《數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)》PPT課件

1、學(xué)習(xí)情景五：數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng) 故障的排除,本學(xué)習(xí)情景目標(biāo),目標(biāo)1：通過該情景的學(xué)習(xí)能夠掌握數(shù)控機(jī)床中PLC的工作原理、過程。 目標(biāo)2:能夠熟練使用電氣手冊排除機(jī)床電氣故障,教學(xué)目標(biāo),1.掌握數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的基本組成； 2.了解PLC與NC的關(guān)系； 3.掌握數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的工作流程； 4.掌握查閱電路圖的方法； 5.掌握根據(jù)電路圖排除故障的方法；,PLC（Programmable Logic Controller),通常用于設(shè)備的自動控制。 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（progr

2、ammable machine tool controller）,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,一、數(shù)控機(jī)床用PLC介紹,1、實(shí)現(xiàn)刀具相對于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動規(guī)律的數(shù)字控制（即是實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動軌跡的控制、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來完成的。,二、PLC和NC的關(guān)系,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,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，用于控制外圍電

3、路的必須要把PLC輸出的弱電信號轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號。,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,二、PLC和機(jī)床外圍電路的關(guān)系,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,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。,三、PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用形式,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,1、機(jī)床側(cè)至PLC： 機(jī)床側(cè)的信號通過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將控制信號輸送至機(jī)床側(cè)。

4、輸出信號的地址也是由程序編制人員自行定義。,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,四、PLC和外部的信息交換,3、PLC至CNC： PLC至CNC的信號地址和含義由系統(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的信號可由CNC直接送至PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號含義和地址均由系統(tǒng)廠商定義。,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,四、PLC和外部的信息交換,1、輸入采樣；PLC掃描讀入所有輸入端口的信號狀態(tài)，并將此狀態(tài)讀入到輸入映像寄存器中。 2、程序執(zhí)行；系統(tǒng)讀入輸入映像緩存區(qū)、輸出映像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)

5、果輸出到輸出映像緩存區(qū)。 3、刷新階段；刷新階段主要是將新的處理結(jié)果輸出到外部。,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,五、PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作流程,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,NC,PLC,機(jī)床面板信號,機(jī)床,機(jī)床面板信號,PLC,機(jī)床,系統(tǒng)面板的信號,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,六、PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能。,2、機(jī)床外部開關(guān)輸入信號 將機(jī)床側(cè)的開關(guān)信號輸入PLC，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。運(yùn)算的結(jié)果用于對機(jī)床的控制。 3、輸出信號控制，PLC將用于控制的信號經(jīng)過接口以及外圍電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出

6、給控制對象。 4、T功能實(shí)現(xiàn)，所謂T功能實(shí)際上就是數(shù)控機(jī)床對刀具的控制功能。就是通過PLC實(shí)現(xiàn)刀具調(diào)用、換刀等一系列功能。,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,六、PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能。,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。,第一節(jié) PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,六、PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能。,NC,PLC,外圍輔助設(shè)備,PLC,NC指令,外部反饋,直接控制外部設(shè)備,小功率設(shè)備,由繼電器、接觸器等組成的外圍電路,輔助設(shè)備,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,一、PLC對外圍電路的控制。,1、PLC內(nèi)部信號和外部信號的對應(yīng)關(guān)

7、系，對于外圍電路的控制非常重要。 處理他們的對應(yīng)關(guān)系，主要是依據(jù)機(jī)床廠上的對于外圍電路的設(shè)計(jì)、功能 的定義以及PLC程序編制工程是對于PLC輸入輸出接口的分配。,2、地址分配：將PLC許可使用范圍內(nèi)的地址，按照一定的規(guī)則使其和外部電路 中的信號相對應(yīng)。也就是一個(gè)地址對應(yīng)著一路信號，也就是地址實(shí)際上將內(nèi) 部信號和外部信號連接起來。,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,一、PLC內(nèi)部信號和外部信號的對應(yīng)。,PLC程序編制工程師在編制軟件時(shí)，通過設(shè)置參數(shù)、和程序編制時(shí)的定義，已經(jīng)將地址從軟件上作了分配。但是，我們在處理外部回路和PLC相連接時(shí)，不能夠只是靠軟件來保證信號的對應(yīng)關(guān)系。,PLC內(nèi)部信號的定義

8、和地址的分配，是和PLC的硬件 接口 相對應(yīng)的。我們在使用PLC時(shí) ，實(shí)際上也只能夠 通過對硬件的使用和辨識來保證接口使用的確實(shí)。,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,一、PLC內(nèi)部信號和外部信號的對應(yīng)。,線號,插座上的針腳號,分配的輸入地址,實(shí)際信號含義標(biāo)注,實(shí)際開關(guān)按鈕的編號,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,二、外部元件和PLC輸入信號,PLC,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,二、外部元件和PLC輸入信號,PLC地址通常由三部分組成： 1、地址類型；2、地址號；3、位號； 如： X 1000.0,地址類型,地址號,位號,位號從07,地址類型由 廠家定義,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,三、PL

