基于PLC的机床控制系统设计样本.doc

毕业论文（设计）

题目： 基于PLC数控机床控制设计

班 级
专 业 电气自动化
学生姓名
指引教师

摘 要

数控机床是一种机电一体化数字控制自动化机床。初期数控机床是依托继电器逻辑来实现相应功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦浮现问题，很难维修。这样系统，其可靠性往往也不高，影响正常生产。
本文正是针对这一问题展开工作。本文简介了西门子可编程控制器对CK9930机床电气控制某些改造设计，重点阐述了数控机床PLC功能、机床电气控制原理及相应PLC程序编制与调试三方面问题。并且详尽地展示了PLC控制程序开发过程。
依照数控车床所承担加工任务特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC控制车床动作，必要将PLC及其控制模块和相应执行元件加以组合。因此在该控制程序开发过程中，采用了模块化构造设计办法。
本文重要完毕了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定期润滑控制以及报警解决等功能PLC控制程序开发。并且运用FXGP_WIN-C软件编写了该机床PLC控制程序，并借助其运营、监控功能，通过有关设备，观测了程序运营状况。

核心词：PLC控制，数控车床，梯形图

目录
摘 要 1
第1章 概 述 4
1.1数控系统工作原理 4
1.1.1 数控系统构成 4
1.1.2 数控系统工作原理 5
1.2 PLC硬件与工作原理 6
1.2.1 PLC简介 6
1.2.2 PLC基本构造 6
1.2.3 PLC工作原理 7
第2章 数控车床PLC 8
2.1 数控车床PLC信息传递 8
2.2 数控车床中PLC功能 9
2.2.1 PLC对辅助功能解决 9
2.2.2 PLC控制对象 9
2.3 用PLC实现车床电气控制系统功能 10
2.4 运用PLC代替继电器--接触器控制方式优越性 11
第3章 CK9930数控车床电气控制分析 12
3.1 车床重要构造和运动形式 12
3.2 车床对电气控制规定 12
3.3 车床电气控制电路分析 12
3.3.1 主电路分析 14
3.3.2控制电路分析 15
第4章 PLC程序设计办法 16
4.1 PLC编程语言 16
4.2 PLC程序设计环节 16
4.3 PLC程序模块化设计 18
4.4 输入输出分派 18
4.5 梯形图程序设计 20
4.5.2 公用程序 21
4.5.3 回原点程序 21
4.5.4 主轴控制程序 22
4.5.5 坐标轴控制程序 24
4.5.6 报警解决程序 27
4.5.7 定期润滑控制程序 27
4.5.8 冷却程序 29
4.5.9 自动换刀控制程序 30
4.5.10 需要阐明问题 32
4.6 梯形图程序调试 32
4.7 本章小结 33
第5章 调试程序 33
结 论 36
致 谢 38
参照文献 39

、

第1章 概 述

CK9930型数控车床配备是华中I型数控系统，是一种比较老式小型简易经济型数控系统。随着数控技术不断进步与发展，这一数控系统已不能满足加工规定，本课题就是对既有CK9930数控车床所进行改造项目一种构成某些。重要是车床电气控制某些进行改造。
车床电气控制系统是控制车床各某些工作、协调完毕车床加工任务核心某些，它由大量继电器构成一种复杂逻辑控制电路。该车床复杂继电器逻辑控制线路构成电气控制系统故障率高，难于维护，很有必要对其进行改造，即用PLC代替继电器--接触器控制方式。
1.1数控系统工作原理
国际信息解决联盟对数控机床做了如下定义定义：数控机床是一种装有程序控制系统机床，该系统可以逻辑地解决具备使用号码或其她符号编码指令规定程序。
这里所说程序控制系统就是数控系统（Numerical Control,简称NC）而当前数控系统都是以计算机作为控制中心，因此称为计算机数控(Computerized Numerical Control，简称CNC)。
1.1.1 数控系统构成
CNC系统普通构造如图1.1所示，CNC系统重要是指图中CNC控制器，它是由计算机硬件、数控系统软件及相应输入/输出接口构成专用计算机和
可编程控制器所构成。前者解决机床轨迹运动数字控制，后者则解决开关量逻辑控制。

