修改、删除和字的替换。编辑操作还包括删除整个程序和自动插入顺序号。扩展程序编辑功能包括复制、移动和程序的合开。②存储运行状态(MEM)，又称自动运行状态(AUTO)。在此状态下，系统运行的加工程序为系统存储器内的程序。当选择了这些程序中的一个并按下机床操作面板上的循环启动按钮后，启动自动运行，并且循环启动灯点亮。存储器运行在自动运行中，当机床操作面板上的进给暂停按钮被按下后，自动运行被临时中止。当再次按下循环启动按钮后，自动运行又重新进行。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用③手动数据输入状态(MDI)。在此状态下，通过MDI面板可以编制最多10行的程序并被执行，程序格式和通常程序一样。MDI运行适用于简单的测试操作，在此状态下还可以进行系统参数和各种补偿值的修改和设定。④手轮进给状态(HND)。在此状态下，刀具可以通过旋转机床操作面板上的手摇脉冲生器微量移动，使用手轮进给轴选择开关选择要移动的轴。手摇脉冲发生器旋转一个刻度时刀具移动的最小距离与最小输入增量相等。手摇脉冲发生器旋转一个刻度时刀具移动的距离可以放大1倍、10倍、100倍或1000倍最小输入增量(通过手轮倍率开关选择)。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用⑤手动连续进给状态(JOG)。在此状态下，持续按下操作面板上的进给轴及其方向选择开关，会使刀具沿着所选方向连续移动。手动连续进给最大速度由系统参数设定，进给速度可以通过倍率开关进行调整。按下快速移动开关会使刀具快速移动(由系统参数设定)，而不管JOG倍率开关的位置如何，该功能叫做手动快速移动。⑥机床返回参考点(RAF)，即确定机床零点状态(SRN)。在此状态下，可以实现手动返回机床参考点的操作。通过返回机床参考点操作，系统确定机床零点的位置。⑦DNC运行状态(RMT)

在此状态下，可以通过阅读机(加工纸带程序)或RS-2犯通信口与计算机进行通信，实现数控机床的在线加工。DNC加工时，系统运行的程序是系统缓冲区的程序，不占系统的内存空间，是日前数控机床的基本配置。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用常用工作状态开关的操作面板如图4-25所示2)系统工作状态信号系统的工作状态是由系统的PMC信号通过梯形图指定CNC的状态。系统工作状态与信号的组合如表4-2所示。表4-2中的“1"表示信号接通，y；表示信号断开。3)系统工作状态的PMC控制下面以FANUC16/18/21/0iA系统或FANUC16i/18i/21i/0iB/0iC系统为例，且机床操作面板采用标准操作面板，设计PMC梯形图，如图4-26所示。状态开关信号的输入/输出地址是由系统I/OLink模块进行分配的。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用编辑状态：输入信号(面板操作开关)地址为X4.1，输出信号(指示灯)地址为Y4.1。存储运行(又称自动运行)：输入信号(面板操作开关)地址为X4.0，输出信号(指示灯)地址为Y4.0。远程运行(又称DNC：输入信号(面板操作开关)地址为X4.3，输出信号(指示灯)地址为Y4.3。手轮进给(又称手摇脉冲进给)：输入信号(面板操作开关)地址为Y4.0。手动数据输入：输入信号(面板操作开关)地址为X4.2，输出信号(指示灯)地址为Y4.2。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用手动连续进给(又称点动进给)：输入信号(面板操作开关)地址为X6.5，输出信号(指示灯)地址为Y6.5。返回参考点(又称回零)：输入信号(面板操作开关)地址为X6.4，输出信号(指示灯)地址为Y6.4。信号F3.6表示系统处于编辑状态，信号F3.5表示系统处于自动运行状态，信号F3.3表示系统处于手动数据输入状态，信号F3.4表示系统处于DNC状态，信号F3.2表示系统处于手动连续进给状态，信号F3.1表示系统处于手轮控制状态，信号F4.5表示系统处于返回参考点状态。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用

