第五章_可编程控制器在数控机床上的应用

第五章可编程控制器在数控机床上的应用霍文国第五章可编程控制器在数控机床上的应用一、掌握FANUCPMC的基本指令和常见功能指令的格式及功能；二、掌握FANUCPMC在数控机床控制中常见的应用实例。教学目标第五章可编程控制器在数控机床上的应用数控机床做为自动化控制设备，是在自动控制下进行工作的，数控机床所受控制可分为两类：一类是最终实现对各坐标轴运动进行的“数字控制”。如：对CNC车床X轴和Z轴，CNC铣床X轴，Y轴，Z轴的移动距离，各轴运行的插补，补偿等的控制即为“数字控制”。另一类为“顺序控制”。对数控机床来说，“顺序控制”是在数控机床运行过程中，以CNC内部和机床各行程开关，传感器，按钮，继电器等的开关量信号状态为条件，并按照预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停，换向，刀具的更换，工件的夹紧，松开，液压，冷却，润滑系统的运行等进行的控制。与“数字控制”比较，“顺序控制”的信息主要是开关量信号。第二节PLC在数控机床上的应用一、数控机床上PLC的功能第五章可编程控制器在数控机床上的应用常把数控机床分为“NC侧”和“MT侧”（即机床侧）两大部分。“NC侧”包括CNC系统的硬件和软件，与CNC系统连接的外围设备如显示器，MDI面板等。“MT侧”则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。PMC处于NC与MT之间，对NC和MT的输入、输出信号进行处理。MT侧顺序控制的最终对象随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大的差别。机床结构越复杂，辅助装置越多，最终受控对象也越多。第二节PLC在数控机床上的应用一、数控机床上PLC的功能第五章可编程控制器在数控机床上的应用第二节PLC在数控机床上的应用一、数控机床上PLC的功能数控系统机床接收驱动负载电源公共端DI/DOGFXY*ESP,*DECx等保持型继电器•Counter(C)•Timer(T)•Keeprelay(K)•Datatable(D)•Variabletable(D)中间继电器(R)第五章可编程控制器在数控机床上的应用X：由机床输入至PMC。如：操作员由机床操作面板上输入的按钮、按键、开关信号。Y：由PMC输出至机床的使机床强电动作的信号。如：主轴的正、反向；润滑、冷却的开/关信号。PMC处理梯形图程序输出这些信号使机床动作。G：PMC输出至CNC的信号（CNC输入）。这些信号中有些是启动CNC的一个子程序。这些子程序是CNC控制软件的一部分：根据机床的实际动作设计好的机床的强电控制功能。如：急停（G8.4）；自动加工程序启动(G7.2)；工作方式选择（G43.0-2）。第二节PLC在数控机床上的应用一、数控机床上PLC的功能第五章可编程控制器在数控机床上的应用另外一些信号是PMC通知CNC，使CNC改变或执行某一种运行。如：FIN（G4.3）是PMC通知CNC辅助功能M或换刀功能T已经结束执行。CNC接受到该信号后即可启动下个加工程序段的执行；*SSTP（G29.6）：CNC停止主轴电机的控制信号。F：CNC输出至PMC的信号。其中的一些信号是反映CNC运行状态的标志，表明CNC正处于某一状态。如：AL（F1.0）：报警状态。MV（F102）：进给轴移动中。另一些信号是CNC响应X（经过G）后，执行某一运行的结果，用以通知PMC。PMC收到该信号，视其具体情况，再做适当处理。还有一些信号是加工程序指令的译码输出。如：M代码（F10-F13）；T代码（F26-F29）。CNC将这些信号输出给PMC进行处理。第二节PLC在数控机床上的应用一、数控机床上PLC的功能第五章可编程控制器在数控机床上的应用上述这些信号在梯图程序中都必须赋予地址。G和F信号的地址是由CNC的系统软件规定好的，是固定的。有一些X信号地址也由CNC规定好。CNC提供地址表。Y信号可由PMC设计人员自行指定。第二节PLC在数控机床上的应用一、数控机床上PLC的功能第五章可编程控制器在数控机床上的应用(1)M指令功能用来控制机床的辅助操作，通常被编写在零件加工程序之中。CNC系统执行含有M功能指令的零件加工程序段时，CNC以BCD码的形式向PMC输出M代码信号，在数据区地址为F151的字节中产生相应的M代码值。PMC通过执行相应的译码程序，从中识别相应的代码类型，进行相应的辅助控制。第四节PLC在数控机床控制中的应用1.M功能的译码一、PMC在实现M功能上的应用第五章可编程控制器在数控机床上的应用(2)相关信号MF：为M功能的代码读信号，它是在CNC发出M功能代码之后发出的CNC传到PMC的信号M03：主轴正转信号M04：主轴反转信号M05：主轴停止信号M19：主轴准停信号第四节PLC在数控机床控制中的应用1.M功能的译码一、PMC在实现M功能上的应用第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)相关指令DEC：译码指令，其功能是：在BCD码信号等于一个指定数时，该指令的输出为1，常用于数控机床中M、S、T功能的译码。F151：译码信号地址0311：其中03为指定数；11表示对译码地址中的两位BCD码的高低位译码。第四节PLC在数控机床控制中的应用1.M功能的译码一、PMC在实现M功能上的应用第五章可编程控制器在数控机床上的应用(4)M功能的译码控制过程当MF为1，即CNC向PMC发出代码读信号时，若F151的内容为2位BCD码03时，M03信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的正转；当F151的内容为2位BCD码04时，M04信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的反转。同理，当F151的内容为2位BCD码05时，M05信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的停止；当F151的内容为2位BCD码19时，M19信号输出有效，PMC可以用这个信号来控制主轴的准停。