數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)第一頁(yè)，共26頁(yè)。5.1數(shù)控機(jī)床可編程控制器及其輸入輸出元件PLC（ProgrammableLogicController),通常用于設(shè)備的自動(dòng)控制。2.PLC用于機(jī)床的控制，主要是用于機(jī)床的外圍、輔助電氣的控制；3.PLC用于數(shù)控機(jī)床通常稱之為可編程序機(jī)床控制器；稱之為PMC（programmablemachinetoolcontroller）一、數(shù)控機(jī)床用PLC介紹5.1.1可編程控制器簡(jiǎn)介2第二頁(yè)，共26頁(yè)。二、PLC和NC的關(guān)系

1、實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)字控制（即是實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡的控制、實(shí)現(xiàn)零件的輪廓控制）。這一部分工作有數(shù)控系統(tǒng)中NC部分來(lái)完成。

2、實(shí)現(xiàn)機(jī)床輔助設(shè)備的控制(包括冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、操作面板、換刀系統(tǒng)等等）是由PLC來(lái)完成的。3第三頁(yè)，共26頁(yè)。三、PLC和機(jī)床外圍電路的關(guān)系1.外圍電路（強(qiáng)電回路）是不能夠直接和PLC相互連接的，所以外圍電路和PLC相互連接必須要通過(guò)中間的繼電器回路的轉(zhuǎn)換。2.進(jìn)入PLC的必須要轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)，用于控制外圍電路的必須要把PLC輸出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號(hào)。4第四頁(yè)，共26頁(yè)。四、PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用形式1.內(nèi)裝式（集成式）：整體設(shè)計(jì)、信息交換速度快、系統(tǒng)可靠。2.獨(dú)立式（外裝式）：獨(dú)立于NC裝置，是能夠獨(dú)立完成功能的PLC。方便擴(kuò)展、選擇余地大。5第五頁(yè)，共26頁(yè)。五、PLC和外部的信息交換1、機(jī)床側(cè)至PLC： 機(jī)床側(cè)的信號(hào)通過(guò)I/O單元接口輸入到PLC，輸入的地址由PLC程序編制人員自行定義。當(dāng)然要根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定。2、PLC至機(jī)床側(cè)： 根據(jù)機(jī)床的配置，以及所需要完成的控制功能。PLC將控制信號(hào)輸送至機(jī)床側(cè)。輸出信號(hào)的地址也是由程序編制人員自行定義。6第六頁(yè)，共26頁(yè)。3、PLC至CNC：

PLC至CNC的信號(hào)地址和含義由系統(tǒng)廠商定義完成，程序編制人員之能夠根據(jù)廠商的定義而不能夠增減、刪除改變。4、CNC至PLC：

CNC送至PLC的信號(hào)可由CNC直接送至PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號(hào)含義和地址均由系統(tǒng)廠商定義。五、PLC和外部的信息交換7第七頁(yè)，共26頁(yè)。1、操作面板的控制 操作面板的控制分為兩個(gè)部分，一個(gè)是系統(tǒng)操作面板的控制一個(gè)是機(jī)床操作面板的控制。

系統(tǒng)面板信號(hào)NCPLC機(jī)床面板信號(hào)機(jī)床機(jī)床面板信號(hào)PLC機(jī)床系統(tǒng)面板的信號(hào)六、PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能。8第八頁(yè)，共26頁(yè)。2、機(jī)床外部開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)將機(jī)床側(cè)的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入PLC，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。運(yùn)算的結(jié)果用于對(duì)機(jī)床的控制。3、輸出信號(hào)控制

PLC將用于控制的信號(hào)經(jīng)過(guò)接口以及外圍電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對(duì)象。4、T功能實(shí)現(xiàn)所謂T功能實(shí)際上就是數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的控制功能。就是通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)刀具調(diào)用、換刀等一系列功能。六、PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能。9第九頁(yè)，共26頁(yè)。5、M功能的實(shí)現(xiàn) 所謂M功能就是數(shù)控機(jī)床的輔助功能，包括主軸旋轉(zhuǎn)的控制、冷卻系統(tǒng)的控制、程序執(zhí)行方式的控制等等。六、PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能。10第十頁(yè)，共26頁(yè)。5.1.2可編程控制器的輸入輸出元件

一、輸入元件

1．按鈕與各類開(kāi)關(guān)

按鈕和開(kāi)關(guān)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的元器件，由于按鈕、開(kāi)關(guān)常用于發(fā)送控制指令，故將按鈕、開(kāi)關(guān)稱為主令電器。用于數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）控制的可編程控制器控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入部分，就是由按鈕、行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等主令電器所構(gòu)成。11第十一頁(yè)，共26頁(yè)。（1）控制按鈕