2.数控机床加工程序功能开关PMC控制1)数控机床加工程序功能开关的用途及标准操作面板(1)机床锁住在自动运行状态下，按下机床操作面板上的机床锁住开关，执行循环启动时，刀具不移动，但是显示器上每个轴运动的位移在变化，就像刀具在运动一样。系统有两种类型的机床锁住：所有轴的锁住(停止沿所有轴的运动)和指定轴的锁住(如立式数控铣床或立式加工中心是Z轴锁住)。在机床锁住的状态下，可以执行M,S,T指令。FANUC0C/0D系统的机床所有轴锁住信号(MLK)为0117.1，机床每个轴锁住信号(MLK1一MLK4)为0128.0，0128.1，0128.2，0128.3。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用机床所有锁住状态信号(MMLK)为F176.6.FANUC0i系统的机床所有轴锁住信号(MLK)为G44.1，机床每个轴锁住信号(MLK1-MLK4)为0108.0,0108.1,0108.2,0108.3。机床所有轴锁住状态信号(MMLK)为F4.t。(2)程序辅助功能的锁住程序运行时，禁止执行M,S,T指令。这些指令一般与机床锁住功能一起使用，用于检查程序是否编制正确。M00,M01,M02,M30,M98和M99指令即使在辅助功能锁住的状态下也能执行。FANUC0C/0D系统的辅助功能锁住信号(AFL为0103.7，FANUC0i系统的辅助功能锁住信号(AFL)为G5.6。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(3)程序的空运转在自动运行状态下，按下机床操作面板上的空运行开关，刀具按参数(各轴快移速度)中指定的速度移动，而与程序中指令的进给速度无关。快速移动倍率开关也可以用来更改机床的移动速度。该功能用来在机床不装工件时检查刀具的运动，或通过坐标值的偏移功能(车床是X轴坐标值的偏移、数控立式铣床或立式加工中心是Z轴坐标值的偏移)来检查刀具的运动。FANUC0C/0D系统的程序空运转信号(DRN)为10118.7，程序空运转状态信号(MDRN)为F176.7。FANUC0i系统的程序空运转信号(DRN)为G46.7，程序空运转状态信号(MDRN)为F2.7。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(4)程序单段运行按下单程序段方式开关进入单程序段工作方式。在单程序段方式下按下循环启动按钮后，刀具在执行完一段程序后停止。通过单段方式一段一段地执行程序，可仔细检查程序。FANUC0C/0D系统的程序单段信号(SBK)为0116.1,程序单段状态信号(MSBK)为F176.5。FANUC0i系统的程序单段信号(SBK)为G46.1，程序单段状态信号(MSBK)为F4.3。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用

(5)程序再启运行该功能用于指定刀具断裂或者公休后重新启动程序时，将要启动程序段的顺序号，从该段程序重新启动机床，也可用于高速程序检查。程序的重新启动有两种方法：P型和Q型(由系统参数设定)。P型操作可以在任意地方重新启动，这种方法用于刀具破裂时的重新启动；执行Q型操作时，重新启动之前刀具必须移动到程序的起始点(加工起始点)。FANUC0C/0D系统的程序再启动信号(SRN)为0130.0，程序再启动状态信号(SRNMV)为F188.4。FANUC0i系统的程序再启动信号(SRN)为G6.0，程序再启动状态信号(SRNMV)为F2.4。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(6)程序段跳过在自动运行状态下，当操作面板上的程序段选择跳过开关接通时，有斜杠(/)的程序段将被忽略。FANUC0C/0D系统的程序段跳过信号(BDT1)为0116.0,程序段跳过状态信号(MBDT1)为F176.4.FANUC0i系统的程序段跳过信号(BDTl)为G44.0，程序段跳过状态信号(MBDT1)为F4.0。(7)程序选择停在自动运行时，当加工程序执行到M01指令的程序段后也会停止。