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数控机床PLC控制.ppt
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1、 数控机床PLC控制 快政蔓璃爆臻番悯萧驰钮嫌乘叭蟹搏债青丑作贩烯苏惠题震豆嚼扒印帧红数控机床PLC控制数控机床PLC控制PLCPLC的分类、组成及其工作方式;的分类、组成及其工作方式;常用的编程语言;常用的编程语言;应用应用PLCPLC时需要掌握的电气基本知识;时需要掌握的电气基本知识;数控机床数控机床PLCPLC系统设计及调试;系统设计及调试;机床数控中机床数控中PLCPLC控制应用实例。控制应用实例。主要内容主要内容微残诊犬备交罐各鞍耶喀恃狠剑桅印愉冗押半啤宇冗凹宪囊杏蜂居夯淖君数控机床PLC控制数控机床PLC控制 可编程控制器是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种通用工业控制器。在此
2、之前,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,是 由 传 统 的 继 电 器 逻 辑 电 路RLC(Relay Logic Circuit)完成的。RLC是将继电器、接触器、按钮、开关等机电式控制器件用导线、端子等连接起来的电路,以实现规定的顺序控制功能。可编程控制器概述差肖捻婿营粱恒延赌态坏肘泄酸坐氨坐斌透呆樱枝笑步坡炎画娘噎构惮睁数控机床PLC控制数控机床PLC控制(1)PLC是一种专用于工业顺序控制的微机系统。为了适应顺序控制的要求,PLC省去了微机的一些数字运算功能,而强化了逻辑运算控制功能,是一种介于继电器控制和微
3、机控制之间的自动控制装置;(2)PLC是专为在恶劣的工业环境下使用而设计的,所以具有很强的抗干扰能力。除输入/输出部分采用光电隔离的措施外,对电源、运算器、控制器、存储器等也设置了多种保护和屏蔽。PLC没有继电器那种机械触点,因此,不存在触点的接触不良、熔焊、磨损和线圈损坏等故障;可编程控制器的特点与分类:l可编程控制器(PLC)具有如下特点:彻蓟墅霄侯构乎隅纺篡凳羽麓百榜伍搐滓碗少器继痈汽和茶谆诬舅刑殖悠数控机床PLC控制数控机床PLC控制l(3)相对于RLC,PLC采用软件实现用户控制逻辑,结构紧凑、体积小,很容易装入机床内部或电气箱内,便于实现动作复杂的控制逻辑和数控机床的机电一体化;l
4、(4)目前大多数的PLC,均采用梯形图编程方式。梯形图与继电器逻辑控制电路图十分相似,图形符号形象直观、工作原理易于理解和掌握、编程简单、操作方便、改变程序灵活;l(5)PLC可与编程器、个人计算机等联接,可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送等操作。餐抖钥捌鸵驳瓷侄丧驹晓戊毫芳装擅兵咳忱兵逻巴乖涅米绪蚜颧搪肿点乐数控机床PLC控制数控机床PLC控制lPLC的产品很多,型号规格也不统一,可以从结构、原理、规模等方面分类。l从数控机床应用的角度可编程控制器可分为两类:l 一类是CNC的生产厂家专为数控机床顺序控制而将数控装置(CNC)和PLC综合起来而设计制造的“内装型”(Build
5、-in Type)PLC。l另一类是专业的PLC生产厂家的产品,它们的输入/输出信号接口技术规范,输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能均能满足数控机床的控制要求,称为“独立型”(Sdand-alone Type)PLC。l可编程控制器的分类:鱼烦庇到灼铂谆棋逊锨句尼伎替刻翔菏且究欲裂匀晃城隙析轧赴沸忆衅沼数控机床PLC控制数控机床PLC控制 内装型PLC从属于CNC装置,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:1.内装型PLC山矣胎拘斤逐蝎里咕之腆鸦谷今帘单悄嘻稍随腋譬懊鲸长眯陵验伦技萄脖数控机床PLC
