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1、!墅盟!Q 塑二兰2 丝C N 4 1 1 1 4 8 T H轴承2 0 0 9 年9 期B e 秭r 1 9 2 0 0 9，N o 92 3 2 4。5 2数控系统中P L C 与N C 之问联络的实用方法、吴宏伟1，金雯丽2(1 宁波工程学院建工学院设备教研室，浙江宁没3 1 5 0 1 6；2 洛阳理工学院，河南洛阳4 7 1 0 2 3)摘要：介绍了数控系统，通过分析半自动提速铁路轴承内、外滚道超精机的控制系统，得出了数控程序N C 和逻辑控制程序P L c 之间联络的一种简单、实用方法。关键词：滚动轴承；自动控制；N C；P L c；信号中图分类号：r H l 3 3 3 3；r
2、P 2 7 l+8 2文献标志码：B文章编号：1 0 0 0 一3 7 6 2(2 0 0 9)0 9 0 0 2 3 一0 3机床控制系统中并非单纯的轨迹及定位控制，往往还有一些机床的逻辑动作需要相应的控制，这就要求在机床的电气控制中既有数字控制系统N C 又有逻辑控制系统P L C，两者之间实现信息交换有多种方法。本文介绍了在实际设计、研制半自动提速铁路轴承内、外滚道超精机项目中，数控系统在机床伺服电机进给数控程序和机床其他动作的P L C 程序控制两者之间的通信联络方法，此方法能有效地将上述两者的控制结合起来。该机床目前已制造完成用于轴承生产加工中，实践证明，该方法简单、实用，效果良好。
3、1数控系统简介数控系统中，执行数控N C 功能的N C K 软件程序和执行逻辑功能的P L C 程序，需由用户根据机床的实际情况加以编制。软件设计中，主控程序是N c K 软件程序；机床逻辑动作由N C K 软件程序输出给P L c 的辅助功能来完成。1 1 输出给P L C 的辅助功能辅助功能又称M 功能或M 指令，是控制机床加工操作时作一些辅助动作的开关功能，其主要用于机床加工时的工艺性指令，靠继电器的通断来实现其控制过程。辅助功能M 代码是以地址M为首后跟2 位数字组成，共1 0 0 种(M 0 0 一M 9 9)。机床上的各种开关操作可以通过零件程序中的M 功能指令激活。M 功能在使用
4、时，每个程序段可以有5 个M 指令。M 指令的值从O 到9 9，为整数。其中少数几个M 指令已经由系统生产厂商收稿日期：2 0 0 9 0 2 2 6；修回日期：2 0 0 9 0 4 1 8设置了一些固定功能，具体参见表l，其余部分可供机床生产厂商使用。表lM 功能表地址含义说明用m 停止程序的执行，按。启M 0程序停止动”键加工继续执行与M O 一样，但仅在“条件停M l程序有条件停止(M 1)有效”功能被软键或接口信号触发后才生效程序结束在程序的最后一段被写入M 3 0主程序结束M 1 7子程序结束M 3主轴瞬时针旋转M 4主轴逆时针旋转M 5主轴停在机床数据有效时用M 6 更换M 6更
5、换刀具刀具M 4 0自动变换齿轮级M 4 l M 4 5齿轮级l 到齿轮级5l 垤7 0预定。没用这些M 功能没有定义，可由用M 一一其他的M 功能户自由设定1 2P L C 向N C K 传送的信号P L C 用户程序和N c K(数控核心)之间通过不同的数据区可进行信号和数据的交换，P L C 用户程序与交换无关，对使用者来说这是自动进行的。P L C N C K 的控制信号和状态信号会循环刷新。信号分为普通信号、运行方式信号、通道信号和进给轴主轴信号。其中，在P L C 一+N c K 的通道控制信号中，3 2 0 0 的P L C 变量中的V 3 2 0 0 0 0 0 6 1 是读入
