1、第 2卷 第 2期 2 0 0 2年 6月 南 京 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 學(xué) 報 J o u rna l o f N a n j i n g I n s t i t u t e o f I n d u s t r y T e c h n o l o g y V0 1 2， No 2 J u n ， 2 O O 2 P L C在 數(shù) 控 機床 上 的應(yīng) 用 夏 燕 蘭 ( 南京 工業(yè)職 業(yè)技 術(shù) 學(xué)院機械 工程 系，江 蘇 南京2 1 0 0 1 6 ) 摘 要 ：可編程控 制 器廣泛 應(yīng) 用 于數(shù) 控機 床 等 工業(yè)控 制 中 ，本 文 主要 介 紹 了可編 程 控 制 器的 工 作

2、 原理 、功 能 以及 與數(shù) 控 機床 外部 設(shè)備 之 間的 信 息交換 ，并 以我 院設(shè) 計 的 C K 1 6 0數(shù) 控 車 床 為例說 明其 應(yīng) 用 關(guān) 鍵詞 ：可編 程控 制 器 ；數(shù) 控機 床 ：換 刀 中圖分 類 號 ：T G 6 5 9 文獻(xiàn)標(biāo) 識碼 ：A 文章 編號 ：1 6 7 l 一4 6 4 4 ( 2 0 0 2 )0 2 ( x ) l 6 0 3 App l i c a t i o n o f t h e Pr o gr a mm a bl e Lo g i c Co nt r o l l e r i n CNC M a c h i n e To o l XI A

3、Ya l l l a n ( Na n fi n g I n s t i t u t e o fI n d u s t r y a n d T e c h n o l o g y ，N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 ，C h i n a) Abs t r a c t ：P rog r a mma bl e t g i c Co nt rol l e r i s wi d e l y u s e d i n i n d u s t ria l c o nt r o l ，s u c h a s CNC ma c h i n e t o o l e t cTh i s p a p

4、 e r i n t r o d u c e s t h e p rinc i p l e a n d the f u nc t i o n o f the Prog r a mma bl e c Co n t rol l e r ， i n t r o du c e s i n f o r ma t i o n e x c h an g e wi t h o ut e r de v i c e s o f CNC ma c h i ne t oo l an d i l l us t r a t e s i t s a p p l i c a t i o n i n th e CK1 6 0

5、CNC l a the o f o u r i n s t i t u t e Ke y wo r d s P LC；CNC ma c h i n e t oo l ； Too l e x c h a n g e 1 引言 目前 ，可編程控 制器( P L C)廣泛 應(yīng)用 于數(shù) 控機床 等工業(yè)控制 中。數(shù) 控機床 的控制部分可分 為數(shù)字控制 和順 序控制兩部 分 ，數(shù)字控制部分包 括 對 各 坐 標(biāo) 軸 位 置 的 連 續(xù) 控 制 ，而順 序 控 制 包 括 對主軸正 反轉(zhuǎn)和啟動 停止 、換 刀 、卡盤夾緊和 松開 、冷卻 、尾架 、排屑 等輔助 動作的控制 。現(xiàn) 代數(shù)控機 床采 用 P L

6、C代 替 繼 電器 控 制 來 完成 邏 輯控制 ，使 數(shù)控 機床 結(jié)構(gòu) 更 緊湊 ，功 能更 豐 富 ， 響應(yīng)速 度和可靠 性大大提 高。 我 院 為 更 好 地 貫 徹 理 論 聯(lián) 系 實 際 的 教 學(xué) 思 想 ，加 強實驗室建設(shè) 和專業(yè)建設(shè) ，在吸收 國外先 進(jìn)技術(shù) 的基礎(chǔ)上 ， 自行設(shè) 計制造 了小規(guī)格 全功能 C K 1 6 0數(shù) 控 車 床 。該 數(shù) 控 車 床 采 用 日本 F A N U C 公司 的 P O WE R MA T E 0數(shù)控 系統(tǒng) ，配 置 全數(shù) 字 交流伺 服裝置 ，主軸采用進(jìn) 口變頻器控制 ，數(shù)控 系統(tǒng) 內(nèi)置 P L C ，功 能指 令 強 ，使用 方便