9、C的地址構(gòu)成,元器件（號）,線號,插槽或插座號,針腳號,PLC輸入地址號,機(jī)床上實(shí)際使用的電氣元件的編號,和機(jī)床電氣元件相連的電纜的線號,電纜匯入的插座、插槽的號碼,每一路信號在插座、插槽上的分配號碼,每一路信號對應(yīng)分配的PLC地址,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,三、電路圖上幾種標(biāo)號的關(guān)系,Operation panel,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,S37,S36,外部執(zhí)行元件,控制,PLC輸出信號,輸出地址,插座或者插頭的針腳,外圍電路線纜（線號）,設(shè)備或者元件,中間會通過一些端子排,中間會通過一些端子排,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,四、輸出信號和受控的執(zhí)行元件,PLC,一、PLC

10、信號到達(dá)受控元件的路徑,四、輸出信號和受控的執(zhí)行元件,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,二、兩種控制方式,1、PLC輸出信號直接驅(qū)動,PLC輸出信號,執(zhí)行元件,第二節(jié) PLC和外圍電路的關(guān)系,四、輸出信號和受控的執(zhí)行元件,2、PLC輸出信號經(jīng)過中間繼電器、電磁接觸器等才能夠最終控制 執(zhí)行元件,二、兩種控制方式,輸出信號,中間繼電器,1.目錄 目錄的主要內(nèi)容是：頁碼、圖號、標(biāo)題,第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,2、線號表 說明線纜的走向，線纜在電氣圖中的位置。,第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,3、符號描述表 描述所要表達(dá)的電氣元件的圖形符號,第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣

11、手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,4、電器柜布置圖 用來描述每個(gè)器件在電氣柜中的位置，以及電氣柜和 外界相連通的線纜的位置。,第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,電器柜布置圖,第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,5、控制回路框圖 用于描述整個(gè)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)控制流程和各部分之間 的關(guān)系。,6、各控制單元圖。 在數(shù)控機(jī)床電氣控制圖中，對完成某一項(xiàng)或者某一類功能的電路作了單獨(dú)的描述。除此以外，還對每一個(gè)重要的零部件的構(gòu)成做了詳細(xì)的描述。通過這些單元圖（零部件圖），我們可以更加詳細(xì)而透徹的了解整個(gè)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成。,第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,

12、第三節(jié) 查閱機(jī)床電氣手冊,一、機(jī)床電氣手冊的構(gòu)成,NC電源供應(yīng)單元NC POWER SUPPLY UNIT,1、了解數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的工作原理； 2、熟練使用機(jī)床電氣手冊維護(hù)數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)。,第四節(jié) 查找回路的方法,一、學(xué)習(xí)查找回路的目的,通過查找冷卻液電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制回路的工作流程，熟悉和掌握使用機(jī)床電氣手冊的方法。 控制冷卻液電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的的控制的兩種方式： 1、程序自動控制（M指令）； NC將M指令譯碼后送至PLC，經(jīng)過PLC的運(yùn)算處理后送出控制信號。 2、手動控制（機(jī)床面板上的按鈕）； 通過操作機(jī)床操作面板上的操作開關(guān)，開關(guān)信號進(jìn)入PLC，經(jīng)過PLC運(yùn)算后送出控制信號。 其實(shí)，這兩種方

13、式在PLC送出控制信號以后，都是通過同一個(gè)回路來控制冷卻液電機(jī)的運(yùn)行。,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,二、查找電路圖例,第四節(jié) 查找回路的方法,1、查找電機(jī)控制回路 通過電氣手冊目錄，查找到電機(jī)的控制回路,電機(jī)控制回路目錄,2、查找冷卻液電機(jī)控制回路 在前面目錄所示的頁碼中，找到電機(jī)控制回路，在眾多的電機(jī)控制回路中，找到冷卻液電機(jī)控制回路。,二、查找電路圖例,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,第四節(jié) 查找回路的方法,冷卻液電機(jī)控制回路,2、查找冷卻液電機(jī)控制回路,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,3、查找控制冷卻液電機(jī)的接觸器線圈的控制回路,接觸器線圈控制回路,冷卻

14、泵控制,4、查找控制前述接觸器的繼電器線圈的控制回路。,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,繼電器線圈控制回路,冷卻泵,PLC 輸出信號,5、查找控制冷卻泵的PLC輸入信號。 通過查找目錄，找到I/O單元，在I/O單元里找到控制冷卻泵的輸入信號。,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,控制冷卻泵的輸入信號及外部控制開關(guān),6、查找冷卻液控制開關(guān) 。 這種控制開關(guān)都是集中在操作面板上，所以應(yīng)該到操作面板上去查找。,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,S33,7、小結(jié)。 冷卻液電機(jī)控制流程如下：,第四節(jié) 查找回路的方法,二、查找電路圖例,X1000.2,S33,PLC,Y1004.3,Relay PCB,K2,K2M,冷卻