6、使能禁止信号，其含义及使用方法如表2 所示。万方数据 2 0 0 9 9表2V 3 2 0 0 0 0 0 6 1 含义及使用方法名称含义功能V 3 2 0()0 0()6 1禁止读人到通道的信号接口信号(P L c-+N c K)信号l 或上升沿。一禁止下一个程序段的数据传送到插补器。该信号只在运行方式A u 7 r 0 M A r I Kl和M D A 下有效信号0 或下降沿l 下一个程序段的数据可以传输给插补器。该信号只在运行方式A U T o M A xO和M D A 下有效从表2 可以看到，当对V 3 2 0 0 0 0 0 6 1 置“l”，禁止下一个程序段的数据传送到插补器，这时
7、N C程序处于停止等待状态；当对v 3 2 0 0 0 0 0 6 1 复位清“0”，下一个程序段的数据传输给插补器，这时N C 程序开始继续执行该下一程序段，因此，通过对v 3 2 0 0 0 0 0 6 1 的置“l”和复位清“0”就可以实现对N C 程序段的运行控制。在机床设计中，某些情况下只有结束辅助功能才可以执行下一个N C 程序段，因此，这时可以通过禁止读入信号阻止程序段的自动转换执行。2应用实例半自动提速铁路轴承内、外滚道超精机的自动控制中，具有一个往复进给轴，由数控系统的进给轴输出接口控制伺服驱动系统，再由驱动系统控制交流伺服电动机，从而控制机床的进给轴往复进给运动，其余的电动
8、机或动作由P L C 输出，通过控制继电器或电磁阀来控制，其动作流程图如图1 所示。超精机动作流程(图1)中，所有的机床动作除了往复进给运动和工作轴电动机的粗、精超启动及停止由数控程序控制外，其余所有的机床动作皆以M 功能的形式由数控程序输出到P L C。从动作流程图可以看出，芯轴插人、油石跳进等动作的命令输出后，不能马上执行下一个N C 程序段，需等动作到位后才能继续N C 程序，这时可在P L C 程序中加入传送给N C K 的读入禁止命令，停止N C程序的继续向下执行，直到该动作完成后，再由P L C 向N C K 发出读入使能命令，N C 才能继续控制程序的执行。这里，以油石跳进动作为
9、例来加以说明。辅助功能M 1 6 是油石跳进命令，数控程序命令为电M 父。启动加T 程序上芯轴插入上插入剑位滚轮瓜紧上加昧泵-j 动上T 件轴电动机以l 杖超转速片i 动1 L伺服电动机控制往复进给轴快速进给到颅定位置1 L振荡电动机 I j 动J r油石跳进上跳进到位J f进行超精加T 的数控过程上超精结束油石跳出出纠位振荡电动机、T 件轴电动机停I 卜上加J K 泵停J I=上芯轴退出1 L退出到位J l伺服进给电动机返网原点图l 滚道超精机动作流程图I-N 2 0M 0 3S=R 8M 1 6N 3 0A A A：C 9 4 G 0 l X=一R 1 2 F=R 6N 3 5G 0 l
10、X=R 1 2 F=R 6(下转第5 2 页)万方数据 轴承)2 0 0 9 9频率，H z(a)P F l 分量对应的频谱图频率，H z(b)P E 分量对应的频谱图图8P F 分量对应的频谱图(外圈)4结束语应用局域均值分解进行单分量的调幅一调频信号分析，更加容易实现，而且用u 坦D 方法可以得到各个分量的时频分布，然后对它们组合就得到了原始信号完整的时频分布，不会造成分解后信号的遗失。通过L M D 方法对滚动轴承内、外圈故障的分析，也验证了该方法的有效性。但是，L M D 作为一种新的非平稳信号时频分析方法，目前在各个方面的应用还很有限，也还存在很多的问题，比如：当平滑次数较多时，信号
11、会发生提前或滞后现象，在平滑时步长不能最优确定等很多问题，还需在以后的研究应用中逐步解决，但随着这些问题的逐步深入探讨，局域均值分解方法的理论研究和实际应用将会越来越广泛。参考文献：1 王凯，安钢，肖雨基于经验模式分解和w i 萨e r 高阶矩谱的轴承故障诊断 J 轴承，2 0 0 9(4)：4 7 5 0 2 李毓辉，卢如平，方舟基于盲均衡的轴承故障诊断研究 J 轴承，2 0 0 9(2)：4 4 4 7 3 仇学青，张鑫滚动轴承故障诊断研究的国内研究现状与发展 J 煤矿机械，2 0 c r 7，2 8(6)：6 8 4 S I l I i t hJ o n a t h 蛐S T h e a