7、、靈 活 、 收 稿 日期 ：2 0 o 2 0 3 0 6 作 者簡 介 ：夏燕 蘭( 1 9 6 4 一 ) ，女 ，四 I l 遂 寧人 ，南 京工業(yè) 職 業(yè)技術(shù) 學(xué) 院副 教授 、高級 工程 師 ，工學(xué) 學(xué) 維普資訊 第 2卷第 2期 夏 燕 蘭 ：P I E在數(shù) 控 機床 上 的應(yīng) 用 1 7 用戶 易懂 。 現(xiàn)以 C K 1 6 0為 例 ，說 明 P L C在 數(shù) 控機 床 上 的應(yīng)用 。筆 者 承擔(dān) 了此 項 目中 C N C電氣 控 制部 分 的設(shè)計 和調(diào)試工 作。 2 P L C的 工 作 過 程 P L C是 一種數(shù)字運算 操作 的 電子 系統(tǒng) ，專 為 在工 業(yè)環(huán)境下應(yīng)

8、用 而設(shè)計 。它采 用 了可編程序 的 存儲 器 ，用來在其 內(nèi)部存儲 執(zhí)行邏輯運算 、順序 控 制 、定 時 、計 數(shù) 和 算 術(shù) 運算 等 操 作 的指 令 ，并 通 過 數(shù) 字 式 和 模 擬 式 的輸 入 和輸 出 ，控 制 各 類 機 械 的 生 產(chǎn) 過 程 。 P L C的工 作 過 程 即是 C P U對 用 戶 程序 循 環(huán) 掃 描 并 順 序 執(zhí) 行 的 過 程 對 用 戶 程 序 的執(zhí) 行 主要 按 三 個 階段 進(jìn) 行 1 )輸入采 樣 以掃 描方 式順 序讀 人 所 有輸 入 信 號 的狀 態(tài) ，并 將 此 狀 態(tài) 存 人 輸 入 映 象 寄 存 器 中 在 程 序 執(zhí)

9、 行 階 段 和 輸 出刷 新 階 段 中 ，輸 入 映 象寄存器 中 的 內(nèi)容 不 會 隨 著 實 際信 號 變 化 而 變 化 。 2 )程 序 執(zhí) 行 階 段 程 序 執(zhí) 行 按 從 上 到 下 、 從左到右 的順序 對每條指 令進(jìn)行掃描 ，并從輸入 映象寄存 器 中和 輸 出映 象 寄存 器 中讀 取 有關(guān) 數(shù) 據(jù) ，然后進(jìn)行 相應(yīng) 運算 ，運 算結(jié)果重新存人輸 出 映 象 寄 存 器 中 。 3 )輸 出刷新 在 所 有 指令 執(zhí)行 完 后 ，輸 出 映象寄存 器 中所有 輸 出繼 電器 的狀 態(tài)( 接通 斷 開)在輸 出刷新 階段轉(zhuǎn)存 到輸 出鎖存器 中，通過 一 定 方 式 輸

10、出 ，驅(qū) 動 外 部 負(fù) 載 。 3 P L C與 數(shù) 控 機 床 外 部 設(shè) 備 的信 息 交換 P L C 、系統(tǒng)和機床 三 者之 間 的信 息 交換包 括 如下 四部 分 ： 1 )機 床 至 P L C 機床 側(cè) 的開 關(guān) 量 信 號通 過 P L C輸 入接 口送 至 P L C中，除 r極 少 數(shù) 信 號外 ，絕 大 多數(shù) 信 號 的含 義 及 所 占 用 P I E 的 地 址( X 地 址 )均 可 由 P L C程 序 設(shè) 計 者 自行 定 義 。 2 )P L C至 機 床 P L C控制機床 的信 號通 過 P L C的輸 出接 口送 到機床側(cè) ，所有開關(guān)量輸 出信 號的

11、含義及 所 占用 P L C的地址( Y地址 )均 可由 P L C程序設(shè) 計者 自 行 定義 。 3 )系統(tǒng) 至 P L C 系統(tǒng)發(fā) 出控 制信號輸入 至 P L C，所 有信號 的 含義及 P L C的地址( F地址 )均 由系統(tǒng) 制造 商確 定 ，P L C編程者 只可使用 ，不可更改 。 4 )P l J C至 系 統(tǒng) P L C輸 出控制信 號到系統(tǒng) ，所有信 號 的含 義 及 P L C的地址( C地址 )均 由系統(tǒng) 制造 商確 定 ， P L C編 程者只 可使用 ，不 可更改 。 4 P L C在 數(shù) 控 機 床 中的功 能 1 )操 作 面 板 的控 制 操 作 面板 分 機