这个代码仅在操作面板上的选择停止开关处于通的状态下有效。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(8)程序循环启动运行在存储器方式(MEM)，DNC运行方式(RMT)或手动数据输入方式(MDI)下，若按下循环启动开关，则CNC进入自动运行状态并开始运行，同时机床上的循环启动灯点亮。系统循环启动信号为下降沿触发(信号ST从1变。)。FANUC0C/0D系统的循环启动信号ST为0120.2，循环启动状态信号(STL)为F148.5.FANUC16/18/21/0iA系统和FANUC0i系统的循环启动信号(ST)为G7.2，循环启动状态信号(STL)为F0.5.返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(9)程序进给暂停自动运行期间按下进给暂停开关时，CNC进入暂停状态并且停止运行，同时，循环启动灯灭。再重新启动自动运行时，需按下循环启动按钮开关。FANUC0C/0D系统的进给暂停信号(*SP)为0121.5，进给暂停状态信号(SPL)为F148.40FANUC0i系统的进给暂停信号(*SP)为G8.5，进给暂停状态信号(SPL)为F0.4数控机床操作面板上的加工程序功能开关如图4-27所示。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用2)数控机床加工程序功能开关的PMC控制输入/输出信号地址通过系统的I/OLink模块进行地址的分配。程序循环启动按钮的输入地址为X6.1，程序循环启动指示灯的输出地址为Y6.0.程序进给保持按钮的输入地址为X6.0,程序进给保持指示灯的输出地址为Y6.0。机床锁住按钮的输入地址为X5.1，机床锁住指示灯的输出地址为Y5.10程序单段按钮的输入地址为X4.4，程序单段指示灯的输出地址为Y4.40程序段跳过按钮的输入地址为X4.5,程序段跳过指示灯的输出地址为Y4.5.程序再启按钮的输入地址为X5.0,程序再启指示灯的输出地址为Y5.0.程序空运行按钮的输入地址为X5.2,程序空运行指示灯的输出地址为Y5.2。程序辅助功能锁住按钮的输入地址为X5.3,程序辅助功能锁住指示灯的输出地址为Y5.3。程序选择停按钮的输入返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用地址为X4.6，程序选择停指示灯的输出地址为Y4.6。如图4-28所示，循环启动按钮开关按下(X6.1为1)时，系统循环启动信号G7.2为1，当松开循环启动按钮(X6.0为0)时，系统循环启动信号由1变成0(信号的下降沿)，系统执行自动加工，同时系统的循环启动状态信号F0.5为t。程序自动运行过程中，按下进给暂停按钮(X6.0常闭点断开)，系统进给暂停信号G8.5为0,程序停止运行，同时系统进给暂停状态信号F0.4为1，当系统暂停状态信号为1时，系统的循环启动状态信号为0。机床锁住、程序单段、程序段跳过、程序再启、程序空运行、辅助功能锁住及程序选择停功能开关的PMC控制逻辑关系是相同的，只是信号的地址不同。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用下面以机床锁住功能开关为例，分析程序功能开关的PMC具体控制过程。当机床锁住功能开关X5.1按下，通过继电器8200.0和8200.1获得一个扫描周期的脉冲信号(8200.0)时，继电器8200.0的常开点闭合，机床锁住信号G44.1和机床锁住状态指示灯Y5.1为1并自保(松开机床锁住按钮时信号维持1不变)。当再次按下机床锁住按钮时，通过继电器8200.0的常闭点拉断机床锁住状态信号G44.1的自保回路，机床解除轴锁住状态，松开按钮后，机床锁住状态信号G44.1保持不变，仍然维持0状态。3.数控机床倍率开关PMC控制1)数控机床面板上倍率开关的功能及信号地址返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(1)进给速度倍率信号通过进给倍率开关选择百分比(%)来增加或减少编程进给速度，一般用于程序检测。例如，当在程序中指定的进给速度为100mm/min时，将倍率设定为50%，使机床以50mm/min的速度移动。