12、 lM e 眦D e c 锄p i t i 蚰蛐dI t sA p p u c 8 t i t oE E GP e r p t i D a t a J J o u m a lo ft I I eR o y a lS 0 c i e t yI n t e 面c e，2 0 0 5，2(5)：4 4 4 4 5 0【5】程军圣，杨宇，于德介一种新的时频分析方法一局域均值分解方法 J 振动与冲击，2 0 0 8(2 7)：1 2 9 1 3 1 6 黄文虎，夏松波，刘瑞岩，等设备故障诊断机理、技术及应用 M 北京：科学出版社，1 9 9 6 7 b p 蛹X e 衄e d IA B e a r i
13、n gD a t 8c e n t e r D B c 啪W 瞄t e mR e w eU I l i v c 玛i t y(编辑：李超强)(上接第2 4 页)在N 2 0 语句的程序命令中，油石跳迸命令以辅助功能M 1 6 形式给出，N 3 0 和N 3 5 语句的程序命令是进行超精加工的伺服电动机往复进给控制命令，从滚道超精机动作流程图可知，数控系统在发出油石跳进命令后，不能马上执行超精加工的伺服电动机往复进给数控动作，必须等到油石跳进到位开关动作后才能执行下面的N 3 0 和N 3 5 动作。正常情况下，N C K 是一条接一条连续地读人数控程序命令并往下执行的，执行速度很快，在发出M
14、功能指令后，N C 紧接着就执行下一句程序段，这时P L C 接受到的M 功能指令可能还未来得及执行，数控程序已继续向下执行了。而机床要求N c K 在执行完N 2 0 语句后，不能马上执行N 3 0语句，因此，在P L C 接收到N c K 发来的M 1 6 命令后，可以通过P I J C 梯形图(图2)，首先将P L C _+N c K 的通道控制信号中的v 3 2 0 0 0 0 0 6 1 设置为读人使能禁止，禁止下一个程序段的数据传送到插补器，这样，N c K 不再执行下面的N 3 0 语句，当油石跳进动作完成，油石跳进到位开关动作后，取消读人使能禁止，允许N c K 读入程序即v
15、3 2 0 0 0 0 0 6 1 设置为读入使能，N c K 再继续执行N 3 0 语句。自动M 1 6M 1 8油石跳进跳进到V 3 2 0 0 0 0 0 6 1M 3 21 0 5读人使能卜一卜叫卜一(R)l图2 油石跣进动作相关梯形图3结束语在设计制造的半自动提速铁路轴承滚道超精机中，使用上述方法，利用P L C _ N C K 的通道控制信号中的P L C 变量V 3 2 0 0 0 0 0 6 1，即读人使能禁止信号，实现了数控系统的数控程序N C 和逻辑控制程序P L c 的联络，方法简单、可靠、实用。【编辑：李超强)=髓叫万方数据数控系统中PLC与NC之间联络的实用方法数控系
16、统中PLC与NC之间联络的实用方法作者：吴宏伟，金雯丽，WU Hong-wei，JIN Wen-li作者单位：吴宏伟,WU Hong-wei(宁波工程学院,建工学院设备教研室,浙江,宁波,315016)，金雯丽,JIN Wen-li(洛阳理工学院,河南,洛阳,471023)刊名：轴承英文刊名：BEARING年，卷(期)：2009，(9)被引用次数：0次 相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 李兴林 流动轴承疲劳寿命强化试验研究 1995 该文根据滚动轴承疲劳寿命理论及试验技术的现状,从疲劳寿命强化试验机及强化试验规范两个方面对滚动轴承疲劳寿命试验技术进行研究.2.期刊论文 张志慧.
