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加工中心PLC的編程

日期：2010年01月14　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：加工中心
    1．PLC的特點(diǎn)
    PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。加工中心它采用可編程序的存儲(chǔ)器在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)搖臂鉆床、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程�？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體和易于擴(kuò)充其功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。    
    在加工中心中，對(duì)各坐標(biāo)軸的位置進(jìn)行連續(xù)控制是由位置控制器來實(shí)現(xiàn)的。除此之外，加工中心還需對(duì)其他動(dòng)作進(jìn)行順序控制，如主軸正反轉(zhuǎn)、主軸的起動(dòng)和停止、刀庫(kù)及換刀機(jī)械手控制、工件夾緊和放松、工作臺(tái)交換、冷卻和潤(rùn)滑控制、報(bào)警監(jiān)測(cè)等。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：控制程序可變，柔性良好；采用梯形圖語言，編程方便；功能完善；擴(kuò)展方便，配置靈活；系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便；可靠性高。加工中心所以PLC已成為數(shù)控系統(tǒng)不可缺少的組成部分。搖臂鉆床加工中心的PLC有兩種形式，即內(nèi)裝型PLC和獨(dú)立型PLC。
    SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)集成S7—300型PLC，該P(yáng)LC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴(kuò)展到288KB，I／O模塊可擴(kuò)展到2048個(gè)輸入、輸出點(diǎn)，PLC程序可以以極高的采樣速率監(jiān)視數(shù)字輸入，向數(shù)控機(jī)床發(fā)送運(yùn)動(dòng)停止／起動(dòng)命令。840D系統(tǒng)提供有標(biāo)準(zhǔn)的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98／2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個(gè)通用接口RS--232可使主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動(dòng)器接口和打印機(jī)并行接口完成程序存儲(chǔ)、讀人及打印工作。
    可編程序控制器S7—300的輸入信號(hào)來自機(jī)床操作面板、伺服系統(tǒng)、換刀裝置、手輪裝置、托板更換器、切屑排送裝置、液壓系統(tǒng)、床身和電柜等，包括按鈕、搖臂鉆床轉(zhuǎn)換開關(guān)、熱保護(hù)開關(guān)、行程開關(guān)、壓力開關(guān)、伺服系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)、故障報(bào)警信號(hào)等，輸出信號(hào)控制電磁閥、繼電器、加工中心控制面板的指示燈、伺服系統(tǒng)的使能等。
    2．PLC程序設(shè)計(jì)
    由于西門子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能、使用的延續(xù)性，改造時(shí)保留了原機(jī)床PLC程序設(shè)計(jì)思想，不改變?cè)瓩C(jī)床廠家的控制邏輯，這一點(diǎn)對(duì)機(jī)床的改造很重要。原機(jī)床有7個(gè)伺服軸，極其復(fù)雜的冷卻控制、四軸聯(lián)動(dòng)、工作臺(tái)的自動(dòng)交換、機(jī)械手自動(dòng)換刀，以及主軸自動(dòng)換檔，手動(dòng)、自動(dòng)兩套控制邏輯切換等。加工中心這些控制程序完全能實(shí)現(xiàn)控制，可根據(jù)機(jī)床原來的S5PLC程序思想重新編制S7PLC程序。
    根據(jù)西門子PLC編程語言STEP'／的特點(diǎn)，搖臂鉆床將PLC程序分為功能塊FB和FC，并由組織塊OBl統(tǒng)一管理。其中，PLC基本程序結(jié)構(gòu)如圖5-4所示。在圖5-4中，負(fù)責(zé)管理程序的主循環(huán)，它在上一個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)啟動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到來自外部模塊的警示時(shí)，起動(dòng)OB40模塊；而當(dāng)CPU從停止到運(yùn)行時(shí)起動(dòng)OBl00。按照S7的規(guī)劃，用戶程序塊放在功能塊FC30---127范圍內(nèi)，并由OBi統(tǒng)一管理。所以，系統(tǒng)在安裝時(shí)首先要設(shè)計(jì)用戶程序塊。加工中心功能塊利用語句表STL編程設(shè)計(jì)之后，下載到整個(gè)機(jī)床的PLC中去，它與NC之間的數(shù)據(jù)交換通過雙端RAM實(shí)現(xiàn)。
    系統(tǒng)的調(diào)試
    在整體機(jī)床改造都完成后，要進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。搖臂鉆床在認(rèn)真檢查各接線口后，確定是按改正計(jì)劃正確接線，方可接通電源。在接通電源后，先讓機(jī)床空運(yùn)行，觀察各部分運(yùn)行狀況，再把操作面板上的輔助操作按鈕一一試用一遍。在輔助功能沒問題的情況下，再進(jìn)行機(jī)床參數(shù)設(shè)定的調(diào)試。先調(diào)整基本的機(jī)床數(shù)據(jù)；進(jìn)而調(diào)整有關(guān)各個(gè)軸的編碼器和光柵尺數(shù)據(jù)，建立全閉環(huán)控制；然后調(diào)試工作臺(tái)自動(dòng)交換系統(tǒng)、加工中心機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)和主軸自動(dòng)換檔系統(tǒng)等部分；最后調(diào)整滾珠絲杠螺距誤差和反向間隙誤差。
    經(jīng)過重新設(shè)計(jì)改造后，機(jī)床實(shí)現(xiàn)的功能比出廠時(shí)提高了很多，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到一定先進(jìn)性的要求。整個(gè)改造過程用時(shí)不到一個(gè)月，而改造后機(jī)床加工效率提高了80％以上，搖臂鉆床無論是時(shí)間上還是成本上都很劃算，加工中心取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)企業(yè)發(fā)展及資源利用有好處。

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