第四节PLC在数控机床控制中的应用1.M功能的译码一、PMC在实现M功能上的应用第五章可编程控制器在数控机床上的应用(1)主轴准停功能主轴准停即使主轴准确地停在固定的方位上。在加工中心换刀时，为了使机械手对准抓刀槽或精镗孔时都需要用到主轴准停。第四节PLC在数控机床控制中的应用2.主轴准停控制一、PMC在实现M功能上的应用第五章可编程控制器在数控机床上的应用(2)相关信号AUTO：自动工作方式状态信号RST：CNC系统的复位信号M06：换刀信号M19：主轴准停信号ORCM:主轴准停命令信号ORAR：主轴准停到位信号R1:主轴准停报警信号MFIN:M指令执行结束信号第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用2.主轴准停控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)相关指令TMR：定时器指令，其功能是：设定时间可更改的定时器。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用2.主轴准停控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(4)主轴准停控制过程当AUTO为1，即选择自动工作方式；RST为0，即CNC系统不处于复位状态；M06或M19为1，即执行M06或M19指令时，ORCM输出有效，向机床侧发出主轴准停命令信号，若在4.5秒内，PMC接收到来自机床侧的主轴准停到位信号ORAR,主轴准停结束；若在4.5秒内，PMC没有接收到来自机床侧的主轴准停到位信号ORAR,主轴准停有误，R1信号输出有效，发出报警。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用2.主轴准停控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴准停控制过程如主轴准停控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M19指令执行完成：1．正执行加工程序段中的M19指令时，即M19=1。2．发出主轴准停命令信号，即ORCM=1。3．接收到主轴准停到位信号，即ORAR=1。4．没有发出主轴报警信号，即R1=0。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用2.主轴准停控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用主轴放大器M19F151CNC第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用2位BCD码译码主轴准停控制M19=1主轴电动机（编码器）主轴传动装置主轴ORAR=1主轴准停结束控制MFIN=1ORCM=1PMCMTM19指令执行过程MF=1第五章可编程控制器在数控机床上的应用(1)主轴正反转功能主轴正反转即使主轴顺时针或逆时针旋转。在加工工件时，都需要用到主轴的旋转功能。第四节PLC在数控机床控制中的应用3.主轴正反转控制一、PMC在实现M功能上的应用第五章可编程控制器在数控机床上的应用(2)相关信号*ESP：CNC处于非急停状态信号SPOF：主轴停止条件满足信号SQIIB：主轴处于紧刀状态信号SPAW：主轴旋转条件满足信号SPJGL：主轴手动方式有效状态信号SPCWK：主轴正转键按钮按下状态信号SPCCWK：主轴反转键按钮按下状态信号SCW：主轴正转条件满足信号SFR：主轴正转命令信号SRV：主轴反转命令信号SCCW：主轴反转条件满足信号KA2：冷却泵接通信号SAR1：主轴速度达到信号第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下3个条件时，才能满足主轴旋转的条件，即SPAW(R715.2)为1：1．CNC处于非急停状态，即*ESP=1。2．主轴必须出于紧刀状态，即SQIIB=1。3．主轴停止条件不满足，即SPOF=0。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下3个条件之一时，才能满足主轴正转的条件，即SCW(R752.4)为1：1．在操作面板上的手动方式生效，即SPJGL=1时，按下主轴正转键，即SPCWK=1。2．执行加工程序段中的M03指令时，即M03=1。3．执行加工程序段中的M13指令时，即M13=1。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下4个条件时，才能使PMC发出主轴正转命令信号，即SFR(Y86.1)为1：1．满足主轴旋转条件，即SPAW=1。2．满足主轴正转条件，即SCW=1。3．不满足主轴反转条件，即SCCW=0。4．没有发出主轴反转命令信号，即SRV=0。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M03指令执行完成：1．正执行加工程序段中的M03指令时，即M03=1。2．发出主轴正转命令信号，即SFR=1。3．接收到主轴速度达到信号，即SAR1=1。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下条件时，才能使M13指令执行完成：1．正执行加工程序段中的M13指令时，即M13=1。2．冷却泵接通，即KA2=1。3．发出主轴正转命令信号，即SFR=0。4．接收到主轴速度达到信号，即SAR1=1。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机床上的应用(3)主轴正反转控制过程如正反转控制梯形图所示，当满足以下3个条件之一时，才能满足主轴正反转的条件，即SCCW(R752.5)为1：1．在操作面板上的手动方式生效，即SPJGL=1时，按下主轴正转键，即SPCCWK=1。2．执行加工程序段中的M04指令时，即M04=1。3．执行加工程序段中的M14指令时，即M14=1。第四节PLC在数控机床控制中的应用一、PMC在实现M功能上的应用3.主轴正反转控制第五章可编程控制器在数控机