CK160型数控车床刀架控制系统的设计、安装与调试7-1

CK160型数控车床刀架控制系统的设计、安装与调试项目名称:一、提出任务/知识储备

本任务是CK160型数控车床刀架控制系统的分析、安装与调试。

提出任务

控制要求：

采用FANUC0iMate-TC数控系统，八工位的数控刀架可双向旋转，就近换刀。

1.数控机床的PLC（1）数控机床PLC的形式

1）内装型PLC

内装型PLC从属于数控系统，PLC与CNC之间的信号传送在数控系统内部实现，PLC与机床（MT）侧之间则通过数控系统的I/O接口实现信号传送。知识储备

2）独立型PLC

独立型PLC又称通用型PLC。独立型PLC独立于数控系统，是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。

（2）PLC与外部信息交换

1）MT侧至PLC。MT侧输入至PLC的信号主要是来自输入设备（按钮、开关等）的信号，除了极少数输入信号外，绝大多数输入信号的含义及地址均可由PLC程序设计者自行定义。2）PLC至MT侧。PLC输出至MT侧的信号主要驱动外部负载（继电器、指示灯等），所有输出信号的含义及地址均可由PLC程序设计者自行定义。3）CNC侧至PLC。CNC侧送至PLC的信号主要是M代码、T代码等信号，所有CNC侧送至PLC信号的含义及地址均由数控系统制造商确定，PLC程序设计者只可使用，不可改变和增删。4）PLC至CNC侧。PLC送至CNC侧的信号主要是经过PLC处理后的信号，所有PLC送至CNC侧信号的含义及地址均由数控系统制造商确定，PLC程序设计者只可使用，不可改变和增删。2．FANUC0i数控系统PMC性能简介

（1）FANUC0i数控系统PMC的性能

FANUC数控系统的内置型PLC称为PMC（可编程机床控制器）。FANUC0i系列数控系统有0i-A、0i-B、0i-C等，FANUC0i-A数控系统的PMC可采用SA1或SA3两种类型，FANUC0i-B/0i-C数控系统的PMC可采用SA1或SB7两种类型。

FANUC0i系统的输入/输出信号是来自机床侧的直流信号。a)漏极型输入的接线b)有源型输入的接线a)输出信号驱动继电器b)输出信号驱动白炽指示灯负载

（2）FANUC0i数控系统PMC器件地址

PMC的信号地址表明了信号的位置。

字符信号类型X从机床侧到PMC的输入信号（MT→PMC）Y从PMC到机床侧的输出信号（PMC→MT）G从PMC到CNC侧

的信号（PMC→CNC）F从CNC侧

到PMC的信号（CNC→PMC）T定时器C计数器K保持型继电器R内部继电器A信息显示请求存储器D数据表P子程序号L标号

3．FANUC数控系统PMC主要信号的功能（1）运行准备信号1）急停信号*ESP（X8.4，G008.4）

急停信号*ESP变为0时，CNC被复位并使机床处于急停状态，伺服就绪信号SA变为0。急停信号由急停按钮控制。2）CNC就绪信号MA（F001.7）CNC上电就绪后，该信号置为1。如果出现系统报警，该信号即为0。但是，当执行急停或类似操作，该信号保持为1。

3）伺服就绪信号SA（F000.6）

伺服系统就绪后，信号SA变为1。4）报警信号AL（F001.0）系统出现报警时，报警显示于屏幕上，且信号AL置为1。CNC复位清除报警后，信号AL置为0。5）电池报警信号BAL（F001.2）

若用于在电源断开期间保持存储器内容的电池的电压低于规定值时，该信号变为1。6）方式选择信号MD1、MD2、MD4（G043.0～G043.2），DNC1（G043.5），ZRN（G043.7）序号方式信号状态MD4MD2MD1DNC1ZRN1编辑（EDIT）011002存储器运行（MEM）001003手动数据输入（MDI）000004手轮/增量进给（HANDLE/INC）100005手动连续进给（JOG）101009手动返回参考点（REF）10101

（2）手动操作信号

1）进给轴方向选择信号+J1～+J4（G100.0～G100.3）、-J1～-J4（G102.0～G102.3）在JOG进给或增量进给方式下选择所需的进给轴和方向。

2）手动进给倍率信号*JV0～*JV15（G010～G011）选择JOG进给或增量进给方式的速率，当所有的信号全部为“1”或“0”时，倍率值为0。

3）手动快速移动选择信号RT（G019.7）在JOG进给或增量进给方式下选择快速移动速度。4）手轮进给轴选择信号HS1A～HS1D（G018.0～G018.3）、HS2A～HS2D（G018.4～G018.7）选择手轮进给作用于哪个坐标轴。手轮进给轴选择信号进给轴HSnDHSnCHSnBHSnA0000无轴选择0001第1轴0010第2轴0011第3轴0100第4轴5）手轮进给倍率选择信号MP1、MP2（G019.4、G019.5）