图1-1 CNC系统普通构造框图
1.1.2 数控系统工作原理
虽然数控系统种类繁多，但其基本原理都是相通。即都是通过运算器进行插补运算，然后对进给轴进行闭环控制，实现机床数控功能。
（1）进给系统控制
进给系统控制大多是通过控制步进电机来实现。步进电机是一种在外加电脉冲信号作用下一步一步地运转,将电脉冲信号转换成相应角位移机电元件。其角位移量和输入脉冲个数严格成正比,在时间上与输入同步，控制输入脉冲数量、频率及电机绕组通电顺序，便可获得所需转角、速度及转动方向；无脉冲输入时,在绕组电源勉励下,气隙磁场使转子保持本来位置状态。运用这一原理,便可实现加工时纵、横向进给,并可获得较高精度。
（2） 开关量控制
数控机床开关量信号控制是通过PLC来完毕。
机床各开关量可通过I/O 口进行信息互换。由于I/O 口可输入信号和输出信号，其输出信号通过逻辑译码电路转换成多路输出信号，可实现主轴电机、冷却泵及主轴变速等控制； 输入口可接受行程限位开关暂停、主轴同步脉冲、选刀回答等信号。从而实现各种状态检测，最后实现机床各开关量控制。
（3）主轴控制
数控系统只对主轴系统进行开关控制。数控装置通过PLC对主轴系统进行起停控制。
1.2 PLC硬件与工作原理
1.2.1 PLC简介
可编程序控制器（Programmable Controller）简称PC，为了不与个人计算机（也简称PC）混淆，普通将可编程序控制器称为PLC。它是在电器控制技术和计算机技术基本上开发出来，并逐渐发展成为以微解决器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体新型工业控制装置。
当前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多工业控制装置，并被公以为当代工业自动化三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。
与普通微机控制系统最大区别是，PLC必要具备很强抗干扰能力、广泛适应能力和辽阔应用范畴。
1.2.2 PLC基本构造
PLC也是由硬件系统和软件系统两大某些构成。
PLC硬件系统基本构造如图1.2所示。

图1-2 PLC基本构造示意图
PLC软件系统则涉及系统软件和顾客应用软件。
从广义上讲，可编程序控制器PLC实质上是一种专用工业控制计算机，只但是比普通计算机具备更强与工业过程相联接接口，以及具备更直接合用于工业控制规定编程语言。
1.2.3 PLC工作原理
（1）PLC工作过程
PLC上电后，就在系统程序监控下，周而复始地按一定顺序对系统内部各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是按顺序循环扫描过程。执行一种循环扫描过程所需时间称为扫描周期，其典型值为1～100ms。PLC工作过程如图1.3所示。

初
始
化

C
P
U
自
诊
断

通信
信
息
处
理

与外部设备互换信息

执行顾客程序
输入输出信息解决

图1-3 PLC工作过程
（2）顾客程序循环扫描过程
PLC工作过程与CPU操作模式关于。CPU有两个操作模式:STOP模式和RUN模式。在扫描周期内，STOP模式和RUN模式重要差别是：RUN模式下执行顾客程序，而在STOP模式下不执行顾客程序。PLC对顾客程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。

