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1、数控原理与数控系统,1,PLC工作原理与工作过程 典型PLC指令系统与程序设计 掌握PLC在数控机床中的主要控制功能理与方法 理解数控机床中控制程序，具备典型PLC控制数控机床程序识读能力,本章学习目标,第五章 数控机床的可编程控制器,数控原理与数控系统,2,目 录,5.1 可编程控制器概述5.2 数控机床的PLC 5.3 典型PLC的指令系统5.4 PLC在数控机床中的应用,数控原理与数控系统,3,5.1 可编程控制器概述,5.1.1 可编程控制器的产生,1.什么是可编程控制器？可编程控制器(Programmable Logical Controller，简称PLC)，是以微处理器为核心，综
2、合了自动控制技术、计算机技术和通信技术发展起来的新一代工业自动控制装置，能在工业现场可靠地进行各种控制。国际电工委员会(IEC)在颁布的可编程控制器国际标准草案中，对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程的存储器，存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并能通过数字或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。”,数控原理与数控系统,4,5.1 可编程控制器概述,5.1.1 可编程控制器的产生,2. 可编
3、程控制器的产生在PLC之前，工业生产过程及各种设备控制多采用继电接触器控制系统，机床的顺序控制是以机床当前运行状态为依据，使机床按预先规定好的动作依次地工作，这种控制方式的实现，这就是传统的继电器RLC控制。1968年美国通用汽车公司（GM）对外招标，要求用新的电气控制装置取代继电器控制系统，以便适应迅速改变生产程序的要求。1969年，美国DEC公司研制出世界上第一台型号为PDP一14的可编程控制器，在通用汽车公司的自动装配线上使用，并获得了成功。因为这种装置当时称为“可编程逻辑控制器”(Programmable Logic Controller)，故简称PLC。,数控原理与数控系统,5,5.
4、1 可编程控制器概述,5.1.1 可编程控制器的产生,3.PLC在数控机床的应用 数控机床的控制由数控装置和可编程控制器协调配合共同完成。 数控装置主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、伺服位置控制等；可编程控制器主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有实现轨迹运动上的具体要求。 PLC通过辅助控制装置完成机床相应的开关动作，如刀具的更换、工件的装夹、冷却液的开关、自动润滑等一些辅助动作。它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作，另一方面将一部分信息送往数控装置用于加工过程的控制。,数控原理与数控系统,6,5.1 可编程控制器概述,5.1.2 可编程
5、控制器的特点,1可靠性高，抗干扰能力强 2结构简单，通用性强 3功能强，适应面广4编程语言简单，容易掌握5体积小、质量轻、功耗低,数控原理与数控系统,7,5.1 可编程控制器概述,5.1.3可编程控制器的基本组成和工作原理,PLC是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机基本相同。它可分为硬件系统和软件系统。,1. PLC的组成及各部分的作用,数控原理与数控系统,8,5.1 可编程控制器概述,5.1.3可编程控制器的基本组成和工作原理,硬件系统主要由主机、扩展接口和外部设备组成主机部分包括中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口等。,数控原理与数控系统,9,5.1 可编程控
6、制器概述,5.1.3可编程控制器的基本组成和工作原理,PLC的扫描过程包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入采样、程序执行、输出刷新。,2. 可编程控制器的工作原理,数控原理与数控系统,10,5.1 可编程控制器概述,5.1.4 可编程控制器的编程语言,梯形逻辑图(LAD) 简称梯形图(Ladder diagram，简写为LAD)，它是从继电器一接触器控制系统的电气原理图演化而来的，是一种图形语言。,1. 梯形逻辑图(LAD),数控原理与数控系统,11,5.1 可编程控制器概述,5.1.4 可编程控制器的编程语言,指令语句表(STL) 指令语句表简称语句表(statement list，简写为
7、STL)，类似于计算机的汇编语言，它是用语句助记符来编程的。不同的机型有不同的语句助记符，但都要比汇编语言简单得多，很容易掌握，也是目前用得最多的编程方法。,2.指令语句表(STL),3. 计算机的通用语言,计算机的通用语言可以实现梯形图法和指令语句表法难以实现的复杂逻辑控制功能，但它没有梯形图法形象。比指令语句表编程复杂，因此较难掌握。常用的通用语言有c、BASIC、PASCAl。、FORTRAN等，其中c语言采用较多。,数控原理与数控系统,12,5.2 数控机床的PLC,5.2.1数控机床PLC的功能,数控机床的控制可分为两大部分：一部分是坐标轴运动的位置控制，另一部分是数控机床加工过程的
8、顺序控制。CNC侧: 包括CNC系统的硬件和软件以及与CNC系统连接的外部设备。MT侧:包括机床机械 部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置，机床操作面板，继电器线路，机床强电线 路等。PLC处于CNC侧和MT侧之间，对CNC侧和MT侧的输入输出信号进行处理。,数控原理与数控系统,13,5.2 数控机床的PLC,5.2.1数控机床PLC的功能,1PLC在数控机床中有3种不同的配置方式,(1),(2),数控原理与数控系统,14,5.2 数控机床的PLC,5.2.1数控机床PLC的功能,(3),PLC在电气控制柜中，而输入输出接口在机床侧，如图58所示。这种配置方式 使CNC与机床接口的电
