数控机床NC-PLC原理 PPT课件

1、数控机床的基本控制过程,数控系统是由NC和PLC相互配合来实现各种动作过程的。,NC N10 G00 X100 Z200； N20 S500 M3； N30 T0101 M08； N40 G01 X50 F0.2；,PLC,F,G,X,Y,R D,1,数控机床的基本控制过程,数控系统的两大功能：位置控制与逻辑控制 位置控制由NC来完成，对应于所有的G代码。 如G01直线插补，G02圆弧插补。 逻辑控制由PLC来完成，对应于M、T代码。 如M03主轴正转，M08冷却开，T01 选择1号刀等。 特殊情况：S代码（主轴速度）需要NC与PLC共同 控制，M98、M99（子程序调用与结束） 由NC来实现

2、控制,2,数控机床的基本控制过程,机床回参考点的过程 ZRN +J 1 *DEC Grid 进给速度 栅格偏移量,3,数控机床的基本控制过程,问题： 为什么有时参考点的位置会产生较大的偏移？ 对于采用半闭环控制的数控机床，更换进给伺服电机后，参考点的位置是否会发生变化？ 对于采用全闭环控制的数控机床，情况又是怎样？ 3. 数控系统参数丢失后，对机床参考点会产生怎样的影响？,4,主轴控制,Orientation speed (PRM 3705#1,3752,3706#5),Output polarity (PRM 3706#7,6),Serial Interface,M03,M04,M05,M1

3、9 FIN *SSTP(Spindle stop) SOVx (Spindle override) SF,GR10,GR20,GR30) GR1,GR2 (For lathe) SOR (Orientation) R01OR12O R01IR12I SIND SGN (0=+,1=-) SSIN *ESP,MRDY,SFR,SRV,ORCM etc. SST,SDT,SAR,LDT1,LDT2,ORAR,ALM etc.,Serial Interface,Spindle AMP,Control Circuit,Driver Circuit,Interface Circuit,O0012; M0

4、3 S200;,5,Orientation speed (PRM 3705#1,3752,3706#5),Output polarity (PRM 3706#7,6),Serial Interface,M03,M04,M05,M19 FIN *SSTP(Spindle stop) SOVx (Spindle override) SF,GR10,GR20,GR30) GR1,GR2 (For lathe) SOR (Orientation) R01OR12O R01IR12I SIND SGN (0=+,1=-) SSIN *ESP,MRDY,SFR,SRV,ORCM etc. SST,SDT,

5、SAR,LDT1,LDT2,ORAR,ALM etc.,Serial Interface,Spindle AMP,Control Circuit,Driver Circuit,Interface Circuit,O0012; M03 S200;,主轴控制,6,Orientation speed (PRM 3705#1,3752,3706#5),Output polarity (PRM 3706#7,6),Serial Interface,M03,M04,M05,M19 FIN *SSTP(Spindle stop) SOVx (Spindle override) SF,GR10,GR20,GR

6、30) GR1,GR2 (For lathe) SOR (Orientation) R01OR12O R01IR12I SIND SGN (0=+,1=-) SSIN *ESP,MRDY,SFR,SRV,ORCM etc. SST,SDT,SAR,LDT1,LDT2,ORAR,ALM etc.,Serial Interface,Spindle AMP,Control Circuit,Driver Circuit,Interface Circuit,O0012; M03 S200;,主轴控制,7,Orientation speed (PRM 3705#1,3752,3706#5),Output

7、polarity (PRM 3706#7,6),Serial Interface,Serial Interface,Spindle AMP,Control Circuit,Driver Circuit,Interface Circuit,M03,M04,M05,M19 FIN *SSTP(Spindle stop) SOVx (Spindle override) SF,GR10,GR20,GR30) GR1,GR2 (For lathe) SOR (Orientation) R01OR12O R01IR12I SIND SGN (0=+,1=-) SSIN *ESP,MRDY,SFR,SRV,

