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1、PLC在数控机床上的应用专 业班 级 机电设备0902姓 名李光磊学 号3指导教师姜老师 目前,可编程控制器(PLC广泛应用于数控机床等工业控制中. 数控机床的控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分，数字控制部 分包括对各坐标轴位置的连续控制，而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧和松开、冷却、尾架、排屑等辅助动 作的控制。现代数控机床采用 PLC代替继电器控制来完成逻辑控制， 使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高！ 可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操 作的电子系统，它采用一种可编程程序的存储器 ，在其内部存储执行 逻辑算、顺序控制
2、、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字 式、模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备和生产过程.组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用 加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。 组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的 控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。关键词：可编程控制器数字控制顺序控制操作指令数控机 床自动循环第1章绪论1.1数控机床概述数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的
3、简称，是一种装有程序控制系统 的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间机床本身的精度高、冈性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高2数控机床组成结构及工作过程本例数控机床由
4、输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成，如图 1所示图5数控机床组成结构图图2数控机床组成机构图输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期, 输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；目前，使用键盘、磁盘等，大 大方便了信息输入工作.输出指输出内部工作参数（含机床正常、理 想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始 资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。数控装置是 数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包
5、含微计算机的电路，各种接口 电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。可编程控制器对主轴单元 实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速 ；管理刀库, 进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及 刀具刃磨次数等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、 卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；还对机床外部开关 （行程开关、 压力开关、温控开关等）进行控制；对输出信号（刀库、机械手、回转 工作台等）进行控制。检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成， 主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以 保证数控机床加工精度。数控机床的工作过程如图2所示 .本文为互联网
6、收 集，请勿用作商业用途可rs r*i in in二数控工作宝杠* 切 SdC . I OHM11T LL Ud LU LU 11图2数控机床的工作过程框图数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分 析、工艺方案的制订、加工程序编制、选用工装及使用方法等.机床的调整主要包括刀具命名、调入刀库、工件安装、对刀、测量刀位、 机床各部位状态等多项工作内容。程序调试主要是对程序本身的逻辑 问题及其设计合理性进行检查和调整。 试切加工则是对零件加工设计 方案进行动态下的考察， 而整个过程均需在前一步实现后的结果评价 后再作后一步工作。 试切成功后方可对零件进行正式加工， 并对加工 后的
7、零件进行结果检测。 前三步工作均为待机时间， 为提高工作效率， 希望待机时间越短越好 , 越有利于机床合理使用。该项指标直接影响 对机床利用率的评价（即机床实动率）。1.4何谓 PLC,PLC 有何组成、特点LC 就是人们所说的 可编程控制器PLC 实质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相同，基本构成为： a电源 PLC的电源在整个 系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、 可靠的电源系统 是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分 重视。一般交流电压波动在 +10%（ +15 ）范围内，可以不采取其它 措施而将PLC直接连接到交流电网上去
8、b.中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予 的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据 ;检查电源、存储 器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误 . 当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状 态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读 取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结 果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的 输出装置，如此循环运行 ,直到停止运行
9、 .为了进一步提高 PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用 三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍 能正常运行。c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。d、输入输出接口电路1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道 . 2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路 集成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应 的控制信号。e、功能模块如计数、定位等功能模块. f、通信模块 如以太网 文档为个人
10、收集整理，来源于网络plc 具有以下鲜明的特点。(1) 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回 路控制；并能与上 位机构成复杂的控制系统， 如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综 合自动化。(2) 使用方便，编程简单 ,采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短， 现场调试容易 .另外,可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。(3) 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于 其他各种机型、 PLC 的工作原理PLC 的工作过程分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完 成上述三
11、个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间， PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复 执行上述三个阶段。（一 ）输入采样阶段PLC 首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中 此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此时输入影响寄存器与外界隔离， 无论输入信号如何变化 ,其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写 入输入端的新内容。（二）程序执行阶段 根据 PLC 梯形图程序“先左后右，先上后下”扫描原则进行逐句扫描。但遇到程序跳 转指令， 则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。 当指令中涉及输入、 输出状态时， PLC 就从输入映像寄
12、存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态，从元件映像寄存器 “读入”对应元件 （“软继电器” ） 的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入 元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件（“软继电器” ） 的状态会随着程序执行过程而变化。（三 ）输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通 / 断开 ）在输 出刷新阶段转存到输出锁存器中 ,通过一定方式输出，驱动外部负载。3 章 PLC 编程技术PLC 的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言， 也不同与一般的汇编语言 ,它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求.目前，
13、还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语 言，OMRON公司的产品也有它自己的语言 但不管什么型号的 PLC，其编程语言都 具有一些共同的特点： 311 语言特点1、图形式指令结构： 程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软 件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需 要把这些图形进行组合，并填入适当的参数 在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采 用类似于继电器控制电路的梯形图 ,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程 图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的 算术
14、运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给于表示，虽然象征性不如 逻辑运算部分，也受用户欢迎。2明确的变量常数： 图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如： K400 ， T120 等。 PLC 中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品 目录手册。3简化的程序结构：PLC 的程序结构通常很简单，典型的为块式结构,不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。4简化应用软件生成过程： 使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成 ,整个编
15、辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力 .5强化调试手段：无论是汇编程序 , 还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而 PLC 的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用 PLC 和编程器上的按键、显示和 内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。总之， PLC 的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要 长时间的专 Tqi ）1练。312 编程语言的形式PLC 最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程 , 因为它直观易懂 ,但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实 验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。虽 然一些高档的 PLC 还具有与计算机兼容的 c 语言、 BASIC 语言、专用的高级语言 （如 西门子公司的 GRAPH5 、三菱公司的 MELsAP ），还有用布尔逻辑语言、通用计算机 兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。1、编程指令 :指令是 PLC 被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本 质上讲 ,指令只是一些二进制代码，这点PLC 与普通的计算机是完全相同的 .同时PLC 也有编译系统，它可以把