第2章 数控车床PLC

在数控车床中，位置控制是由位置控制器来实现。而其他大某些动作即辅助机械动作控制如主轴启停、换向,换刀控制、冷却和润滑系统运营以及报警监测等功能则可由可编程控制器(PLC)来实现。
2.1 数控车床PLC信息传递
通过PLC来实现车床电气控制系统各项功能，需要将各种控制和检测信号通过按钮和检测元件输入PLC，再通过PLC内部程序运算将成果输出到各种执行设备，完毕电气控制系统对于车床控制。因此就涉及PLC与数控装置、机床之间信息互换。可编程控制器与CNC机床强电、CNC数控装置I/0口联接可归纳为下列三某些：
（1）PLC输入输出端与机床面板信号联接
CNC数控机床操作面板上有按钮、旋钮开关和批示灯等，按钮、旋钮开关直接与可编程控制器输入端接线柱相连，批示灯直接与PLC输出端接线柱相连。
（2）PLC输出端与机床强电信号联接
PLC在CNC机床中重要作用是控制强电某些，如:主控电源、伺服电源、刀架电机正转、润滑电机等。每个电机运营程序控制逻辑都固化在PLC中，受机床操作面板开关和数控系统软件控制。
（3） PLC输入端与CNC机床数控装置I/O口联接
可编程控制器输出端通断是由其输入端通断状态及梯形图程序决定，CNC机床数控装置与可编程控制器联接是通过软开关直接控制PLC输入端通断，以决定PLC输出端状态。从数控装置I/O口信息流向分析，可以分为两种状况:一是数控装置从I/O口输出指令，控制PLC完毕相应动作；另一种是检测PLC输入口开关状态，数控装置I/O口是输入信号，数控装置依照输入信号性质做出相应控制。

2.2 数控车床中PLC功能
2.2.1 PLC对辅助功能解决
当前，数控机床程序中，关于机床坐标系商定、准备功能、辅助功能、刀具功能及程序格式等方面己趋于统一，形成了统一原则，即所谓CNC机床ISO代码。归纳起来有4种功能:一种是准备功能，即所谓G代码；第二种是辅助功能，即所谓M代码；第三种是刀具功能，即所谓T代码；第四种是转速功能即所谓S代码。其中，G功能重要与联动坐标轴驱动关于，是通过CPU控制数控装置I/0接口实现；M功能重要控制机床强电某些，涉及主轴换向、冷却液开关等功能；T功能与刀具选取和补偿关于。
⑴ M功能解决
M指令重要有M02 (程序停止) 、M03 (主轴顺时针旋转) 、M04 (主轴逆时针旋转)、M05 ( 主轴停止) 、M06 ( 准备换刀) 等。其中一某些是由数控系统自身硬件和软件来实现,尚有一某些需要数控装置与PLC 相结合来实现。
⑵ T功能解决
在PLC上实现重要是刀具选取。当遇到包括某个刀具编码换刀指令时，相应数控装置I/O口变成高电平,数控系统将T代码指令送给PLC，PLC通过译码指令进行译码后，检索刀号，然后控制换刀装置进行换刀。
⑶ S功能解决
S功能重要完毕对主轴转速控制,惯用有代码法和直接指定法。代码法是S背面跟二位数字,这些数字不直接表达主轴转速大小,而是机床主轴转速数列序号；直接指定法是S背面直接就是主轴转速大小,例如S1500 表达主轴转速是1500 r/min。
2.2.2 PLC控制对象
数控系统可以分为两某些：控制伺服电动机和主轴电机动作系统某些NC 和控制辅助电气某些PLC。数控机床PLC重要完毕数控机床顺序控制，涉及对NC、机床及操作面板传来信号进行解决，实行急停及超程信号监控，并且完毕对主轴、刀架、冷却、润滑等功能控制。
① 操作信号解决
接受操作面板上信号和NC某些传来数控信号以控制数控系统运营。
② 主轴控制
控制主轴启动、停止及正反转。
③ 坐标轴控制
控制坐标轴伺服驱动及限位开关等。
④ 换刀控制
实现对程序换刀控制。
⑤ 冷却控制
实现程序控制冷却启动、停止。
⑥ 润滑控制
实现定期润滑控制。
2.3 用PLC实现车床电气控制系统功能
从本质来讲，基于PLC 机床电气控制系统对机床控制思路依然与继电器-接触器控制系统是一致。只是在控制手段上采用了先进控制设备。
PLC 控制系统其长处在于依照加工工艺规定不同相应修改程序就可以实现。车床电气控制系统属于广泛应用系统，不针对特殊加工工艺，因而PLC 内部程序只需要相对每个控制按钮发出信号，做出相应动作即可。
通过PLC 来实现车床电气控制系统各项功能，需要将各种控制和检测信号通过按钮和检测元件输入PLC，再通过PLC 内部程序运算将成果输出到各种执行设备，完毕电气控制系统对于车床控制。每个功能输入信号，都可以通过控制面板上按钮进行操作，输出则可以通过接触器、电磁阀等执行机构完毕。基于PLC 车床电气控制系统功能分解如图2-1。