8、ORCM etc. SST,SDT,SAR,LDT1,LDT2,ORAR,ALM etc.,O0012; M03 S200;,主轴控制,8,自动控制与手动控制,自动控制：凡是由程序（包括单句代码） 控制的过程称为自动控制，对 应的操作方式为自动方式，如 AUTO、MDI、DNC方式等； 手动控制：凡是通过按钮或开关对机床进 行控制的过程称为手动方式， 如JOG、HAND、ZRN方式， 手动控制的目的是为自动控制 做准备。,9,协调数控机床各种动作的核心？,PLC程序，或称梯形图、语句表,RD X8.0 AND X13.2 OR R450.3 AND-NOT G121.3 WRT Y10.0 R

9、D X10.2 AND X15.4 WRT Y14.3,10,读懂PLC程序的难点何在？,要明确NC和PLC之间的接口信号含义； 要掌握PLC的各种指令； 3. 要学会读PLC程序的某些技巧；,11,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,循环启动（ST）与进给暂停（*SP）,ST,G120.2,AUTO STM,MDI DST,G121.5,*SP,* SPM,ALM2,MRDY,R520.4,X2.3,X2.4,X2.0,12,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,紧急停止（*ESP ）,G121.4,*ESP,*ESPM,X21.4,ALM1,R520.3,PNRD,X2.

10、 5,13,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,方式选择信号MD1，MD2，MD4,MD1,MD2,MD4,MD1M,MD2M,MD4M,G122.0,G122.1,G122.2,X0. 0,X0. 1,X0. 2,14,连续进给方向选择信号,连续进给方向选择信号 +X，X，+Y，Y，+Z，Z，,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,+X,JOG,R530.4,+XM,X,G116. 3,X3.0,JOG,R530.4,ZRXK,R550.0,G116. 2,15,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,机床锁住信号MLK该信号为1时，手动或自动运行的输出脉冲不送到伺服

11、驱动系统，但是仍在进行脉冲分配，所以，位置显示被更新，但机床的运动轴并不移动。该功能用来检查程序。 注意：其它指令S，T，M仍正常执行！,16,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,轴锁信号*ITX，*ITY，*ITZ 手动运转时，禁止指令的轴移动，别的轴不受限制。 自动运转时，锁住某一轴时所有轴都将停止运动。,17,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,互锁信号*ILK与高速互锁信号*RILK 本信号专为禁止轴移动而设置，与方式无关。信号*ILK与*RILK有效时，无论在什么方式，移动轴都将减速停止。,18,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,进给倍率修调信号： *

12、OV1，*OV2，*OV3，*OV4 可用作切削进给的倍率信号，在自动运行时使指令的进给速度乘以0150%；在JOG进给时用于设定进给的速度。 注意：当这些信号为全“1 ”或全“0 ”时，表示进给修调为0%，机床的运动将被锁定！,19,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,速度到达信号SAR 该信号表示主轴速度已经达到指令速度，控制单元用此信号作为切削开始的条件。 注意：如果该信号为零，机床在每转进给状态（G99）和螺纹切削状态下将不会产生轴运动。,20,NC与PLC之间的主要接口信号 PLC NC,数据保护信号KEY 当数据保护信号KEY接通时，可执行零件程序、机床参数、刀具数据、工

13、件坐标等的输入、编辑与修改工作。 当该信号断开时，上述操作将被禁止。,22,NC与PLC之间的主要接口信号 NC PLC PLC NC,M、S、T功能输出选通信号MF、SF、TF； M代码输出信号M11 M28； 辅助功能结束信号FIN,N10 G00 X100 ； N20 M8； N30 G01 X50 F0.15；,M11 M28,MF,FIN,TMF,读M指令,读下一指令,23,NC与PLC之间的主要接口信号 NC PLC PLC NC,MF、SF、TF与FIN信号的逻辑实现,MF,TF,SF,MF,TF,SF,SFIN,TFIN,MFIN,FIN,F150.0,F150.3,F150.

