第六章 数控系统PLC

职业技术院校规划教材数控机床故障诊断与维修2020/7/31第6章数控机床PLC技术职业技术院校规划教材数控机床故障诊断与维修•6.1PLC在数控机床中的应用•6.2FANUC系统PMC编程技术•6.3华中数控系统PLC技术•6.4PLC控制模块的故障诊断方法2020/7/32第6章数控机床PLC技术6.1PLC在数控机床中的应用数控系统内部处理的信息大致可分为两大类：一是控制坐标轴运动的连续数字信息，这种信息主要由CNC系统本身去完成；另一类是控制刀具更换、主轴启停、换向变速、零件装卸、切削液的开停和控制面板、机床面板的输入输出处理等离散信息，这些信息一般用PLC来实现。PLC在CNC系统中是介于CNC装置与机床之间的中间环节。它根据输入的离散信息，在内部进行逻辑运算并完成输出功能。2020/7/332020/7/341．数控机床中PLC的分类通常的PLC是一个独立的控制装置，由CPU、存储器、电源、I/O接口等构成独立的控制系统。从数控机床应用的角度分，可编程控制器可分为两类：一类是CNC的生产厂家将数控装置（CNC）和PLC综合起来而设计的“内装型”PLC。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，如图6-1所示。另一类是专业的PLC生产厂家的产品，称为“独立型”PLC。独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件结构，能够独立完成规定的控制任务。性能∕价格比不如内装型PLC。采用独立型PLC的数控系统框图如图6-2所示。2．CNC、PLC、机床之间的信号（1）CNC侧与MT侧的概念（2）PLC、CNC、机床间的信息交换•数控系统中PLC的信息交换，是以PLC为中心，在CNC、PLC和机床之间的信息传递。PLC与CNC之间交换的信息分两个方向进行，其中由CNC发给PLC的信息主要包括各种功能代码M、S、T的信息等。而由PLC发给CNC的信息主要包括M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。•例如机床的启动／停止等信号，以及上述各部件的限位开关等保护装置、主轴伺服状态监视信号等。掌握PLC的编程方法是利用PLC进行故障诊断和维修的前提条件。2020/7/356.2FANUC系统PMC编程技术FANUC系统可以分为两部分：控制伺服电动机和主轴电动机动作的系统部分和控制辅助电气部分的PMC。FANUC系统信息交换如图6-3所示。6.2.1PMC程序执行顺序以图6-4、图6-5两个电路为例，在A触点接通以后，B、C线圈会有什么动作？如果是继电器电路，可以认为是动作与电路的分布位置无关，图6-4、图6-5的情况相同，均为B、C先同时接通，而后B断开。在图6-4中，与继电器的情况相同，B、C先接通，而后由于C的接通断开B。在图6-5中，按顺序执行的话，却只有C接通，因为C的接通使B线圈不能接通。在实际运用中，图6-4中的B线圈可以用作输入信号A的上升沿脉冲信号。2020/7/362020/7/37ACBACCBAAC图6-4电路1图6-5电路2PMC顺序程序按优先级别分为两部分：第一级和第二级顺序程序。划分优先级别是为了处理一些宽度窄的脉冲信号，这些信号包括紧急停止信号以及进给保持信号。第一级顺序程序每8ms执行一次，这8ms中的其他时间用来执行第二级顺序程序。第二级顺序程序很长的话，就对它进行划分，划分得到的每一部分与第一级顺序程序共同构成8ms的时间段。梯形图的循环周期是指将PMC程序完整执行一次所需要的时间。循环周期等于8ms乘以第二级程序划分所得的数目，PMC程序执行顺序框图如图6-6所示。6.2.2PMC编址PMC顺序程序的地址表明了信号的位置。这些地址包括对机床的输入输出信号和对CNC的输入/输出信号、内部继电器、计数器、保持型继电器、数据表等。每一地址由地址号(每8个信号)和位号(0到7)组成。