X轴Z轴起停

PLC
接触器

电动刀架
接触器
主轴起停调速
冷却液起停
夹具松开夹紧
换刀按钮
批示灯
变频器

图2-1 PLC 车床控制系统分解图
2.4 运用PLC代替继电器--接触器控制方式优越性

⑴ 可维护性好 采用PLC进行控制后，由于采用了专用芯片及集成电路，提高了集成度，减少了元器件数量，机床控制电路接线量大为减少，故障率大大减少。可维护性好，基本上无需维护。
⑵ 可靠性高 PLC平均无端障工作时间高达300000 h（约34.2年），因此其可靠性高。而采用继电器--接触器控制机床控制则由于存在大量机械触点，工作电压和工作电流较大，可靠性较差。
⑶ 提高机床柔性 当机床加工程序发生变化时,只需要修改PLC程序就可以进行新加工,更改较以便,机床柔性较好。
⑷ 效价比高 交流接触器额定寿命约为800～1600h，远低于PLC，
再考虑到因更换坏掉接触器所耽误工时，从经济性角度来看，用PLC也是很合算（PLC价格与I/O点数成正比，而机床所要用I/O点数并不多）。
⑸ 可联网通信 由于PLC具备通信功能,采用可编程控制器进行机床改造后,可以与其他智能设备联网通信,在此后进一步技术改造升级中,可依照需要联入工厂自动化网络中，提高工厂自动化水平。

第3章 CK9930数控车床电气控制分析

数控车床重要用于轴类、盘类零件加工,能自动完毕外围柱面、内孔、锥面、圆弧面、螺纹等工序粗细加工,并能在圆柱面或端面上进行铣槽、钻孔、铰孔等工作,可以实现回转体零件在预先加工好定位基面后,一次装夹下完毕从毛坯到成品所有工序. 因而,可以极大地提高生产率。
3.1 车床重要构造和运动形式
CK9930数控车床是为两轴车床。床身最大工件回转直径300mm，最大工件长度500mm，刀架上最大工件回转直径140mm，外型尺寸1100 mm×580 mm×580 mm。其构造重要有床身、主轴变速箱、床鞍、卡盘、刀架、丝杠和尾架等构成。其中，床身是一种整体铸件。刀架通过床鞍安顿在床身导轨上。
CK9930数控车床运动形式有：
⑴ 主运动：工件旋转运动，是主轴通过卡盘带动工件旋转运动形式。
⑵ 进给运动：刀架横向或纵向直线运动。
3.2 车床对电气控制规定
车床工艺范畴广，因而它调速范畴大、运动多。其对电气控制规定有：
①为适应各种工件加工工艺规定，主轴应能在一定范畴内调速，采用交流电动机驱动齿轮变速系统。
②由于采用齿轮变速，为防止浮现顶齿现象，规定主轴系统变速时作低速断续冲动。
③规定主轴可以实现正反转。
④电路应有必要保护和联锁办法。
3.3 车床电气控制电路分析
CK9930数控车床电气原理图如图3-1所示。