切削进给速度倍率信号共有8个二进制编码信号(倍率值在范围0%-254%内以1%为单位进行选择)，进给倍率信号为负逻辑信号，即为。有效。FANUC0i系统进给倍率信号地址为G120返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(2)主轴速度倍率信号主轴速度倍率信号使加工程序中指令的主轴速度‘乘以0%一254%的倍率。例如，当在程序中指定主轴速度为1000r/min时，将主轴倍率开关选择在50%，使主轴的实际转速为500r/min。但在进行攻丝循环加工或螺纹切削时，主轴倍率无效(强制为100%。主轴倍率值信号为8位二进制信号，倍率单位为1%，FANUC0i系统主轴速度倍率信号的地址为G30。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(3)快移速度倍率信号数控机床无论是自动运行快移速度还是手动快移速度都是在系统参数(如FANUC0i系统参数为1420)中设定各轴的快移速度(倍率100%的速度)，而无需在加工程序中指定。自动运行中的快速移动包括所有的快速移动，如固定循环定位、自动参考位置返回等，而不仅仅对移动指令G00有效。手动快速移动也包含了参考位置返回中的快速移动。通过快速移动倍率信号可为快速移动速度施加倍率，快速移动速度倍率为F0,25%，50%和100，其中F0由系统参数(如FANUC0i系统参数为1421)设定各轴固定进给速度。FANUC0i系统快移速度倍率信号地址为G14.0(ROV1)，G14.1(ROV2).图4-29所示为某数控机床操作面板上的倍率开关。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用

2)倍率开关的PMC控制下面以进给倍率为例，分析FANUC0i系统PMC控制过程。机床的进给倍率开关不仅控制自动运行(MEM，MDI，DNC)的进给速度的倍率(程序中进给速度的百分比)，而且同时控制点动连续进给(川(劝的速度(手动连续进给速度，单位为mm/min)。PMC控制梯形图如图4-30所示。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用倍率开关的输入信号地址为X40.0,X40.1,X40.2,X40.3,X40.4(以二进制代码形式组成21种状态)，通过逻辑与传输指令MOVE发送到继电器8100中。F3.2，F3.3，F3.4，F3.5分别为系统的点动连续进给、手动数据输入(MDI)、在线加工(DNC)及自动运行(MEM)状态信号，该类信号作为功能指令的选通条件。通过代码转换指令CODB把开关位置指定表格的数据转换成二进制数值分别传送到继电器R1.2(进给速度倍率),8104(点动连续进给速度)中。由于系统的进给速度倍率和点动进给速度信号(二进制代码)为负逻辑控制，因此再通过逻辑非指令NOT分别把继电器R102,R104数值转换后输送到系统进给速度倍率信号G12和系统点动连续进给速度信号G10中，从而完成系统PMC控制。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用4.数控机床润滑系统PMC控制数控机床润滑系统主要包括机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠及主轴箱等润滑，其形式有电动间歇润滑泵和定量式集中润滑等，其中电动间歇润滑泵用得较多，其润滑时间和每次的泵油量可根据要求进行调整或用参数设定。(1)数控机床润滑系统的电气控制要求①首次开机时，自动润滑15s(2.5s打油、2.5s关闭)。②机床运行时，达到润滑间隔固定时间(如30min)自动润滑一次，而且对于润滑间隔时间用户可以进行调整(通过PMC参数)。③加工过程中，操作者根据实际需要还可以进行手动润滑(通过机床操作面板的润滑手动开关控制)。④润滑泵电动机具有过载保护，当出现过载时，系统要有相应的报警信息。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用⑤润滑油箱油面低于极限时，系统要有报警提示(此时机床可以运行)。