17、ZHANG Zhi-hui 往复式双端面磨床夹具动作及砂轮补偿数控系统-轴承2005(5)介绍自行研制的MKW7675数控往复式双端面磨床夹具动作的控制系统,通过其可编程序控制器实现先退夹具,再退砂轮,并控制夹具加速退出的同时,砂轮退出.对砂轮的补偿采用程序控制的方法解决,单步增量可精确到1 m,补偿量可由操作工根据加工情况确定.3.学位论文 谢敏 基于集成神经网络的轮对轴承故障智能诊断系统的研究 2007 目前我单位现有的试验台系统只能对轮对轴箱进行驱动，而不能对出现的故障进行判别，只能靠试验人员凭经验判断，判断的标准很难统一，并且判断的主观性很强，这不利于对试验是否合格进行准确的把握，给质
18、量把关造成困难。为此，就需要设计一套智能系统，让原有的试验台具备故障判别的能力，按照统一的判别标准进行试验。本文的的研究思路如下:1、整个智能诊断的软件用VB来编程。2、信号通过振动、声音和温度三个传感器来采集。采集的方式是用2个89C51单片机用1KHz的速度循环采样，再将采样的信号通过CAN总线传输给计算机串口，最后调入VB程序中。3、神经网络选用BP网络。用MATLAB6.5来对BP网络进行训练。训练的参数结果存放在VB中。4、三个传感器共形成3个单子神经网络，即振动神经网络、声音神经网络和温度神经网络。5、当采集的信号数据调XVB后，积累到5分钟的数据，再将这5分钟的数据和训练好的BP
19、网络参数全部调入MATLAB6.5软件中，启动MATLAB6.5进行后台运算，再将MATLAB中利用神经网络函数运算的结果返回VB程序中，VB程序将结果和故障类型相对照，就能得出发生的故障类型。6、故障的类型有滚子不圆、轴承滑道裂损、保持架裂损和油脂过多等共四个问题。7、每个单子神经网络都能对上述四类故障给出一个判断的结论，再都给这三个单子神经网络得出的结论一个置信权值，最后将这三个网络的结论融合在一起，形成最后的判断结论。8、诊断的结论保存在ACCESS数据库中，可以历史查询和打印。本研究能够将各个传感器的信息融合在一起，采用集成神经网络的方式能够更准确的判断故障类别，一旦网络建好后，系统故
20、障的识别效率很高。4.会议论文 李兴林.张燕辽.曹茂来.李建平.张永恩 滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验系统技术研究 2003 本文论述了滚动轴承寿命强化试验技术A2BLT+F2AST，它是解决滚动轴承寿命强化试验难题的硬件、软件、标准的总成。介绍了我中心根据此技术研制开发的ABLT型系列自动控制滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验机。该成果属国内独创，达到国际先进水平。经推广应用，客户一致反映其使用效果良好能满足各轴承生产厂加速轴承新产品开发的需求，适用于汽车、机床、冶金、纺织、石化等行业的轴承用户检测或验收，同样适合各相关科研单位用于试验分析研究。5.学位论文 刘胜荣 铁路货车滚动轴承退卸与压
21、装系统的设计研究 2008 随着我国经济的飞速发展，铁路设备及技术得到极大的提高，体现在自动化和信息化改造方面。随着铁路运输的需求越来越大，铁路货车向着高速重载的方向发展。铁路货车运行时轮对始终承受着很大的动载荷，导致轮对上的各个部件出现磨损和形变，甚至发生安全事故。为了及时发现并处理铁路货车轮对的故障及隐患，需要对轮对进行定时的检修和保养。依据铁路货车段修规程，在轮对检修时，必须对轮轴轴颈上的轴承进行退卸、检修，并将检修好的轴承或新轴承压装到轮对轴颈上。轴承的退卸与压装是互逆的过程也是一个系统工程，有机的结合起来进行设计研究是解决实际工程问题所必须的。70T级铁路货车是近期货运发展的主型车，
22、该车型轮对轴重25T,主要装配的滚动轴承是：353130A、353130B（C353130）、CTBU150（SKF ITALY VOR-7030A）、353150X2-2RZ、SKF353130-2RS（SKFTBU150）、TUB150（SKF ITALY V OR-7032）、TAROL150/250TVP 808997、AP150等新型滚动轴承。70T级载重货车从2005年开始运用，目前已逐步进入段修期。由于各车辆段原配备的轴承退卸与压装设备主要是针对21T轴重的各型号滚动轴承而装备的，而适应25T轴重的此类设备尚未配备。因此，研制能同时实现21T轴重及25T轴重轴承退卸与压装的专用设