9、缆大为减少。,数控原理与数控系统,15,5.2 数控机床的PLC,5.2.1数控机床PLC的功能,2CNC装置和机床输入输出信号的处理,CNC到机床侧的PLC信号 ,经PLC处理后通过接口送至机床侧。其信 号有S、T、M等功能代码。 (2)机床到CNC侧的PLC信号 从机床侧输入的开关量经PLC逻辑处理传送到CNC装置中。机床侧传递给PLC的信息主要是机床操作面板上包括机床的启动、停止，轴的正、反转和停止，切削液的开、关，各坐标轴的点动，换月及行程限位等开关信号。,数控原理与数控系统,16,5.2 数控机床的PLC,5.2.2 数控机床PLC的类型,1内装型PLC,内装型PLC从属于CNC装置
10、，PLC与CNC装置之间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与数控机床之间则通过CNC输入输出接口电路实现信号传送。,数控原理与数控系统,17,5.2 数控机床的PLC,5.2.2 数控机床PLC的类型,2独立型PLC,独立型PLC又称外装型或通用型PLC。对数控机床而言，独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件结构和软件功能，能够独立完成规定的控制任务。,数控原理与数控系统,18,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.1 FANUC PLC概述,1概述,FANUC系统中的PLC均为内装型PLC。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
11、令数目等)是由所属的CNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。其硬件和软件都被作为CNC系统的基本组成与CNC系统统一设计制造。因此系统结构十分紧凑。PLC常用的规格有PMC-L/M、PMC-SAlSA3、及PMC-SB7等几种。PMC-L/M是PMC-L和PMC-M两种规格，后者功能强于前者。,目前数控系统FANUC、SIEMENS应用广泛，我们以FANUC公司的PLC系列为例介绍典型的PLC指令系统。,数控原理与数控系统,19,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.1 FANUC PLC概述,2指令系统与堆栈寄存器,PMCL有两类指令：基本指令和功能指令。在用户程序设计时，使用最多的
12、是基本指令，共有12条指令。功能指令便于机床特殊运行控制的编程，有35条指令。在基本指令和功能指令执行中用一个堆栈寄存器暂存逻辑操作的中间结果,数控原理与数控系统,20,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,1基本指令与基本格式,数控原理与数控系统,21,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,1基本指令与基本格式,数控原理与数控系统,22,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,数控原理与数控系统,23,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基
13、本指令使用,数控原理与数控系统,24,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,数控原理与数控系统,25,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,数控原理与数控系统,26,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,数控原理与数控系统,27,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,数控原理与数控系统,28,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,数控原理与数控系统
14、,29,数控原理与数控系统,30,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.2 FANUC PLC的基本指令,2基本指令使用,梯形图与指令表与11指令共用,数控原理与数控系统,31,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,1.功能指令,数控原理与数控系统,32,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,数控原理与数控系统,33,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,2.功能指令格式,数控原理与数控系统,34,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（1
15、）顺序程序结束指令（END1、END2、END）。 指令格式如下：,数控原理与数控系统,35,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（2）定时器指令（TMR/TMRB）,1）可变定时器（TMR）,数控原理与数控系统,36,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（2）定时器指令（TMR/TMRB）,2）固定定时器（TRMB）,数控原理与数控系统,37,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（3）计数器指令（CTR）,数控原理与数控系统,
16、38,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（4）译码指令（DEC）,数控原理与数控系统,39,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（4）译码指令（DEC）,数控原理与数控系统,40,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（5）比较指令（COMP/COMPB）,1）COMP指令,数控原理与数控系统,41,5.3 典型PLC的指令系统,5.3.3 FANUC PLC的功能指令,3部分功能指令介绍,（5）比较指令（COMP/COMPB）,1）COMP指令,