(2)润滑系统PMC控制润滑系统的电气控制原理图和PMC输入/输出信号接口如图4-31所示。QF7为润滑泵电动机的短路器，实现电动机的短路与过载保护，通过系统PMC控制输出继电器KA6，继电器KA6常开控制接触器KM6线圈，从而实现机床润滑自动控制。系统PMC输入/输出信号中，QF7为短路器的常开点，作为系统润滑泵过载与短路保护的输入信号；SL为润滑系统油面检测开关(润滑油面下限到位开关)，作为系统润滑油过低报警提示(需要添加润滑油)的输入信号；SBS为数控机床面板上的手动润滑开关，作为系统手动润滑的输入信号；返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用KA1为机床就绪继电器(如机床液压泵控制继电器)的常开点，作为系统机床就绪的输入信号；HL为机床润滑报警灯的输出信号。润滑系统PMC控制梯形图如图4-32所示。机床自动润滑时间和每次润滑的间歇时间由于不需要用户修改，因此系统PMC采用固定时间定时器12，13来控制每次润滑的间歇时间(2.5s打油、2.5s关闭)，固定定时器14来控制自动运行时的润滑时间(15s)，固定定时器巧用来控制机床首次开机的润滑时间(15s)。自动润滑的间隔时间根据机床实际加工情况不同，用户有时需要进行调整，所以自动润滑的间隔时间控制采用可变定时器，且采用两个可变定时器(TMR01和TMR02的串联，来扩大定时的时间。用户可通过PMC参数界面的定时器界面进行设定或修改，从而改变自动润滑的间隔时间。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用当机床首次开机时，机床准备就绪信号X16.7为1，启动机床润滑泵电动机(Y0.5输出)，同时启动固定定时器15。机床自动润滑15s(2.5s打油、2.5s关闭)后，固定定时器15的延时断开常闭点8526.6切断自动润滑回路，机床停止润滑，从而完成机床首次开机的自动润滑操作。机床运行过程中，通过可变定时器TMR01和TMR02设定的延时时间后，机床自动润滑一次，润滑的时间由固定定时器14设定(15s)，通过固定定时器14的延时断开常闭点8526.3切断运行润滑控制回路，从而完成一次机床运行时润滑的自动控制，机床周而复始地进行润滑。当润滑系统出现过载或短路故障时，通过输入信号X0.7切断润滑泵输出信号Y0.5,并发出润滑系统报警信息(#1007：润滑系统故障)。当润滑系统的油面下降到极限位置时，机床润滑系统报警灯闪亮，提示操作者需添加润滑油。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用5.数控机床辅助功能代码(M代码)PMC控制数控机床的辅助功能代码包括M代码,T代码及S代码。M代码用来指定主轴的正转、反转、主轴停止及主轴定向停止，冷却液的供给和关闭，工件或刀具的夹紧和松开，刀具自动更换等功能的控制。表4-3所示为国际标准M代码的功能。当然，机床厂家也根据机床具体控制情况编写了辅助功能M代码，如主轴换挡功能、工作台的交换功能等。1)M代码使用说明通常，在一个程序段中只能指定一个M代码。但是，在某些情况下，对某些类型的机床最多可指定3个M代码。在一个程序段中指定的多个M代码(最多3个，如FANUC0i系统参数3404#7设定为1)被同时输出到机床，这意味着与通常的1个程序段中仅有一个M指令相比，在加工中可实现较短的返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用循环时间。通过PMC的译码后(第1个、第2个、第3个M代码输出的信号地址是不同的)同时输出到机床侧执行。在一个程序段中同时指定了移动指令和辅助功能代码M码时，系统有两种处理情况：第一种是移动指令与M代码指令同时被执行，如G00X0Y0Z50.M035800，第二种是移动指令结束后才能执行M代码指令，如G01X100.Y50.F200M05。两种情况的具体控制选择是由系统编制M代码译码或执行M代码(PMC控制梯形图)时分配结束信号(DEN)决定的。即使机床辅助功能锁住信号(AFL)有效，辅助功能M00，M01，M02和M30也可执行，所有的代码信号、选通信号和译码信号按正常方式输出。