控制按鈕一般用作短時(shí)間的接通或斷開(kāi)小電流電路的開(kāi)關(guān)。它由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸點(diǎn)和外殼等組成。按鈕種類大致有如下:指示燈式按鈕（指示），緊急故障處理的蘑菇狀按鈕（引人注意），鑰匙狀旋式按鈕（安全），旋鈕式按鈕（自鎖）等

12第十二頁(yè)，共26頁(yè)。（2）限位開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)）限位開(kāi)關(guān)可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的位置來(lái)切換電路。工作時(shí)由擋塊和限位開(kāi)關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)，常用于控制運(yùn)動(dòng)部件的方向、行程長(zhǎng)短、位置。按照限位開(kāi)關(guān)工作原理一般分為機(jī)械式和電子式兩種13第十三頁(yè)，共26頁(yè)。14第十四頁(yè)，共26頁(yè)。（3）接近開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。按照接近開(kāi)關(guān)的工作原理，可以分為電感型、電容型、霍爾效應(yīng)型、磁感應(yīng)型、光電型等多種類型）。15第十五頁(yè)，共26頁(yè)。

電感型接近開(kāi)關(guān)較為常用的一種接近開(kāi)關(guān)，其工作原理是當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)部件上金屬體接近高頻振蕩器的感應(yīng)頭（及振蕩線圈）時(shí)，由于金屬體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，使振蕩回路的等效電阻變大，能量損耗增加，從而使振蕩變?nèi)酰敝镣Ｖ?。于是開(kāi)關(guān)輸出控制信號(hào)。接近開(kāi)關(guān)工作穩(wěn)定可靠、壽命長(zhǎng)、重復(fù)定位精度高、動(dòng)作迅速、操作頻率高，故在可編程控制器控制系統(tǒng)中使用較多。16第十六頁(yè)，共26頁(yè)。

光電開(kāi)關(guān)隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，光電開(kāi)關(guān)的功能在不斷完善，現(xiàn)以成為與可編程控制器相配套的系列產(chǎn)品，廣泛用于自動(dòng)包裝、打膠、灌裝、封裝機(jī)，以及自動(dòng)裝配流水線等。17第十七頁(yè)，共26頁(yè)。18第十八頁(yè)，共26頁(yè)。光電開(kāi)關(guān)分為兩類：透射型和反射型。透射型：是發(fā)射器（光源）與接收器相對(duì)放置，發(fā)射器發(fā)射的紅外線直接照射到接收器上，當(dāng)生產(chǎn)線上有物體通過(guò)時(shí)，將紅外線光源切斷遮擋住了，接收器收不到紅外光于是就發(fā)出一個(gè)信號(hào)。反射型：根據(jù)光反射方式的不同，又分為鏡反射和被測(cè)物體反射兩種。鏡反射的接受部分和發(fā)射部分合做在一起，發(fā)射部分發(fā)射的紅外光，由反射鏡反射回來(lái)，被接收部分接收，當(dāng)生產(chǎn)線上的物體通過(guò)時(shí)，接收部分接收不到紅外光，于是就發(fā)出一個(gè)信號(hào)。被測(cè)物體反射是一考被測(cè)物體對(duì)光的反射，接收器接收到物體反射的紅外線，從而給出信號(hào)。19第十九頁(yè)，共26頁(yè)。（4）壓力開(kāi)關(guān)利用被控介質(zhì)在波紋管或橡皮膜上產(chǎn)生的壓力與彈簧的反力相平衡的原理所制成的一種開(kāi)關(guān)。（5）溫控開(kāi)關(guān)利用溫度敏感元件，如熱敏電阻值隨溫度變化而改變的原理所制成的開(kāi)關(guān)20第二十頁(yè)，共26頁(yè)。傳感器的性能

靜態(tài)性能：測(cè)量范圍，線性度，滯后，不重復(fù)性，靈敏度，分辨率等動(dòng)態(tài)性能：響應(yīng)時(shí)間、精確度、零點(diǎn)時(shí)間漂移、零點(diǎn)溫度漂移、靈敏度漂移、工作環(huán)境條件、相應(yīng)速度21第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。二、輸出元件1．接觸器接觸器的選用原則及其使用，在《工廠電氣控制設(shè)備》課程中已詳細(xì)介紹，主要注意接觸器的類型、電壓等級(jí)、電流等級(jí)22第二十二頁(yè)，共26頁(yè)。繼電器23第二十三頁(yè)，共26頁(yè)。24第二十四頁(yè)，共26頁(yè)。接觸器與繼電器的區(qū)別

接觸器一般是為了驅(qū)動(dòng)電機(jī)等大電流的負(fù)載，電流在6A以上

大電流帶滅弧裝置

繼電器電流大都在5A以下，沒(méi)有滅弧裝置。

小功率電機(jī)1KW以下，電流＜5A也可以用繼電器

有的繼電器和接觸器區(qū)別很小，如