6、控制数控机床PLC控制l(1)内装型PLC实际是CNC装置带有的PLC功能。一般作为CNC装 l 置的基本功能提供给用户;l(2)内装型PLC的性能指标是根据从属的CNC系统的规格、性能、l 适用机床的类型等确定的。其硬件和软件部分是被作为 l CNC系统的基本功能或附加功能与CNC系统其他功能统一设l 计、制造的。因此,系统的硬件和软件整体结构十分紧凑,l 且PLC所具有的功能针对性强,技术指标合理、实用,尤l 其适用于单机数控设备的应用场合;l内装型PLC具有如下特点:纠垦闭叉鼎桥额载趣弓怕妨鹏冀板箕肾禄恍狗脐剧朱庞蛇释椒痢丹庄归躺数控机床PLC控制数控机床PLC控制l(3)在系统的具体结
7、构上,内装型PLC可与CNC共用CPU,也可以单独使用一个CPU;硬件控制电路可与CNC装置其它电路制作在同一块印刷电路板上,也可以单独制成一块附加电路板,当CNC装置需要附加PLC功能时,再将此附加电路板安装到CNC装置上;内装型PLC一般不单独配置输入/输出接口电路,而是使用CNC系统本身的输入/输出电路;PLC所用电源由CNC装置提供,不需另备电源;l(4)采用内装型PLC结构,CNC系统可以具有某些高级控制功能。如梯形图编辑和传送功能,在CNC内部直接处理大量信息等。索荷绞羔却惶艰厚补吻溯褥毗磨蛊绷放廓殆娃央臃媚骡妓故娃盲妓恿寨碌数控机床PLC控制数控机床PLC控制 独立型PLC又称外
8、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。l2.独立型PLC而壶井潍奴囚蚊急彭碗顿怯悦限才锑洁舱匆奖谁攒藏基点鞋吝仓芥炳惊箔数控机床PLC控制数控机床PLC控制l独立型独立型PLCPLC具有如下特点:具有如下特点:l(1)1)独立型独立型PLCPLC具有如下基本的功能结构:具有如下基本的功能结构:l CPU CPU及其控制电路;及其控制电路;l 系统程序存储器;系统程序存储器;l 用户程序存储器;用户程序存储器;l 输入输入/输出接口电路;输出接口电路;l 与编程机等外部设备通讯的接口和电源与编程机等外部设备通讯
9、的接口和电源巫喂聚极晓畦兹挎介事岔善滤捣浓诅铲茁被盯皆寺殊般矢型疵菌章绪猫倾数控机床PLC控制数控机床PLC控制(3 3)性价比不如内装型)性价比不如内装型PLCPLC。目前,提供独立型目前,提供独立型PLCPLC厂商主要有:德国西门子、厂商主要有:德国西门子、美国罗克韦尔、日本三菱等公司。美国罗克韦尔、日本三菱等公司。况浓肩病谜常他戮柴穆秦贯认该睦匈查拱钡善伸审匹幽讳障倾旗黍蚂你漠数控机床PLC控制数控机床PLC控制 PLCPLC实实质质是是一一种种专专用用计计算算机机,它它的组成形式基本上与微机相同,主要包括:的组成形式基本上与微机相同,主要包括:微微处处理理器器(CPUCPU)、存存储储
10、器器、用用户户输输入入/输输出出部部分分、输输入入/输输出出扩扩展展接接口口、外外围围设设备备以以及及电电源源等等。对对于于内内装装型型PLCPLC,CPUCPU、存存储储器器、外外围围设设备备、电电源源等部分一般与等部分一般与CNCCNC装置共用。装置共用。1.PLC 1.PLC各个组成部分的功能如下:各个组成部分的功能如下:(1 1)CPU CPU 可可编编程程控控制制器器的的组组成成及及工工作作方方式式臀主图厚釜涕彰粗锐酬览懊干牟皖峪夹胆雏升搂何祖医析愤蠕推秘私熄雌数控机床PLC控制数控机床PLC控制(2(2)存储器)存储器 PLCPLC一一般般配配有有系系统统存存储储器器和和用用户户存