辅助功能M98和M99仍按正常方式执行，但不输出在控制单元中执行的结果。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用2)M代码控制时序如图4-33所示为M代码控制时序图。系统读到程序中的M码指令时，就输出M代码指令的信息，FANUC0C/0D系统M代码信息输出地址为F151(两位BCD代码)，FANUC16/18/21/0i系统M代码信息输出地址为F10一F13(4个字节二进制代码)。通过系统读M代码的延时时间TMF(系统参数设定，标准设定时间为16ms)后，系统输出M代码选通信号MF,FANUC0C/0D系统M代码选通信号为F150.0，FANUC16/18/21/0i系统M代码选通信号为F7.0。当系统PMC接收到M代码选通信号(MT)后，执行PMC译码指令(DEC,DECB)，把系统的M代码信息译成某继电器为1(开关信号)，通过是否加入分配结束信号(DEN)实现移动指令和M代码是否同时执行。FANUC0C/0D系统分配结束信号(DEN)为F149.3，FANUC16/18/21/0i系统分配结束信号返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用(DEN)为F1.3.M功能执行结束后，把辅助功能结束信号(FIN)送到CNC系统中，FANUC0C/0D系统辅助功能结束信号(FIN)为(；120.3，FANUC16/18/21/0i系统辅助功能结束信号(FIN)为G4.3。当系统接收到PMC发出的辅助功能结束信号(FIN)后，经过辅助功能结束延时时间TFIN(系统参数设定，标准设定时间为16ms)，切断系统M代码选通信号MF。当系统M代码选通信号MF断开后，切断系统辅助功能结束信号FIN，然后系统切断M代码指令输出信息信号，系统准备读取下一条M代码指令信息。3)M代码PMC控制图4-34所示为某采用FANUC0i系统的数控铣床的M码辅助功能执行的PMC控制。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用二进制译码指令DECB把程序中的M码指令信息(F10)转换成开关量控制，程序执行到M00时，R0.0为1；程序执行到M01时，R0.1为1；程序执行到M02时，R0.2为1；程序执行到M03时，R0.3为1；程序执行到M04时，R0.4为1；程序执行到M05时，R0.5为1；程序执行到M08时，R1.0为1；程序执行到M09时，R1.1为to670.5为串行数字主轴正转控制信号，G70.4为串行数字主轴反转控制信号，F0.7为系统自动运行状态信号(系统在MEM，MDI，DNC状态)，Fl.1为系统复位信号。当系统在自动运行时，程序执行到M03或M04主轴按给定的速度正转或反转，程序执行到M05或系统复位(包括程序的M02，M30代码)时，主轴停止旋转。在执行M05时，加入了系统分配结束信号F1.3，如果移动指令和M05在同一程序段中，保证执行完移动指令后执行M05指令，进给结束后主轴电动机才停止。当程序执行到M08时，通过输出信号Y2.0控制冷却返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用泵电动机打开机床冷却液，程序执行到M09时，关断机床冷却液，同理，执行M09时也需要加入系统分配结束信号F1.3。当程序执行到M02或M30时，系统外部复位信号G4.3为1，停止程序运行并返回到程序的开头。当程序执行到M00或M01同时选择停输出信号Y2.2为1)时，系统执行程序单段运行(G46.1为1)。图4-34中F45.3为主轴速度到达信号，F45.1为主轴速度为零的信号，8100.0为M码完成信号，8100.1为T码完成信号。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用6.数控车床自动换刀PMC控制数控车床应用最多的是转塔式刀架(又称电动刀塔)。转塔式刀架是用转塔头刀座安装或夹持各种不同用途的刀具，通过转塔的旋转分度定位来实现机床的换刀动作。下面以常州电动刀架BWD40-1为例，分析数控车床自动换刀的PMC控制过程(系统采用FANUC0iTB).