图3-1 CK9930数控车床电气原理图
3.3.1 主电路分析
将三相电源经空气断路器Q1和Q2引入，单相电容运转主轴电动机M1用接触器KM3和KM4形成互锁电路控制正反转。变压器T1为X轴、Z轴步进电机驱动器提供AC55V供电电源；变压器T2为强电控制电路提供AC220V电源；变压器T3和整流电路为弱电控制电路和主控电路板提供DC24V供电电源。
3.3.2控制电路分析
（1）启动过程
启动时，合上Q1，引入三相电源。按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电吸合，则KM1主触头闭合，电动机接通电源直接启动运营。与此同步，在超程解除（X33）有效状况下闭合继电器RA2，且使X31有效（控制器收
到主电路接通信号），则继电器RA1通电，RA1触点闭合，接触器KM2线圈通电吸合，KM2主触头闭合，为步进电机驱动器供电，且主轴电机也通电。
在控制面板上采用是旋钮开关，拨到“开” 位置后能始终保持接通状态，从而使得KM1可以持续闭合，为控制电路供电。
（2）主轴正反转
该车床采用两个接触器KM3和KM4来实现对电动机正、反转控制。在电路中，为了防止两个接触器同步动作而导致短路，将实现正、反转KM3和KM4进行互锁。因此，电动机正反转控制电路事实上是由互锁两个方向相反单向运营线路构成。其详细控制过程如下：
继电器RA3闭合，RA3常闭触点断开。
1、接触器KM3闭合，KM4由互锁电路断开（虽然RA4误动作也不会闭合），主轴电机正转。
2、继电器RA4闭合，RA4常闭触点断开。
3、接触器KM4闭合，KM3由互锁电路断开（虽然RA4误动作也不会闭合），主轴电机反转。
正如上面所指出那样，在该正反转控制电路中，两个接触器常闭触头KM3和KM4互锁。因此在进行电动机换向操作时，必要先按下停止按钮才干反向启动。
（3）停止过程
按下急停按钮SB1，则继电器RA2断电，RA2辅助触点断开，从而使得与之串联在一起继电器RA1断电，RA1辅助触点断开。与RA1触点串联接触器KM2线圈断电，同步接触器KM1触头也断开。KM2线圈断电使步进电机断电。KM2触头也会随KM2线圈断电而断开，则主轴控制电路断电。KM1触头断开也会使控制电路断电。
此外，若是行程开关接通，也会使继电器RA2断电，同理，整个控制电路也将会断电。
补充：若为按下急停，X30有效，单片机控制电路无法正常启动；若为行程开关接通（206为高电平），X30无效，单片机控制电路可以正常启动，认知超程错误。
第4章 PLC程序设计办法
4.1 PLC编程语言
国际电工委员会（IEC）于1994年5月发布了可编程序控制器语言原则(IEC61131-3),详细地阐明了句法、语义和下述5种编程语言：
⑴ 顺序功能图；
⑵ 梯形图；
⑶ 功能块图；
⑷ 指令表；
⑸ 构造文本。
该原则中有两种图形语言——梯形图（LD）和功能块图（FBD），尚有两种文字语言——指令表（IL）和构造文本（ST），顺序功能图（SFC）是一种构造块控制程序流程图。[8]
其中，梯形图是使用最多图形编程语言，有PLC第一编程语言之称。梯形图采用类似于继电器触点、线圈图形符号，容易理解和掌握。梯形图常被称为程序，梯形图设计称为编程。梯形图也很适合于开关量逻辑控制。本文也采用梯形图进行程序编制。
4.2 PLC程序设计环节
图4-1所示为PLC控制系统设计与调试普通环节。

-0
图4-1 PLC控制系统设计与调试普通环节
4.3 PLC程序模块化设计
由于车床操作过程复杂，机加工控制对象每一工作循环周期控制关系比较复杂，因而，如果将各种控制程序“混合”在一起设计，则各程序间必然会互相“牵连”，从而使设计难度成倍增大。
为此作者决定在PLC顾客程序程序设计中，采用模块化设计思想，即对系统按照控制功能进行模块划分，将不同功能程序放在不同模块中设计，依次对各控制功能模块设计梯形图。这样，使得每一某些程序都可以单独设计和修改，也就是说设计和修改某一某些程序时，不必紧张会对另一某些程序导致影响。程序构造清晰，便于调试，还可以依照需要灵活增长其她控制功能。
本次设计中，综合车床特点，在开发该机床PLC控制程序过程中将PLC程序划分为7个模块，即公用程序模块、主轴模块、坐标轴控制模块、润滑控制模块、自动换刀模块、报警模块和冷却控制模块。
4.4 输入输出分派
接下来就是编制I/O分派表。I/O分派表是设计梯形图程序基本资料之一，也是设计PLC控制系统时必要一方面完毕工作，会给PLC系统软件设计和系统调试带来诸多以便。
在编制I/O分派表时，同类型输入点或输出点尽量集中在一起,持续分派。本次程序开发所用I/O分派见表4-1所示。

