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加工中心PLC的編程

日期：2010年01月14　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：加工中心
    1．PLC的特點
    PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。加工中心它采用可編程序的存儲器在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時搖臂鉆床、計算和算術(shù)運算等操作的指令，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)成一個整體和易于擴充其功能的原則進行設(shè)計。    
    在加工中心中，對各坐標(biāo)軸的位置進行連續(xù)控制是由位置控制器來實現(xiàn)的。除此之外，加工中心還需對其他動作進行順序控制，如主軸正反轉(zhuǎn)、主軸的起動和停止、刀庫及換刀機械手控制、工件夾緊和放松、工作臺交換、冷卻和潤滑控制、報警監(jiān)測等。PLC的優(yōu)點是：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；擴展方便，配置靈活；系統(tǒng)構(gòu)成簡單，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和獨立型PLC。
    SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)集成S7—300型PLC，該PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴展到288KB，I／O模塊可擴展到2048個輸入、輸出點，PLC程序可以以極高的采樣速率監(jiān)視數(shù)字輸入，向數(shù)控機床發(fā)送運動停止／起動命令。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個通用接口RS--232可使主機與外設(shè)進行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動器接口和打印機并行接口完成程序存儲、讀人及打印工作。
    可編程序控制器S7—300的輸入信號來自機床操作面板、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)、熱保護開關(guān)、行程開關(guān)、壓力開關(guān)、伺服系統(tǒng)狀態(tài)信號、故障報警信號等，輸出信號控制電磁閥、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
    由于西門子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能、使用的延續(xù)性，改造時保留了原機床PLC程序設(shè)計思想，不改變原機床廠家的控制邏輯，這一點對機床的改造很重要。原機床有7個伺服軸，極其復(fù)雜的冷卻控制、四軸聯(lián)動、工作臺的自動交換、機械手自動換刀，以及主軸自動換檔，手動、自動兩套控制邏輯切換等。加工中心這些控制程序完全能實現(xiàn)控制，可根據(jù)機床原來的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，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)，它在上一個循環(huán)結(jié)束時啟動。當(dāng)檢測到來自外部模塊的警示時，起動OB40模塊；而當(dāng)CPU從停止到運行時起動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)在安裝時首先要設(shè)計用戶程序塊。加工中心功能塊利用語句表STL編程設(shè)計之后，下載到整個機床的PLC中去，它與NC之間的數(shù)據(jù)交換通過雙端RAM實現(xiàn)。
    系統(tǒng)的調(diào)試
    在整體機床改造都完成后，要進行整機調(diào)試。搖臂鉆床在認(rèn)真檢查各接線口后，確定是按改正計劃正確接線，方可接通電源。在接通電源后，先讓機床空運行，觀察各部分運行狀況，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，再進行機床參數(shù)設(shè)定的調(diào)試。先調(diào)整基本的機床數(shù)據(jù)；進而調(diào)整有關(guān)各個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)試工作臺自動交換系統(tǒng)、加工中心機械手自動換刀系統(tǒng)和主軸自動換檔系統(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)計改造后，機床實現(xiàn)的功能比出廠時提高了很多，各項指標(biāo)都達(dá)到一定先進性的要求。整個改造過程用時不到一個月，而改造后機床加工效率提高了80％以上，搖臂鉆床無論是時間上還是成本上都很劃算，加工中心取得了較大的經(jīng)濟效益，對企業(yè)發(fā)展及資源利用有好處。

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