选择手轮进给期间，手摇脉冲发生器每个脉冲对应的移动距离，也可选择增量进给每步的移动距离。比例系数m、n由参数设定。手轮进给量的选择信号移动量MP1MP2手轮进给增量进给00最小设定单位×1最小设定单位×101最小设定单位×10最小设定单位×1010最小设定单位×m最小设定单位×10011最小设定单位×n最小设定单位×1000（3）建立参考点信号1）手动返回参考点信号ZRN（G043.7）选择手动返回参考点方式。2）参考点返回减速信号*DEC1～DEC4（X009.0～X009.3）在手动参考点返回操作中，使移动速度减速到FL速度，每个坐标轴对应一个减速信号。3）参考点返回结束信号ZP1～ZP4（F094.0～F094.3）通知机床已经处于该轴的参考点上。每个坐标轴对应一个信号。（4）自动运行信号1）循环起动信号ST（G007.2）在存储器方式（MEM）、手动数据输入方式（MDI）中，信号ST置1，然后置为0时，CNC进入循环起动状态并开始运行。2）进给暂停信号*SP（G008.5）自动运行期间，若*SP信号置为0，CNC将进入进给暂停状态且运行停止。3）循环起动灯信号STL（F000.5）通知PMC已经起动了自动运行。

4）进给暂停灯信号SPL（F000.4）通知PMC已经进入进给暂停状态。5）外部复位信号ERS（G008.7）将复位信号ERS置为1，CNC复位并且进入复位状态。

6）复位信号RST（F001.1）通知PMC，CNC已被复位。在下列情况下，该信号被置为1。①急停信号*ESP为0时。②外部复位信号ERS为1时。③复位和倒回信号RRW为1时。④按下MDI上的RESET键时。

7）所有轴机床锁住信号MLK（G044.1）在手动运行或自动运行时，若该信号置1，机床工作台不移动，处于锁住状态。8）各轴机床锁住信号MLK1～MLK4（G108.0～G108.3）将相应的轴置于机床锁住状态。9）空运行信号DRN（G046.7）

在自动运行时，该信号置为1，机床以设定的空运行进给速度移动。

10）单程序段信号SBK（G046.1）

在自动运行时，该信号置为1，执行单程序段操作。11）跳过任选程序段信号BDT1（G044.0）在自动运行期间，当相应的跳过任选程序段信号为1时，包含“/n”

的程序段被忽略。（5）进给速度控制信号1）快速移动倍率信号ROV1、ROV2（G014.0、G014.1）快速移动倍率信号倍率值ROV1ROV200100%0150%1025%11F0%2）进给速度倍率信号*FV0～*FV7（G012.0～G012.7）所有的信号都为0和所有的信号都为1时，倍率都被认为是0％。倍率可在0～254％的范围内以1％为单位进行选择。

（6）辅助功能信号1）辅助功能代码信号M00～M31（F010～F013）、辅助功能选通信号MF（F007.0）当指定了M代码地址（M后最多有8位数）时，代码信号和选通信号被送给机床，起动或关断辅助功能。2）结束信号FIN（G004.3）该信号表示辅助功能、主轴速度功能、刀具功能的结束，并且该信号在所有功能结束后必须置为1。3）分配结束信号DEN（F001.3）

在自动运行或手动数据输入时，各轴移动指令执行完了而M、S、T功能完成信号还没来时，变为1，而且即使在没有轴移动指令的程序段中，M、S、T功能完成信号返回前，均为1。M、S、T功能完成信号来了，且动作一结束，则分配结束信号就变为0。（7）主轴串行输出/主轴模拟输出信号

1）主轴速度功能代码信号S00～S31（F022～F025）、主轴速度功能选通信号SF（F007.2）

CNC的主轴控制功能将S指令值转换为控制主轴电动机转速的输出值，并输出选通信号SF。2）主轴停止信号*SSTP（G029.6）

如果由CNC指定主轴输出，该信号设定主轴速度指令为0。如果不使用主轴停止信号功能，该信号必须设定为1，以使CNC执行主轴速度控制。3）主轴速度倍率信号SOV0～SOV7（G030）主轴速度倍率信号使指令的主轴速度S值乘以0％～254％的倍率。倍率单位为1％。若倍率为0，禁止主轴旋转。