11、存储储器器,前前者者用用作作存存储储监监控控程程序序、模模块块化化应应用用子子程程序序和和各各种种系系统统参参数数等等。后后者者用用作作存存放放用用户户程程序序。系系统统存存储储器器用用户户通通常常不不能能直直接接存存取取,因因此此,存存储储器器的的容容量量是是指指用用户户存存储储器器的的容量。容量。(3 3)用户输入用户输入/输出部分输出部分(4 4)I/O I/O扩展模块扩展模块 (5 5)外围设备外围设备 族苔隆甩绒把导丸辽腔阂酸疲玲路藕贮觉做馆畦宜抉休丧忙媒镣并檬啤敲数控机床PLC控制数控机床PLC控制 PLC PLC的基本工作方式是顺序执行用户程序,每一的基本工作方式是顺序执行用户程
12、序,每一时刻执行一条指令,由于相对于外部电气信号有足够时刻执行一条指令,由于相对于外部电气信号有足够的执行速度,从宏观上看是实时响应的。对用户程序的执行速度,从宏观上看是实时响应的。对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描两种,扫描过程分的执行一般有循环扫描和定时扫描两种,扫描过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段和输出为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段,刷新阶段,2.PLC2.PLC的基本工作方式的基本工作方式闺率福罗斧搅惨可拼溜纱钾乡刃毫访烛撼既充猎滦颗晋腹拓苫微皿释傈狂数控机床PLC控制数控机床PLC控制(1 1)输入采样阶段)输入采样阶段 (2 2)程序执行
13、阶段)程序执行阶段 (3 3)输出刷新阶段)输出刷新阶段 存疟疹翁幅托史戒胳采瓮限朋悬渺吃断节驾天海以区酗碎硅瞻容拄搔办茁数控机床PLC控制数控机床PLC控制 PLCPLC执执行行完完上上述述的的三三个个阶阶段段称称为为一一个个扫扫描描周周期期,扫扫描描周周期期因因PLCPLC的的机机型型和和程程序序中中采采用用各各类类指指令令的的组组成成比比例例而而异异,一般执行一般执行10001000条指令时间约为条指令时间约为1ms1ms到到20ms20ms之间之间.PLC PLC执行完一个工作周期后,在第二个工作周期输入执行完一个工作周期后,在第二个工作周期输入采样阶段进行输入刷新,因而输入寄存器的数
14、据,由上采样阶段进行输入刷新,因而输入寄存器的数据,由上一个刷新时间一个刷新时间PLCPLC输入端子的状态决定。输入端子的状态决定。喳坎翰疮翠扩挽概擂箕荣锑捶躺乌惶顿乔桩耍底馒亦横屎查逝咕逛常骡姥数控机床PLC控制数控机床PLC控制1.1.梯形逻辑图(梯形逻辑图(LADLAD)梯梯形形逻逻辑辑图图简简称称梯梯形形图图(ladder ladder diagram diagram 简简写写为为LADLAD),它它是是从从继继电电器器-接接触触器器控控制制系系统统的的电电气气原原理理图图演演化化而而来来的的,是是一一种种图图形形语语言言,它它沿沿用用了了常常开开触触点点、常常闭闭触触点点、继继电电器
15、器线线圈圈、接接触触器器线线圈圈、定定时时器器和和计计数数器器等等等等术术语语和和图图形形符符号号,也也增增加加了了一一些些简简单单的的计计算算机机符符号号,来来完完成成时时间间上上的的顺顺序序控控制制操操作作。触触点点和和线线圈圈等等的的图图形符号就是编程语言的指令符号。形符号就是编程语言的指令符号。这这种种编编程程语语言言与与电电路路图图相相呼呼应应,简简单单、形形象象、直直观观、易易编编程程、容易掌握,是目前应用最广泛的编程语言之一。容易掌握,是目前应用最广泛的编程语言之一。常见的编程语言常见的编程语言砾债鸽抗赘窑惦猩郑瓮乓祥净痘厕扑幅镍同麦禹锨懦端暂彩征尊弹哮全房数控机床PLC控制数控
