数控机床的PLC设计

2026/4/25 22:06:20

南华大学电气工程学院毕业设计

(2) 内装型PLC 的性能指标(如:I/O 点数,程序最大步数,每步执行时间、程序扫描周期、功能指令数目等)是根据所从属的CNC 系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。其硬件和软件部分是被作为CNC 系统的基本功能或附加功能与CNC 系统其他功能一起统一设计、制造的。因此,系统硬件和软件整体结构十分紧凑,且PLC 所具有的功能针对性强,技术指标亦较合理、实用,尤其适用于单机数控设备的应用场合。

(3) 在系统的具体结构上,内装型PLC 可与CNC 系统共用CPU,也可以单独使用一个CPU;硬件控制电路可与CNC 系统其他电路制作在同一块印制电路板上,也可以单独制成一块附加板,当CNC 装置需要附加PLC 功能时,再将此附加板插装到CNC 装置上,内装PLC 一般不单独配置I/O 接口电路,而是使用CNC 系统本身的I/O电路。PLC控制电路及部分I/O 电路(一般为输入电路)所用电源由CNC 装置提供,不需另备电源。

图 2.9 具有内装型PLC的CNC机床系统框图

(4) 采用内装型PLC 结构,CNC 系统可以具有某些高级的控制功能。如:梯形图编辑和传送功能,在CNC 系统内部直接处理NC 窗口的大量信息等。

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国内常见外国公司生产的带有内装型PLC 的系统有:FANUC 公司的FS—0(PMC—L/M)、FS—0 Mate(PMC—L/M)、FS—3(PLC—D)、FS—6(PLC—A、PLC—B)、FS—10/11(PMC—1)、FS—15(PMC—N),SIEMENS 公司的SINUMERIK 810、SINUMERIK 820,A-B公司的8200、8400、8600 等。

2) 独立型PLC

独立型PLC 又称通用型PLC。独立型PLC 是独立于CNC 装置,具有完备的硬件和软件功能,能够独立完成规定控制任务的装置。如图2.21 所示为具有独立型PLC 的CNC机床系统框图。

独立型PLC 有如下特点。

(1) 独立型PLC 具有如下基本的功能结构:CPU 及其控制电路、系统程序存储器、用户程序存储器、I/O接口电路、与编程机等外部设备通信的接口和电源等(参见图2.10)。

(2) 独立型PLC 一般采用积木式模块化结构或笼式插板式结构,各功能电路多做成独立的模块或印制电路板,具有安装方便,功能易于扩展和变更等优点。例如,可采用通信模块与外部I/O 设备、编程设备、上位机、下位机等进行数据交换;采用D/A 模块可以对外部伺服装置直接进行控制;采用计数模块可以对加工工件数量、刀具使用次数、回转体回转分度数等进行检测和控制,采用定位模块可以直接对诸如刀库、转台、直线运动轴等机械运动部件或装置进行控制。

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图 2.10 具有独立型PLC 的CNC 机床系统框图

(3) 独立型PLC 的输入/输出点数可以通过I/O 模块或插板的增减灵活配置。有的独立型PLC 还可通过多个远程终端连接器构成有大量输入/输出点的网络,以实现大范围的集中控制。

在独立型PLC 中,那些专为用于FMS、FA 而开发的独立型PLC 具有强大的数据处理、通信和诊断功能,主要用作“单元控制器”,是现代自动化生产制造系统重要的控制装置。独立型PLC 也用于单机控制。国外有些数控机床制造厂家,或是为了展示自己长期形成的技术特色,或是为了对某些技术绝窍进行保密,或纯粹是因管理上的需要,在购进的CNC系统中,舍弃了PLC 功能,而采用外购或自行开发的独立型PLC 作控制器,这种情况在从日本、欧美引进的数控机床中屡见不鲜。

国内已引进应用的独立型PLC 有:SIEMENS 公司的SIMATI C S5 系列产品,A-B公司的PLC 系列产品,FANUC公司的PMC—J 等。

2.2.3 机床控制程序的设计流程

机床控制程序的设计流程如图2.11所示

(1)首先要确定所控制的机床与PLC的之间的输入、输出信号,确定哪些机

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床信号(如按钮、行程开关、继电器触点、无触点开关的信号等)需要输入给PLC,哪些信号需要从PLC输出给数控机床(如继电器线圈,指示灯以及其他的执行电路),从而计算出对于PLC的输入、输出线的数目。注意:从机床直接送至NC的信号线也应包括在从机床到PLC的输入线的数目中。

图2.11 机床控制程序的设计流程图

(2)根据所控制的机床,估算出所要求的PLC的存贮器的容量。存储器容量视机床的复杂程度而定,一般,数控车床约1000步,小型加工中心约1500步,复杂、型的加工中心约5000步。

(3)根据所确定的输入、输出线的数目和所估算的PLC存贮器量,以及所选用的数控系统,选用适配的PLC。不同的数控系统,与之配用的PLC也不同。如发那科的6T/6M数控系统要配用发那科的PC-B,而发那科的3T/3M数控系统则要配用发那科的PC-D。西门子公司的SINUMERIK 3T/3M要配用西门子公司的S5-130W(B)型PLC等等。

(4)制作PLC的地址表。根据PLC所给定的地址范围,对每个与PLC控制有关的信号赋予专用的信号名和地址。凡是输入给PLC的信号(如从机床输入给

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