表4-1 输入输出设备与PLC输入输出端子分派一览表
输入端 输出端
输入设备 输入端子 输 出 输出端子
旋钮开关 I1.0—I1.3 循环启动 Q0.0
循环启动按钮 I1.4 进给保持 Q0.1
进给保持按钮 I1.5 单 段 Q0.2
单段按钮 I1.6 机床锁住 Q0.3
机床锁住按钮 I1.7 快 进 Q0.4
主轴正转按钮 I2.0 主轴正转 Q0.5
主轴反转按钮 I2.1 主轴反转 Q0.6
主轴停按钮 I2.2 主轴停 Q0.7
X向退按钮 I2.3 X向退 Q1.0
X向进按钮 I2.4 X向进 Q1.1
Z向退按钮 I2.5 Z向退 Q1.2
Z向进按钮 I2.6 Z向进 Q1.3
快进按钮 I2.7 NC报警 Q1.4
急停按钮 I3.0 超程报警 Q1.5
超程解除按钮 I3.3 X回参照点 Q1.6
Z正向行程开关 I3.4 Z回参照点 Q1.7
Z反向行程开关 I3.5 进行润滑 Q2.0
X正向行程开关 I3.6 润滑故障报警 Q2.1
X反向行程开关 I3.7 换刀完毕 Q2.2
冷却开按钮 I4.0 刀架正转 Q2.3
冷却关按钮 I4.1 驱动批示 Q2.4
润滑电机起动按钮 I4.2 冷却开 Q2.5
润滑油路压力继电器 I4.3 X轴驱动使能 Q2.6
1～4号刀到位 I4.4—I4.7 Z轴驱动使能 Q2.7
换刀按钮 I5.0

4.5 梯形图程序设计
在本次程序开发过程中采用是FXGP_WIN-C编程软件。FXGP_WIN-C是在Windows操作系统下运营FX系列PLC专用编程软件，操作界面简朴以便，在该软件中可通过梯形图、指令表及SFC 符号来编写PLC程序。创立程序可在串行系统中与PLC进行通讯、文献传送、操作监控以及完毕各种测试功能。4.5.1 梯形图总体框图
图 4-2 所示为该控制系统PLC梯形图程序总体构造，将程序分为公用程序、回原点程序、主轴控制程序、坐标轴控制程序、报警解决程序、定期润滑控制程序、冷却程序、自动换刀控制程序八个某些。

公用程序
回原点程序
主轴控制程序
坐标轴控制
报警解决程序
定期润滑控制
冷却程序
自动换刀控制

图 4-2 PLC程序总体构造
最大限度地满足被控对象控制规定，是PLC应用程序设计一大原则。在构思出这个程序主体框架后，接下来就是以它为主线，逐个编写各子程序。

4.5.2 公用程序
公用程序如图 4-3 所示。

图 4-3 公用程序

4.5.3 回原点程序
在正式进行数控加工之前，刀架应当先回零，回零之后刀架在机床坐标系中位置就定下来了。

图4-4 回原点控制梯形图
图4-4 所示为刀架自动回原点梯形图。 拨开回原点起动按钮X12，M14变为ON，刀架开始向X和Z两个方向退，退到X正向行程开关时X36为ON，刀架向Z方向退，到Z向限位处时，X34变为ON，Z方向也停止并将M14复位。这时原点条件满足，M0为ON，在公用程序中，初始步M0被置位，为后来工作做好了准备。