23、备已是事在必行，迫在眉睫。本论文针对轮对轴承退卸与压装系统，主要对以下五方面进行了研究：结合轴承退卸与压装系统的功能要求，确定总体方案及技术参数；完成机械系统设计，以满足轮对轴承退卸与压装的段修工艺过程要求，实现21T和25T轴重轴承的退卸与压装；完成液压系统的方案研究及整体结构设计，以获得既平稳又足够大的驱动力，并有利于退卸与压装过程的顺序控制；采用群控技术、PLC控制技术，提出机械系统与液压系统各动作的协调控制方案，实现退卸与压装的群控；应用MCGS进行组态，实现自动控制，并对压装过程产生的数据进行记录与分析。整个系统的设计研究过程，以机械设计理论和自动控制理论为指导，应用液压传动技术、可
24、编程控制技术、群控技术、组态技术，通过详细的方案设计、大量的现场试验，最终研制成功了铁路货车滚动轴承退卸与压装系统。本系统在试运行中工作状态良好，但也出现了一些问题，主要在以下两个方面：电磁干扰问题和液压缸的运动定位精度。本文在这两方面提出了一系列的改进方案，并经实际应用，效果良好。本项目通过了南昌铁路局科委的技术鉴定。6.期刊论文 李兴林.张燕辽.曹茂来.李建平.张永恩 滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验系统技术研究-试验技术与试验机2003,43(2)本文论述了滚动轴承寿命强化试验技术(A2BLT+F2AST),它是解决滚动轴承寿命强化试验难题的硬件、软件、标准的总成.介绍了我中心根据此技术
25、研制开发的ABLT型系列自动控制滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验机.该成果属国内独创,达到国际先进水平.经推广应用,客户一致反映其使用效果良好.能满足各轴承生产厂加速轴承新产品开发的需求,适用于汽车、机床、冶金、纺织、石化等行业的轴承用户检测或验收,同样适合各相关科研单位用于试验分析研究.7.学位论文 杨菲 轴承保持架等分冲孔精度检测 2009 在滚动轴承中，保持架孔梁宽度是影响轴承工作性能的重要参数之一，孔梁宽度值的大小，直接影响轴承的运动和受力状态。孔梁宽度差别太大，就会增大保持架运动的不平稳性，尤其首末孔梁宽度尺寸差别较大的问题，产生附加的冲击载荷，因此确定合理的窗孔间隙的一致性对于轴承
26、来说是相当重要的。目前，我国在生产轴承保持架过程中采用手工抽检的方式对孔梁尺寸进行检测，效率低下。为了改善这种情况，研制一种高效、稳定、精确、自动化的保持架冲孔等分精度检测系统就成为一项具有现实意义的紧迫任务。本文通过利用光学摄像系统和图像分析技术，自动识别的方案，研制了一套自动检测等分冲孔精度的系统。该系统测试精度和自动化程度较高，为在线检测提供了一个切实可行的方案。本课题将在此基础上，充分利用多项图像处理和分析技术，并应用PLC转台自动控制实现精度检测的功能。在处理过程中，采用了亚像素定位的新方法，依据边缘的灰度变化符合高斯曲线的要求，用二次曲线代替高斯曲线，提高了计算速度。在硬件成本不变
27、的前提下，不仅最大程度的拟合了孔梁的真实边缘，而且对检测精度有很大的提高，是非常值得应用在轴承保持架生产中的检测方法。8.期刊论文 殷建.陆明刚.杜崴 基于虚拟仪器的滚动轴承滚动体疲劳试验机监控系统-机电工程2004,21(9)轴承滚动体疲劳失效在线监控系统.除集成了传统测量仪器的所有功能外,还进行了功能扩展,提供了友好的人机界面、可在线显示轴承试验的工作参数并可自动控制试验机的运行与停止.该系统信号分析的实际结果显示其具有良好应用前景.9.期刊论文 张弦.王宏力.ZHANG Xian.WANG Hongli 进化小波消噪方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用-机械工程学报2010,46(15)阈
28、值是小波阈值消噪方法中决定消噪结果的关键因素,传统阈值估计方法存在抑制噪声污染与保留信号细节间的矛盾,难以实现对滚动轴承故障信号的有效消噪.为准确估计阈值以改善小波阈值消噪方法的消噪性能,提出一种基于小波变换的进化阈值消噪方法.该方法以小波变换作为含噪信号分解与重构工具,构造含噪信号在各小波分解尺度上硬阈值收缩均方误差的近似函数,利用粒子群优化进化搜索与其最小值对应的最优阈值,以近似实现均方误差最小意义下的最优消噪.模拟信号消噪分析与滚动轴承故障信号消噪实例表明,该方法可有效消除噪声对信号的干扰,并准确提取淹没在噪声背景中的故障特征,消噪性能在信噪比与均方误差意义下优于传统小波阈值消噪方法.10.期刊论文 崔宝珍.潘宏侠 小波分析在滚动轴承故障诊断中的应用-科技情报开发与经济2005,15(2)在共振解调技术的基础上,采用小波分析方法对滚动轴承的故障进行了有效的诊断,实例证明,小波分析对处理非平稳信号具有很好的应用效果.本文链接：http:/