常州BWD40-1电动刀塔为6工位，采用蜗杆蜗轮传动，定位销进行粗定位，端齿啮合进行精定位。通过电动机正转实现松开刀塔并进行分度，电动机反转进行锁紧并定位，电动机的正反转由接触器KM3，KM4控制，刀塔的松开和锁紧靠微动行程开关SQ进行检测。电动刀塔的分度由刀塔主轴后端安装的角度编码器进行检测和控制。具体控制电路如图4-35所示。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用对BWD40-1电动刀塔PMC控制的要求如下。①机床接收到换刀指令(程序的T码指令)后，转塔电动机正转进行松开并分度控制，分度过程中要有转位时间的检测，检测时间设定为10s，每次分度时间超过10s系统就会发出转塔分度故障报警。②转塔进行分度并到位后，通过电动机反转进行转塔的锁紧和定位控制，为了防止反转时间过长导致电动机过热，要求转塔电动机反转控制时间不得超过0.7s。③转塔电动机正反转控制过程中，还要求有正转停止延时时间控制和反转开始的延时时间控制。返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用④自动换刀指令执行后，要进行转塔锁紧到位信号的检测，只有检测到该信号，才能完成T码功能结束。⑤自动换刀控制过程中，要求有电动机过载、短路及温度过高保护，并有相应的报警信息显示。自动运行过程中，程序的T码错误(T=0或T,7)时有相应的报警信息显示。图4-36为SSCK-20数控车床电动刀塔PMC控制梯形图。图4-36中的X2.1，X2.2，X2.3为角度编码器的实际刀号检测输入信号地址，X2.6为角度编码器位置选通输入信号(每次转到位就接通)地址，通过常数定义指令(NUME)把转塔当前实际位置的刀号写入地址D302中。通过判别一致指令(C0iN)把当前位置的刀号(D302中的数值)与程序的T码选刀刀号(F26中的数值)进行判别。如果两个数值相同，则T码辅助功能结束(说明程序所要的刀号与当前实际刀号一致)；如果两个数值不相同，则进行转塔的分度控制。通过判别指令(C0iN)和比较返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用指令(COMP)与数字0和数字7进行比较，如果程序指令的T码为0或大于等于7时，系统要有T码错误报警信息显示，同时停止转塔分度指令的输出。当程序指令的T码与转塔实际刀号不一致时，系统发出转塔分度指令(继电器R0.3为1)，转塔电动机正转(输出继电器Y2.4为1)，通过蜗杆蜗轮传动松开锁紧凸轮，凸轮带动刀盘转位，同时角度编码器发出转位信号(X2.1,X2.2,X2.3)。当转塔转到换刀位置时，系统判别一致指令(C0iN)信号R0.0为1，发出转塔分度到位信号(继电器R0.4为1)，车专塔电动机经过定时器01的延时(定时器FMR01为50ms)后，切断转塔电动机正转输出信号Y2.4，同时接通反转运行开始定时器02。经过延时后，系统发出转塔电动机反转输出信号Y2.5,电动机开始反转，定位销进行粗定位、端齿盘返回下一页上一页4.3PLC在数控机床中的应用啮合进行精定位，锁紧凸轮进行锁紧，并发出转塔锁紧到位信号(x2.5)。经过反转停止延时定时器03的延时(定时器TMR03设定为0.6s)后，发出电动机反转停止信号(R0.7为1)，切断转塔电动机反转运转输出信号Y2.5。通过转塔锁紧到位信号X2.5接通T辅助功能完成指令(R1.1为1)，继电器Rl.1为1后，使系统辅助功能结束指令信号G4.3为1,切断转塔分度指令R0.3，从而完成换刀的自动控制。在整个换刀过程中，当换刀过程超时(TMR04、电动机温升过高(X2.4)及电动机过载/短路保护断路器QF4(X2.7)信号动作时，系统立即停止换刀动作并发出系统换刀故障信息。返回下一页上一页4.4数控机床电气系统维修与调试4.4.1数控机床常用低压电器及其故障电器是在电能的生产、输送、分配和应用中起着通断、控制、保护、检测和调节等作用的电气设备。而用于交流1200V以下、直流1500v以下电路，起通断、控制、保护与调节等作用的电器称为低压电器。低压电器按其用途可分为低压配电电器和低压控制电器两大类。①配电电器主要用于低压配电电路(低压电网)或动力装置中，对电路和设备起保护、通断、转换电源或转换负载的作用，包括熔断器、断路器、接触器与继电器(过流继电器与热继电器)以及各类低压开关等。