4）主轴速度到达信号SAR（G029.4）该信号用于通知CNC，主轴已经达到指定的主轴速度。

5）主轴使能信号ENB（F001.4）表示是否有主轴指令输出。（8）刀具功能信号刀具功能代码信号T00～T31（F026～F029），刀具功能选通信号TF（F007.3）当指定了T代码时，产生与所定义的刀具相对应的代码信号和选通信号。机床依据所产生的信号选择刀具。（9）显示/设定信号

1）软操作面板信号软操作面板功能是用软开关替代机床操作面板的部分控制开关。

2）存储器保护信号KEY1、KEY2、KEY3、KEY4（G046.3～G046.6）允许用MDI操作来修改存储器的内容。根据参数的不同设定，可修改存储器中的不同内容。4．FANUC数控系统PMC的指令系统（1）基本指令基本指令格式为序号指令

功能1RD读出指定信号状态，在一个梯级开始的触点是常开触点时使用2RD.NOT读出指定信号的“非”状态，在一个梯级开始的触点是常闭触点时使用3WRT将运算结果写入到指定的地址4WRT.NOT将运算结果的“非”状态写入到指定的地址5AND执行触点逻辑“与”操作6AND.NOT以指定信号的“非”状态进行逻辑“与”操作7OR执行触点逻辑“或”操作8OR.NOT以指定信号的“非”状态进行逻辑“或”操作9RD.STK逻辑块的起始读信号，指定信号的触点是常开触点时使用10RD.NOT.STK逻辑块的起始读信号，指定信号的触点是常闭触点时使用11AND.STK逻辑块的逻辑“与”操作12OR.TK逻辑块的逻辑“或”操作（2）功能指令功能指令格式中包括控制条件、指令、参数和输出几部分，它们必须无一遗漏地按固定的顺序编写。

1）程序结束指令END1和END2

第一级程序结束指令END1在程序中必须指定一次，其位置在第一级程序的末尾，当无第一级程序时，则在第二级程序的开头指定。第二级程序结束指令END2在第二级程序末尾指定。

例2）定时器指令

①定时器指令TMR

定时器为设定时间可以更改的通电延时定时器，定时器号为1~40。在保持型存储区的T区设定时间，T区共有80字节，2个字节为一个定时器。对于1~8号定时器，设定时间的单位为48ms，最大为1572.8s；对于9~40号定时器，设定时间的单位为8ms，最大为262.1s。

当ACT=0时，关闭定时器，W1=0。当ACT=1时，定时器开始计时，到达预置的时间时，W1=1。

例

②固定定时器指令TMRB

定时器为设定时间固定的通电延时定时器，定时器号为1～100；预置时间为预先设定的延时时间，设定时间的单位为8ms，最大值为262.1s。

3）译码指令

①译码指令DECDEC指令的功能是对2位BCD代码信号进行译码，代码信号地址为2位BCD代码信号的地址。译码方式包括译码数值和译码位数两部分，其中，译码数值为译出的两位译码值，译码位数为01：只译低位数，高位数为0；译码位数为10：只译高位数，低位数为0；译码位数为11：高、低位数均译。

当ACT=0时，关闭译码输出结果W1。当ACT=1时，执行译码。当给定数值与代码信号相同时，W1=1；当给定数值与代码信号不同时，W1=0。

②二进制译码指令DECB

DECB指令的功能是对1字节、2字节或4字节的二进制代码数据进行译码，格式指定为0001（或0002、0004）表示代码数据为1字节（或2字节、4字节）的二进制代码数据；代码数据地址为存储代码数据的地址；译码指定数为要译码的8个连续数的第一位；译码结果地址为输出译码结果的地址。

当ACT=0时，将所有输出位复位。当ACT=1时，进行数据译码，所指定的8个连续数据之一与代码数据相同时，对应的输出数据位为1；没有相同的数时，输出数据为0。处理的结果送到译码结果地址中。

例（4）旋转控制指令ROT

旋转体分度数为旋转体旋转一周的分度数；当前位置地址为存储当前位置的地址；目标位置地址为存储目标位置（或指令值）的地址；运算结果输出地址为所计算的位置或步数的地址。

当ACT=0时，不执行ROT指令，W1不变。当ACT=1时，执行ROT指令，通过短路径控制旋转方向，旋转方向信号输出到W1。当W1=0时，方向为正向；当W1=1时，方向为负向。（5）逻辑乘数据传送指令MOVEMOVE指令的功能是将逻辑乘数与输入数据进行逻辑乘，把结果输出至指定地址中。

当ACT=0时，不执行MOVE指令。当ACT=1时，执行MOVE指令。（6）数据转换指令DCNVDCNV指令的功能是将二进制代码转换为BCD代码或将BCD代码转换为二进制代码。

当