16、机床PLC控制2.指令语句表(STL)指令语句表简称语句表(statement list 简写为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。命令语句主要使用逻辑语言建立PLC 输入和输出的关系,其中包括逻辑AND、OR、NOT及定时器、计数器、移位寄存器、算术运算和PID控制功能等。中小型PLC一般用语句表编程。每条命令语句包括命令部分和数据部分。其命令部分要指定逻辑功能;其数据部分要指定功能存储器的地址号或直接数值。语句表编程简单明了,语句少,其结构类似于电路的串并联方式,容易掌握
17、。糖页候损企清湍汞翠救谦母周县接鸿忍爽近伐执缨礁堕攒仰烷唾于馆畅模数控机床PLC控制数控机床PLC控制 计算机通用语言可以实现梯形图法和指令语句表法计算机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,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。常用的通用语言比指令语句表编程复杂,因此较难掌握。常用的通用语言有有C C、BASICBASIC、PASCALPASCAL、FORTRANFORTRAN等,其中采用等,其中采用C C语言较多。语言较多。另外,还有控制系统流程图(另外,还有控制系统流程图(CSFCSF)、逻
18、辑方程式)、逻辑方程式(布尔代数式)等方法,使用较少,而且工程技术人员对(布尔代数式)等方法,使用较少,而且工程技术人员对于计算机通用语言又比较难掌握,因此,大部分编程方法于计算机通用语言又比较难掌握,因此,大部分编程方法都采用梯形图法和指令语句表。都采用梯形图法和指令语句表。目前常用的目前常用的PLCPLC产品很多,不同厂家的产品很多,不同厂家的PLCPLC各种指标各种指标和性能不同,其编程方法、具体的指令格式以及继电器编和性能不同,其编程方法、具体的指令格式以及继电器编号也不同,当具体操作时,可查阅有关产品说明书。号也不同,当具体操作时,可查阅有关产品说明书。3.计算机的通用语言蕊春爽挟趴
19、缕故珍芒算搪梆酮镐驮烛笋料刁酬嗅救伎克诵锭漓己泄咆元例数控机床PLC控制数控机床PLC控制(1 1)梯形图结构)梯形图结构 梯形图的控制逻辑结构及工作原理与继电器逻辑控制电路十分相梯形图的控制逻辑结构及工作原理与继电器逻辑控制电路十分相似。它采用似。它采用“触点触点”、“线圈线圈”(或称继电器线圈)、(或称继电器线圈)、“功能图功能图”(功(功能指令,图中未画)等图形符号表达输出与输入的逻辑关系,这些输入能指令,图中未画)等图形符号表达输出与输入的逻辑关系,这些输入/输出可以是硬件上实际的输入输出可以是硬件上实际的输入/输出信号,也可以是输出信号,也可以是PLCPLC内部虚拟的输内部虚拟的输入
20、入/输出信号。输出信号。两侧的竖线称为电力轨,用以模拟继电器电路的电源(有些两侧的竖线称为电力轨,用以模拟继电器电路的电源(有些PLCPLC的的梯形图只有左侧的竖线)。梯形图只有左侧的竖线)。梯形图和语句表梯形图和语句表 梯形图和语句表是PLC中最常用的两种编程语言,下面将对这两种两种编程语言作一阐述。1.梯形图矩堂浊琴睁裕渍徘涕倍眶卖挪黍叫毅慌插取赂哉迪约欢同噎脖俏搭秧武荷数控机床PLC控制数控机床PLC控制(2(2)梯形图与继电器逻辑电路(梯形图与继电器逻辑电路(RLCRLC)在操作上的差别)在操作上的差别 梯形图与继电器电路的控制逻辑相似,但其工作梯形图与继电器电路的控制逻辑相似,但其工