可在符号表中输入数据表明信号名称与地址之间的关系。地址有以下种类，不同类别地址符号也不相同。2020/7/38Y5.3FY5.2EX5.4DX2.0X1.1ABCR2.1GR5.1R200.1W1W2R200.02020/7/396.2.3PMC基本指令X1.1=1，X2.0=1，R2.1=1时R200.0输出X5.4=1Y5.2=0，R5.1=1时R200.1输出为16.2.4PMC功能指令1.第一级程序结束指令2．第二级程序结束指令3.程序结束指令2020/7/310SUB1END1SUB2END2SUB64END4．定时器指令5．固定定时器6．译码指令2020/7/311SUB3TMR定时器号ACTW1SUB24TMRB定时器号设定时间ACTW1ACTSUB4DEC译码信号地址译码指示W17．二进制译码指令说明：对1、2、4字节长的二进制形式的代码数据进行译码。代码数据一致时，对应的位即为“1”如不一致，则为“0”。形式指定：代码数据的形式为1：1字节长；1：2字节长；4：4字节长。代码信号地址：制定进行译码的数据的起始地址2020/7/312ACTSUB25DECB形式指定代码信号地址译码指示译码结果输出地址8．计数器指令9．回转控制指令2020/7/313CN0UPDOWNRSTACTSUB5CTR计数器号W1ACTINCBYTRN0DIRPOSSUB6ROT回转体的分度数当前位置地址目标位置地址结果输出地址W1Ｗ１10．二进制回转控制指令说明：可用地址指定回转体的分度数。另外，进行处理的数值都为二进制形式，其它功能与ROT指令相同。2020/7/314RN0DIRPOSSUB26ROTB形式指定回转体的分度数地址当前位置地址目标位置地址结果输出地址INCACTW1Ｗ１11．代码转换指令12．二进制代码转换指令2020/7/315BYTRSTACTSUB7COD变换数据数变换输入数据地址变换输出数据地址W1RSTACTSUB27CODB形式指定变换数据数变换输入数据地址变换输出数据地址W113．逻辑乘后数据传送指令14．数据变换指令2020/7/316ACTSUB8MOVE比较数据高4位比较数据低4位输入数据地址输出数据地址BYTCNVRSTACTSUB14DCNV输入数据地址输出数据地址W115．比较指令16．一致性判断指令2020/7/317BYTACTSUB15COMP形式指定基准数据（常数或地址）比较数据地址W1BYTACTSUB16COIN基准数据形式指定基准数据（常数或地址）比较数据地址W117．检索指令18．二进制检索数据2020/7/318BYTRSTACTSUB17DSCH数据表的数据数数据表的起始地址检索数据地址检索结果输出地址W1RSTACTSUB34DSCHB形式指定数据表数据数存储地址数据表的起始地址检索数据地址检索结果输出地址W119．变址修改数据传送20．二进制变址修改数据传送2020/7/319BYTRWRSTACTSUB18XMOV数据表的数据数数据表的起始地址输入输出数据的存储地址数据表内号存储地址W1BYTRSTACTSUB17DSCH形式指定数据表的数据存储地址数据表的起始地址输入输出数据存储地址表内号存储地址W121．常数定义指令•说明：定义BCD2位或4位常数。•BYT=0：进行处理的数据为2位BCD码。•=1：进行处理的数据为4位BCD码。•ACT=1：执行NUME指令。2020/7/320BYTACTSUB23NUME常数常数输出地址W16.2.5数控机床PMC屏幕画面功能•本文以FANUC0imateTC为例，说明数控机床PMC画面功能及具体操作。•首先按下系统功能键“system”，进入图6-7画面然后按下“PMC”键，进入PMC画面，如图6-8所示1．实时梯形图画面•按下图6-8中的“PMCLAD”键，即进入实时梯形图画面，如图6-9所示。在实际屏幕中，触点和线圈断开（状态为0）以低亮线显示，触点和线圈闭合（状态为1）以暗线显示。2．