數(shù)控機(jī)床典型控制功能PLC 編制模板研究

孔德紅

(青海一機(jī)數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司，青海 西寧 810018)

數(shù)控系統(tǒng)的PLC(program logic control)可編程邏輯控制，是連接數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的紐帶，外圍的機(jī)床輸入信號以X 地址的形式通過PLC 輸入到系統(tǒng)側(cè)，經(jīng)系統(tǒng)處理后以Y 地址的形式輸出到機(jī)床側(cè)，再通過相關(guān)元器件(如繼電器等)的硬件連接來進(jìn)行對外圍動作的控制。對數(shù)控機(jī)床而言，PLC 的編制尤為重要，關(guān)系到機(jī)床整體動作的安全性、可靠性。所以對機(jī)床調(diào)試人員而言，必須要熟練掌握機(jī)床各個功能的PLC編制。從簡易機(jī)床到各種高端機(jī)床雖說功能有差異，但是基本的控制功能大同小異，例如按鍵通斷、潤滑、換檔等的控制，機(jī)床調(diào)試人員熟練掌握這幾種機(jī)床典型控制功能PLC 編制，可以觸類旁通地進(jìn)行其它功能PLC 編制，從而大大提高工作效率，提升機(jī)床PLC 整體安全性、可靠性。筆者本人通過多年來對數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)場調(diào)試和驗(yàn)證，研究出了3 種數(shù)控機(jī)床典型控制功能PLC 編制模板，供廣大調(diào)試人員參考。

1 按鍵通斷控制功能PLC 編制模板

按鍵通斷控制功能即按下按鍵(X 地址輸入)相應(yīng)指示燈(Y 地址輸出)點(diǎn)亮，松開按鍵指示燈狀態(tài)不變，再次按下按鍵，相應(yīng)指示燈滅，松開按鍵指示燈狀態(tài)不變，此功能為數(shù)控機(jī)床最典型的控制功能，如機(jī)床照明、冷卻、松拉刀、刀庫腳踏卸刀等都是以此方式進(jìn)行控制的按鍵通斷控制功能PLC 編制是整個機(jī)床PLC 編制過程中最基礎(chǔ)的部分。因此數(shù)控機(jī)床PLC編制人員必須要熟練掌握其編制。不同數(shù)控廠家對其控制功能PLC 編制方法各異，筆者在多年的數(shù)控機(jī)床調(diào)試過程中，總結(jié)了幾種簡單實(shí)用的按鍵通斷型PLC編制模板。圖1～3 分別是3 種不同的模板，在數(shù)控機(jī)床上已廣泛使用，且運(yùn)行十分可靠。圖1a 中X0.0 為系統(tǒng)操作面板上照明按鍵，Y0.0 為機(jī)床照明輸出地址，按下照明按鍵時系統(tǒng)產(chǎn)生一個上升沿信號R52.5，此時由于Y0.0 輸出為低電平，上升沿信號觸發(fā)Y0.0接通且自鎖，再次按下照明按鍵時，系統(tǒng)產(chǎn)生一個上升沿信號R52.5，此時由于Y0.0 輸出為高電平，上升沿信號觸發(fā)打斷Y0.0 自鎖，Y0.0 輸出被關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了按鍵通斷控制功能。圖1b 中按下照明按鍵，Y0.0輸出接通。松開按鍵，此時狀態(tài)通過R52.6 保持，再次按下照明按鍵R52.7 通過R52.6 保持接通，由于R52.7 此時為高電平，故Y0.0 輸出被打斷。圖c 中按下照明按鍵，Y0.0 輸出，松開按鍵后狀態(tài)由R52.5 保持，再次按下按鍵由于R52.5 為高電平，Y0.0 輸出被打斷。以上是非常典型的按鍵通斷控制功能PLC 模板，調(diào)試人員應(yīng)該熟悉其中一種以供自己調(diào)試使用，從而可以節(jié)約機(jī)床PLC 編制時間，且增加機(jī)床PLC 可靠性。

2 潤滑控制功能PLC 編制模板

潤滑是所有數(shù)控機(jī)床中都要用到的功能，但是因編制人員的不同，潤滑控制功能的PLC 編制模板也是五花八門。數(shù)控機(jī)床潤滑間隔一般在30 s 左右，在FANUC 0i C 系列中定時器的單位只有ms 級，容量有限，因此編制PLC 時增加了計數(shù)器C，通常定時器中設(shè)60000 ms，定時1 min 計數(shù)啟動1 次，計數(shù)器C 中設(shè)的值單位為min，如圖2a 所示。但是在FANUC 0i D 系列中定時器的單位不只是ms 級，通過定時器精度設(shè)置，單位可以變更為min，PLC 編制中計數(shù)器C 部分可以不用，這樣圖2a 中PLC 編制模板就顯得比較繁瑣。圖2b 所示床身潤滑控制功能PLC 編制模板中，定時器TMR1 單位為min，在此定時器中設(shè)置潤滑間隔時間，定時器TMR2 單位為ms，在此定時器中設(shè)置潤滑打油時間，此PLC 編制模板簡單直觀，調(diào)試人員使用非常方便。以上是潤滑控制功能PLC 編制的兩種模板，調(diào)試人員可根據(jù)自己實(shí)際需要任選其一。且圖2b控制模板也可以用于主軸換檔過程主軸左右擺動的控制，定時器TMR1 中設(shè)置400 ms，定時器TMR2 中設(shè)置200 ms，R4.1 每隔200 ms 通200 ms，如此周而復(fù)始即可實(shí)現(xiàn)主軸左右各200 ms 的擺動。