12、 床 操 作 面 板 和 系統(tǒng) 操 作 面 板 。 機 床 操 作 面板 上 的 控 制 信 號 直 接 送 人 P L C， 系 統(tǒng) 操 作面板上控制信 號 由系統(tǒng)送 到 P L C，控 制 數(shù)控 系 統(tǒng) 的 運 行 。 2 )機 床 外 部 開 關(guān) 輸 入 信 號 將 機 床 側(cè) 的 開 關(guān) 信 號 送 入 P L C，進(jìn) 行 邏 輯 運 算 。這 些 控 制 開 關(guān) 包 括 行 程 開關(guān) 、接 近 開 關(guān) 、壓 力 開 關(guān) 等 。 3 )輸 出信 號 控 制 P L C輸 出 的信號經(jīng)強 電柜 中的繼 電器 、接觸 器 、 電磁 閥 、信 號 燈 等 輸 出 給 控 制 對 象 。 4

13、)T功能實 現(xiàn) 系統(tǒng)送 出 T代碼指令給 P L C，經(jīng) 過譯 碼 ，在 數(shù)據(jù)表 內(nèi)檢索 ，找到 T代碼指定 的刀號 ，并 與現(xiàn) 行 刀號進(jìn)行 比較 ，如果不符 ，發(fā) 出換 刀指令 ，刀 盤換刀 ，到位停 止 ，系統(tǒng)發(fā)出完成信 號。 5 )M功 能實現(xiàn) 系統(tǒng)送 出 M代碼 指令 給 P L C，經(jīng)過譯 碼 ，輸 出控 制信號 ，控制 主軸 正 反轉(zhuǎn) 和啟動 停止 、卡 盤 的夾緊和松開 、冷卻液 的開關(guān)等 。M 功能完成 時 ，系統(tǒng)發(fā) 出完成信 號。 5 應(yīng) 用 舉 例 下面是 P L C在 C K1 6 0數(shù) 控 車 床六 工 位 數(shù) 控 刀 盤上 的 應(yīng) 用 ： 維普資訊 l 8 南 京

14、工 業(yè) 職 業(yè)技 術(shù) 學(xué) 院 學(xué) 報 第 2卷第 1 期 系統(tǒng)送 出 T代 碼 指 令( T O OT 3 I二進(jìn) 制代 碼 ) ，經(jīng) T M F時 間 ( 參 數(shù) 設(shè)定 ) ，發(fā) 出 T代 碼讀 指令 信號 T F ，P L C讀 入 T代 碼 ，譯碼后 ，找到 T 代碼 指定 的刀 號 ，并與現(xiàn)行 刀號進(jìn)行 比較 ，如果 不符 ，刀盤正轉(zhuǎn)換 刀 ，到位 反轉(zhuǎn) 1秒鎖緊 ，換 刀 停止 ，系統(tǒng)發(fā) 出完成 信號 。換 刀梯形 圖如 圖 l 所 圖 1換刀 梯 形 圖 當(dāng)前 位 置 傳 送 刀位 苻臺 檢 驗 到位 示 。 梯形圖 中的功能指令 MO V E用 于邏輯乘后數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn)移 ，屏蔽二進(jìn) 制數(shù)據(jù) 的高四位 ，完成 刀具當(dāng) 前位置 的傳 送 ；C O I N用 于刀具符 合 檢查 ，完成 目標(biāo)刀 號 與 當(dāng)前 刀 號 的 比較 ；T MR B用 于定 時 。 梯形 圖中的信 號地 址見表 1 。 表 1 梯 形 圖 中信號 地址 表 序 信 號 名 稱 符號 ( 地 址 ) 號 】 復(fù) 位 信 號 R s r ( F I 】 ) 2 分配 結(jié) 束 信號 D E N ( F 1 3 ) 3 刀 具功 能選通 信 號 T F ( F 7 3) 4 刀 具功 能 代碼 信 號 1 D 0T 3 1 ( F 2 6F 2 9) 5 MD I 或 ME M 方