系统梯形图的诊断画面•按下图6-8中的“PMCDGN”键，就会显示图6-10所示的系统PMC诊断画面。2020/7/3216.2.6使用LADDER软件编辑数控机床梯形图1．新建梯形图程序2．存储卡格式PMC的转换通过存储卡备份的PMC梯形图称之为存储卡格式的PMC（Memorycardformatfile）。由于其为机器语言格式，不能由计算机的LadderⅢ直接识别和读取并进行修改和编辑，所以必须进行格式转换。同样，当在计算机上编辑好的PMC程序也不能直接存储到M-CARD上，也必须通过格式转换，然后才能装载到CNC中。3、不同类型的PMC文件之间的转换2020/7/3226.3华中数控系统PLC技术6.3.1华中数控PLC的结构•其中：X寄存器为机床输出到PMC的开关信号，最大可有128组(或称字节，下同)；•Y寄存器为PMC输出到机床的开关信号，最大可有128组；•R寄存器为PMC内部中间寄存器，共有768组；•G寄存器为PMC输出到计算机数控系统的信号，最大可有256组；2020/7/323B、P系统函数内置式PLCR寄存器机床数控系统GFXY6.3.2华中数控PLC的软件结构及运行原理•用户编写内置式PMC的C语言程序必须提供如下系统函数定义及系统变量值：•externvoidinit(void);//初始化PLC•externunsignedplc1_time;//函数plc1()的运行周期，单位：毫秒•externvoidplc1(void);//PLC程序入口1•externunsignedplc2_time;//函数plc2()的运行周期，单位：毫秒•externvoidplc2(void);//PLC程序入口22020/7/3246.3.3华中数控PLC程序的编写及其编译•华中数控PLC程序的编译环境为：BorlandC++3.1+MSDOS6.22。数控系统约定PLC源程序后辍为“.CLD”，即“*.CLD”文件为PLC源程序。•最简单的PLC程序只要包含系统必须的几个函数和变量定义即可编译运行，当然它什么事也不能做。2020/7/3256.3.4华中数控PLC程序的安装•PLC源程序编译后，将产生一个DOS可执行.COM文件。要安装写好的PLC程序，必须更改华中数控系统的配置文件NCBIOS.CFG。•在DOS环境下，进入数控软件所安装的目录，如C:\HNC-21，在DOS提示符下敲入如下命令：•C:\HNC-21editncbios.cfg回车•可编辑数控系统配置文件。2020/7/3266.3.5车床标准PLC系统•为了简化PLC源程序的编写，减轻工程人员的工作负担，华中数控开发了标准PLC系统。车床标准PLC系统主要包括PLC配置系统和标准PLC源程序两部分。其中，PLC配置系统可供工程人员进行修改，它采用的是友好的对话框填写模式，运行于DOS平台下，与其他高级操作系统兼容，可以方便、快捷地对PLC选项进行配置。配置完以后生成的头文件加上标准PLC源程序就可以编译成可执行的PLC执行文件了。•1．在将数控系统上电，在如图6-21所示的主操作界面下，按F10键进入扩展功能子菜单。菜单条的显示如图6-22所示。2020/7/3272．在扩展功能子菜单下，按F1键，系统将弹出如图6-23所示的PLC子菜单；3．在PLC子菜单下，按F2键，系统将弹出如图6-24所示的输入口令对话框，在口令对话框输入初始口令HOG，则弹出如图6-25所示的输入口令确认对话框，按Enter确认，便进入如图6-26所示的标准PLC配置系统；4．按F2键，便进入车床标准PLC系统（如图6-26所示）；2020/7/328•5．Pgup、Pgdn为五大功能项相邻界面间的切换键同一功能界面中用Tab键切换输入点；用←、↑、→、↓键移动蓝色亮条选择要编辑的选项；按Enter键编辑当前选定的项；编辑过程中，按Enter键表示输入确认，按Esc键表示取消输入；无论输入点还是输出点，字母“H”表示为高电平有效，即为“1”，字母“L”表示低电平有效，即为“0”；在任何功能项界面下，都可按ES