14、2,F150.0,F150.3,F150.2,G120.3,R565.0,R565.1,R565.2,24,复习题,问题1： 数控机床中的M03代码用于控制主轴的正转， S代码用于控制主轴的转速。假定主轴不需要换 档，S代码由NC处理后转化为模拟信号直接送到 主轴调速单元，若加工程序中遇到如下程序段： N10 S500 M03； 试简述数控系统及其内置PLC系统对主轴的控制 过程。,25,问题简答,答：当遇到S500 M03指令后，NC系统对该指令进行译码，将S500进行D/A转换变成主轴调速所需的模拟电压，并通过固定的端口送到主轴调速单元。另一方面，NC系统通过内部接口将M03代码及其选通信

15、号送到内置PLC，PLC对M03译码后进行逻辑处理，然后通过I/O输出端将主轴正转信号送到主轴调速单元的正转控制接点，同时向NC发出M功能执行完毕信号FIN。主轴调速单元根据从NC收到的模拟速度信号和从PLC收到的正转指令信号控制主轴电机按指定的转速正转。当电机达到预定转速后，主轴调速单元发出速度到达信号SARM，通过PLC I/O口的输入点送给PLC，PLC再将该信号通过PLC和NC之间的内部地址SAR送给NC，NC接到该信号后将启动进给轴的运动。,26,问题简答,示意简图,加工程序,N10 S500 M03；,NC,PLC,M03 MF,FIN,SAR,S V C,主轴调速单元,SARM,

16、SFR,U,V,W,PE,M,数控系统,27,PLC程序及其在数控机床的应用,一. PLC程序（可编程控制器）的概念 PLC=Programmable Logic Controller 用软件实现逻辑控制； 是一种按顺序执行的程序； 可方便地进行逻辑修改； 适合于大型、复杂系统的控制；,28,PLC程序及其在数控机床的应用,二. PLC程序与硬件逻辑电路的区别,PLC程序,K1,K2,K21,K23,K23,K24,K1,K2,K3,继电器逻辑电路,0V,+24V,29,PLC程序及其在数控机床的应用,二. PLC程序与硬件逻辑电路的区别,30,PLC程序及其在数控机床的应用,二. PLC程序

17、与硬件逻辑电路的区别,A,C,A,(A),B,C,A,A,B,C,(B),C,(A)图中，接通A后线圈B、C接通，C接通后B断开。 (B)图中，接通A后C接通，但B并不接通。,31,PLC程序及其在数控机床的应用,三. PLC程序的执行顺序,SUB1,SUB2,第一级程序,第二级程序,分割1,分割2,分割3,分割n,32,PLC程序及其在数控机床的应用,三. PLC程序的常用指令 END1 第一级顺序程序结束 END2 第二级顺序程序结束,END1,33,PLC程序及其在数控机床的应用,三. PLC程序的常用指令 TMR 定时器,TMR,01,T1,ACT,R530.5,R580.0,ACT,

18、T1,T,T1的计时值在D300号地址中设定,34,复习题,问题1： 某传送装置，当电机正转时，传送装置前进；当到达预定位置后， 电机停止，传送装置准停。为减小电机正转的惯性，必须使电机瞬 间反向制动，才能达到准停的目的。其PLC控制程序如下：,35,复习题,X1为传送装置启动按钮， X2为传送装置到位行程开关， Y0为急停控制， Y1为电机正转，Y2为电机反转， R1、R2为中间继电器， 试分析PLC程序的执行过程（特别要说明电机反转的触 发条件），并画出整个过程的时序图。,36,问题解答,答：1）当按下传送装置启动按钮X1后，只要系统不处于急停状态，则Y1接通并产生自饱，电机正转，传送装置前进。当传送装置到位后，行程开关X2被触发，切断Y1的自饱回路，Y1断开，电机正转被切断（图中1、2行）。 2）Y1一旦接通，则马上接通R1，且R1产生自饱，为电机反接制动做好准备（图中3、4行）。 3）Y1一旦被切断，则触发延时继电器TMR1 (图中5行)，同时接通Y2，电机产生反接制动（图中6行）。,37,问题解答,4）当TMR1计时时间到后，则R2接通（图中5行），然后又通过R2马上切断Y2（图中6行），电机反转制动结束。 5）PLC程序进行下一个周期的扫描时，R2将R1切断，使整个系统恢复初始状态（图中3、4行）。,X1,X2,Y1,R1,R2,Y2,T