CNC加工中心主轴起停及正反转控制的PLC程序设计


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言:

 

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CNC加工中心的控制部分由CNC和PLC组成。实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制由CNC完成;加工中心辅助功能的顺序控制由PLC完成。数字控制和顺序控制二者缺一不可,它们之间可以通过规定的接口信号进行相互间的信息交,分工合作实现对CNC加工中心各项功能的控制,完成加工任务。

主轴运动的控制主要包括主轴起停控制、主轴正反转控制和主轴转速高低的控制等。对于CNC车削中心,主轴一般还应具备C轴功能;对于镗铣加工中心,为了方便机械手换刀,还要求主轴具备准停功能。主轴控制一般由CNC系统中的PLC来完成气

目前,FANUC系统的CNC加工中心市场占有率较高。FANUCCNC系统对主轴的控制信号有两种形式:串行主轴和模拟主轴。FA N U C公司生产的主轴电机及其与之配套的驱动器采用串行主轴控制;非FANUC公司生产的主轴电机,可以由变频器驱动,采用模拟主轴控制气模拟主轴比串行主轴更为经济,所以对模拟主轴的运动控制进行研究具有重要意义。

本文以FANUC 0iMafe~TD系统的CNC加工中心作为载体,通过编制PLC程序,实现手动和自动模式下模拟主轴的起停及正反转控制。

一、   控制要求

在手动操作模式即jG方式下,通过CNC加工中心操作面板上的按钮“主轴点动”“主轴正转”“主轴停”“主轴反转”能够实现相应的主轴运动。

在自动操作模式即“M EM ”“M D l”“DNC等方式下,通过运行加工程序中的M03 (主轴正转J04 (主轴反辑和M05(主轴傳指令实现对主轴的自动控制。

二、   控制方式

(一)手动控制。CNC加工中心上的操作面板通过I/O Lhk总线与PLC相连气操作面板上的主轴控制按键为PLC的输入信号。PLC会对信号输入端进行实时扫描,输入信号经PLC逻辑处理后,向加工中心侧及系统输出相应的控制信号,驱动加工中心侧的执行元件动作,实现对主轴的控制功能;同时,PLC也会向操作面板输出控制信号,令相应按键的指示灯亮。

(=自动控制。主轴的M辅助功能控制是由加工程序发出的控制命令,例如,M 03 J 04 J 05等,经PLC处理后输出去控制主轴电机工作J指令的执行过程如下:CNC读到加工程序中的M指令时,就输出相应的M指令信息。FA N U C 0 i~D系统M代码输出地址为F10 ~ F13s。通过系统读取M代码的延时时间后,CMC输出M代码选通信号F7.0。PLC接收到M代码选通信号后,执行译码。译码结束后,运行顺序程序,执行相应的M代码功能。M功能执行结束后,PLC向CNC发送辅助功能结束信号G 4.3。C N C收到G 43信号后,经过辅助功能结束延长时间,切断系统的M代码选通信号F7.0。M代码选通信号断开后,切断辅助功能结束信号G4.3,然后系统切断M代码输出信息信号。至此,该条M指令执行完毕。

三、PLC程序设计

(一)M代码译码程序。加工程序中的辅助功能代码必须经过PLC译码后才能进行逻辑运算,从而实现相应的控制功能。M03J04J05的译码程序,如图1所示。功能指令DCNV将CNC传送过来的M代码转换成BCD代码的形式,再通过译码指令D E C令某中间继电器为1,每个中间继电器对应一个M代码。这里的R200.3、R200.4、R200.5分别对应的是 M03J04J05。

图1 1«代码PLC译码程序(二)主轴起停及正反转控制程序。手动和自动模式下主轴起停及正反转控制的PLC程序,如图2所示。系统处于J0G模式时,F3.2置1,按下操作面板上的主轴点动按键0M13或主轴正转按键(X11.3 ,会使得主轴电机正转输出信号Y3.6以及主轴正转按键上的信号灯输出信号Y7.2置1,则电机正转且正转按键上的信号灯亮。按下主轴停止按键0( 11.21会使得输出信号置〇,则主轴电机停并且信号灯灭。同理,按下主轴反转按键0H14 ,会使主轴电机反转输出信

自动控制模式下,通过图1所示译码程序输出的中间继电器结果来控制主轴电机执行相应的运动。M指令执行情况为:执行M 03时中间继电器R 200.3置1,从而使得Y 3.6置1,电机正转;执行M 04时中间继电器R 200.4置1,从而使得Y3.5置1,电机反转;执行M 05时,R 200.5的常闭触点会将主轴电机正转或反转输出信号断开,从而实现停机。

四、结论

该PLC程序通过在FANUC OiMal^TD系统的CNC加工中心上调试验证,完全能够实现相应的功能。本文为FAN UC系统的CNC加工中心模拟主轴基本运动的控制提供了有效的思路和方法,也为加工中心维修技术人员提供了相关问题的维修指导。在加工中心维修的过程中,监控PLC程序的执行情况以及信号地址的实时状态,对主轴及其它辅助功能的故障诊断和处理能够起到指导性作用。

 

 

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