4.5.4 主轴控制程序
数控机床主轴控制涉及主轴正反转控制和主轴停转控制等。

图4-5 主轴控制流程图

图4-6 主轴控制梯形图
在梯形图中，主轴正、反转之间有逻辑互锁关系，以免控制功能切换时发生故障。除此之外，必要采用PLC内部时间继电器进行延时控制，否则会导致正、反转接触器同步接通而引起电源短路。这是由于PLC执行程序速度要比接触器动作速度快得多。程序中用定期器T0和T1来完毕5s转换延时。此外，还运用PLC内部辅助继电器M03和M04作为正反转控制辅助继电器。

4.5.5 坐标轴控制程序
坐标轴控制设计核心是环绕坐标轴驱动容许而展开 [10]。它涉及超程、驱动故障、坐标轴紧停、坐标轴正常停止等控制。一方面为PLC给出坐标轴可以运动信号，另一方面又控制着电机运营。
对驱动器使能、监控硬限位和参照点碰块等控制逻辑为：

限位开关 超程

自保持

复位 驱动故障 驱动容许

超程 驱动容许 紧停 轴停

图4.7 坐标轴控制逻辑设计

图4-8 坐标轴控制梯形图

图4-9 一种也许坐标轴运动流程图
4.5.6 报警解决程序
在PLC 控制系统发生事故、故障时都应发出报警信号,普通是声光报警信号。此处用PLC基本逻辑指令实现报警功能,其梯形图如图4.10 所示。

图4-10 报警控制梯形图

当反向行程开关X35、X37被碰届时，继存器M13接通。同步，特殊继存器M8013周期性通断，与之相连报警批示灯闪烁，当按下“超程解除” 按钮X33，继存器M12接通，报警批示灯熄灭。
此外，当反向行程开关接通报警后，将会控制整个机床停止运动。
阐明：行程开关又称限位开关，用于控制机械设备行程及限位保护。将行程开关安装在预先安排位置，当运动部件上挡块撞击行程开关时，行程开关触点动作，实现电路切换。

4.5.7 定期润滑控制程序
对于机床润滑系统改造可加装润滑泵，通过设定润滑时间办法进行，这样可减少手工润滑劳动强度，提高设备可靠性。正常状况下按规定期间间隔周期性自动启动，每次按给定期间润滑。
润滑系统控制过程如下：在正常工作时，按下润滑电机起动按钮后，系统即开始进行润滑，运营10秒后停止，停止30分钟后重新开始进行润滑，如此循环往复下去。
同步，PLC还对润滑系统状态进行监测。PLC在润滑系统开始进行润滑后即通过润滑油路压力继电器检查润滑油路中润滑油流动与否正常，若压力继电器一

直闭合，阐明油路有堵塞。润滑5秒定期时间到了之后，开始30分钟间隔，此时如果油路中尚有油，阐明油路有泄露。在这两种状况下，PLC都会报警，润滑就会停止。
定期润滑控制流程如图4-11。

启动润滑

进入润滑状态
管路中有
油？

否

是
计时10秒后
停止润滑
停止润滑后计时30分钟
停止润滑
30分钟内
管路中无油？

是

否
润 滑 报 警

图4-11 定期润滑控制流程图
使用FXGP_WIN-C软件编写梯形图程序如图4.12。

图4-12 润滑控制梯形图

4.5.8 冷却程序
冷却是依照加工任务来选用，通过操作面板上冷却启动和停止按钮来进行控制。在急停生效时，冷却输出禁止。

图4-13 冷却控制梯形图

4.5.9 自动换刀控制程序
数控机床规定可以精确、迅速地换刀。为提高换刀效率和定位精度，
满足在一次装夹下完毕多工序加工需要，采用电动刀架替代原有手动刀架。电动刀架可实现刀架自动回转和自动换刀，因而可提高加工效率和刀具重复定位精度。此处选取构造简朴、体积小、刚性好、价格便宜四刀位电动刀架。
此外，采用电动刀架,也可使机械构造简朴,省去大量液压管路。选用自动转位电动刀架，刀架上同步安装四把不同车刀，可在一种工序中依次用四把车刀自动完毕几种表面加工。这对于加工形状复杂、加工表面较多、相对位置精度规定较高零件是特别适当。
发出换刀指令
自动换刀控制流程如图4.14。
T0D6
T1D5