3 主軸換檔PLC 編制模板

為了擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍越來越多的數(shù)控機(jī)床采用兩檔變速。主軸既能實(shí)現(xiàn)高速大功率切削，也能滿足低速大扭矩加工，因此主軸換檔控制功能PLC 的編制對機(jī)床PLC 編制人員而言也是基本要掌握的功能。主軸換檔機(jī)構(gòu)目前主要有自制齒輪箱及德國ZF 箱兩種。但是此兩種機(jī)構(gòu)的工作原理是一樣的，即主軸換檔過程中必須先確保主軸低速左右擺動，而后換檔電磁閥得電進(jìn)行換檔，目標(biāo)檔位信號到達(dá)后主軸擺動停止，延時一段時間后主軸換檔電磁閥斷電，換檔過程結(jié)束。主軸換檔過程中左右來回擺動可以由NC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，也可以由PLC 來進(jìn)行控制。筆者在調(diào)試過程中分別總結(jié)了兩種不同控制方式的主軸換檔控制功能PLC 編制模板，分別如圖3、圖4 所示。

圖3 中控制方式采取了PLC 控制方式，主軸換檔過程中，主軸左右擺動及主軸換檔速度是由PLC 進(jìn)行控制的，這與以往的機(jī)床主軸控制方式不同。以往主軸速度及控制都在NC 系統(tǒng)中進(jìn)行處理，PLC 中只處理主軸勵磁輸入信號(G70.4，G70.5)。圖3 所示PLC編制模板中，如要從一檔換到二檔，在手動方式下，按下面板二檔按鍵，此時必須確保主軸在停止?fàn)顟B(tài)，且無二檔到位信號，R600.1(二檔過程)接通且自鎖，R600.2 接通主軸進(jìn)入換檔過程。圖4 中主軸換檔過程中接通R600.4 來切換主軸控制方式，控制方式由NC 系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)換為PLC 控制方式。R600.4 接通G33.7(SIND)，表示主軸控制速度由PLC 進(jìn)行控制。G32 中寫入的數(shù)為主軸電機(jī)速度，調(diào)試人員可根據(jù)自己的實(shí)際需要寫入此速度。R600.4 接通G33.6(SSIN)，表示主軸旋轉(zhuǎn)方向由PLC 進(jìn)行控制，G33.5(SGN)控制主軸方向。R600.4 接通G70.4 或者G70.5，表示主軸勵磁輸入信號接通，主軸可以擺動。圖4PLC 模板中，R640.1 控制方式采取了圖2b 床身潤滑控制功能PLC 編制模板，實(shí)現(xiàn)了主軸換檔過程中主軸左右來回擺動，定時器TMRB3、TMRB4 中的時間設(shè)置調(diào)試人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改動，R600.1(二檔過程)接通后延時200 ms，等待主軸左右擺動起來接通Y4.3(二檔電磁閥)，電磁閥得電進(jìn)行換檔。此PLC編制模板適用于所有換檔控制，已在數(shù)控機(jī)床上使用多年，安全可靠，調(diào)試人員如有其它特殊控制，只需在其上進(jìn)行相應(yīng)修改即可。

圖5 中主軸控制方式由NC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，主軸換檔速度在參數(shù)3732(主軸齒輪位移時的主軸電動機(jī)速度)里設(shè)置即可，同時需設(shè)置參數(shù)3702#1(GST 為1，根據(jù)SOR 信號進(jìn)行齒輪位移)。如圖5 所示，主軸換檔過程中接通G29.5(SOR)信號，R640.1 控制主軸正反轉(zhuǎn)輸入信號，進(jìn)行主軸左右擺動換檔。機(jī)床PLC 編制人員可根據(jù)自己實(shí)際情況選擇相應(yīng)PLC 編制模板。值得注意的是不管采取那種主軸控制方式，都必須激活主軸勵磁輸入信號(G70.4、G70.5)。機(jī)床PLC 編制人員在熟練掌握這兩種編制模塊后，可以對任何牽涉到換檔的控制功能進(jìn)行編制，不僅可以提高編制人員的工作效率，而且可靠性也大大提高。

4 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)的發(fā)展已越來越普遍，有很多的廠家開始生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，交貨期要求偏短，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣、精度指標(biāo)提高、安全性提升，對數(shù)控機(jī)床PLC 控制的要求也越來越嚴(yán)格，而且對機(jī)床PLC 調(diào)試人員而言編制PLC 的周期越來越短，在追求高效且安全性的要求下，機(jī)床PLC 調(diào)試人員迫切需要整理出簡單實(shí)用的數(shù)控機(jī)床各種功能PLC 模板以供自己調(diào)試使用，這樣可以大大節(jié)約PLC 編制周期提高機(jī)床整體可靠性。本文基于此種要求，研究出了3 種機(jī)床典型控制功能的PLC 編制模板，以供大家參考使用。