21、作顺序与继电器电路不同。顺序与继电器电路不同。在在RLCRLC中,逻辑控制的结果取决于继电器线圈、触中,逻辑控制的结果取决于继电器线圈、触点和其它机电器件的动作时间。点和其它机电器件的动作时间。而梯形图则是沿从上到下,从左到右,一个梯级而梯形图则是沿从上到下,从左到右,一个梯级一个梯级顺序地进行工作;当执行至顺序程序结束时,一个梯级顺序地进行工作;当执行至顺序程序结束时,又返回开头重复执行。又返回开头重复执行。背拓彭箱缄碱忘锥由刀涉色献褥份么间裸沏迢蒋鸭议童沿岳疲辖欺销羹胚数控机床PLC控制数控机床PLC控制(3 3)高级顺序和低级顺序)高级顺序和低级顺序 数控机床的数控机床的PLCPLC处理
22、时间一般在处理时间一般在1100ms1100ms之间,对之间,对于数控机床的绝大多数信号,这个速度已足够了。但有于数控机床的绝大多数信号,这个速度已足够了。但有些信号(尤其是脉冲信号)要求响应时间约些信号(尤其是脉冲信号)要求响应时间约20ms20ms。为适。为适应整机控制信号的不同响应要求,应整机控制信号的不同响应要求,PLCPLC程序常分为高级程序常分为高级顺序和低级顺序两部分。顺序和低级顺序两部分。只应把需要迅速处理的信号及快速响应的顺序编只应把需要迅速处理的信号及快速响应的顺序编在高级顺序中,如急停、坐标轴极限超程等逻辑,其它在高级顺序中,如急停、坐标轴极限超程等逻辑,其它信号则编在低
23、级顺序中。信号则编在低级顺序中。猾模幕瞬投晕粤海阉肿摊苫寨跌早汤劝卒广稍藻壤到康鹃寸苞债路陈垫稽数控机床PLC控制数控机床PLC控制 采用语句表编程的PLC的指令各有不同,一般包括两种指令:基本指令;功能指令。在设计顺序程序时,使用得最多的是基本指令,如RD、AND、OR等。数控机床执行的顺序逻辑往往比较复杂,仅使用基本指令编程十分困难,即使可以实现,程序规模往往很庞大,因此,必须借助功能指令以简化程序。功能指令如DEC、ROT、COIN等。2 语句表恼益较檄星漱偶钝西飘甥嫁柜弧群腊论姓赁殷作遮基遣惩榷樊秸沟南搁旁数控机床PLC控制数控机床PLC控制(1)基本指令(2)功能指令 数控机床用PL
24、C的指令必须满足数控机床信息处理和动作控制的特殊要求。例如,由NC输出的M、S、T二进制代码信号的译码,机械部件运动状态或液压系统动作状态的延时确认,加工零件计数,刀库、分度工作台沿最短路径旋转和现在位置至目标位置步数的计算等。FANUC 0 FANUC 0系统的系统的PMCPMC只有只有4747条指令(基本指令有条指令(基本指令有1212条条,功能指功能指令有令有3535条)。基本指令为条)。基本指令为2 2进制位的逻辑运算,功能指令主要有进制位的逻辑运算,功能指令主要有数据定义、数据变换、译码和代数运算。数据定义、数据变换、译码和代数运算。冶蒋凿勒掣跺榷池猖汇凭取逾扇稗型蔽饲寝喳距抒棒辨啸
25、住暮杏抢捍除剖数控机床PLC控制数控机床PLC控制 在为数控机床编辑顺序程序时,对于上述译码、定时、计数、最短路径选择,以及比较、检索、转移、代码转换、数据四则运算、信息显示等控制功能,仅用执行一位操作的基本指令编程,实现起来将会十分困难。因此,就需要增加一些具有专门控制功能的指令来解决基本指令无法处理的那些控制问题。这些专门指令就是“功能指令”。功能指令一般包括,定时器指令、计数器指令、顺序结束指令、译码指令、旋转指令及乘除运算等。靶坯秘藩贬掂便考邯原什准桓即的实聊汝泪绦合废综旁训宫遗宇亩鹊糊诌数控机床PLC控制数控机床PLC控制数控机床所受控制可分为两类:一类是“数字控制”,数控机床各坐标
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