D5 = D6 ?
换刀完毕
是

D5 ＞D6 ?
否
是
否
D5－D6＋4 D8
D5－D6 D8
刀架正转
计数器计数
换刀完毕

图4-14 自动换刀控制流程图
该控制设计充分运用了PLC具备丰富数据功能指令长处，用数据指令来进行判断比较。假设T0是实际刀号,T1为待换刀号。数据寄存器D6存储

实际刀号，D5存储待换刀号。D7存储待换刀号与实际刀号差值。
用比较指令CMP进行数据比较。比较成果使M17，M18，M19中一种接通。当D5不不大于D6时，M17接通；D5等于D6时，M18接通；D5不大于D6时，M19接通。在程序中一方面对D5和D6中存储值进行比较，判断与否到位。当D5＝D6时，表达刀号相符；当D5＞D6时，将D5－D6值存储到D8中，当D5＜D6时，将D5－D6＋4值存储到D8中。D8中存储是旋转刀位数，将它作为计数器计数值，由计数器对转过刀位进行计数，当计数值到，表达换刀结束。

图4-15 自动换刀控制梯形图
4.5.10 需要阐明问题
普通而言，PLC应用程序普通还应涉及初始化程序，用来将计数器进行清零、对某些输出量置位或复位等，以防止系统发生误动作。考虑到本控制系统中各模块之间差别较大，没有专门编制这一子程序，而是将这些内容穿插在有关子程序中。
4.6 梯形图程序调试
调试是PLC控制程序开发过程中一种重要环节。
所编写顾客程序在实验室进行了模仿调试，实际输入信号用按钮来模仿，各输出量通/断状态则用关于发光二极管来显示。在恰当时候用开关或按钮来模仿实际反馈信号，如限位开关接通和断开。
通过调试，的确发现了某些核心问题，有是对于某些指令含义理解存在偏差，有是程序构造设计不合理，尚有则是对于程序在实际执行中也许浮现问题考虑不周。对于调试中浮现问题逐个进行了排除,其中某些程序更是“从头再来”，采用新逻辑关系重新进行设计，通过不断调节和完善，调试中所发现问题都得到理解决。
从上述过程可以看出，程序设计完毕后，调试是检查其对的性必要手段。在调试中，对所遇到各类问题予以解决解决，不但对程序设计进行了检查修正，同步还可从实际运营中改进、优化、完善整个程序设计工作。
总之，通过调试这个环节，进一步提高了程序对的性和可靠性，也使自己对于某些指令理解更加全面，并且学到了某些难得程序设计经验。
4.7 本章小结
PLC 作为先进自动控制装置，可以应用于各种自动化控制系统中。在车床电气控制系统中应用，属于PLC 一种典型控制。系统设计过程也是PLC 控制系统设计思想典型应用。
在这一章中，采用模块化设计思想，分八个模块详尽地展示了PLC控制程序开发过程。各模块程序设计办法也是各不相似，PLC控制程序设计中经验设计法、顺序设计法和继电器控制线路移植法这三种惯用办法都依照不同状况有所采用。
程序编写完后来，通过调试，除了可以判断程序正误外，还能在实践中进一步提高程序对的性和可靠性。
第5章 调试程序
一方面用step7-Micro/Win软件将数控机床PLC程序导出，文献扩展名自动变为.awl格式，进入仿真软件界面，输入密码，双击CPU，在下拉菜单中选取CPU226，将导出电梯程序载入S7-200 simulator仿真软件，点击运营按钮，仿真开始。

按下SQ0和SQ1时 ，观测仿真器变化：

当同步打开SQ0-SQ3时看