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1、2.1数控系统中的数控系统中的PLC控制功能实现控制功能实现2.2数控系统中的数控系统中的PLC应用实例应用实例学习模块二：数控机床学习模块二：数控机床PMCPMC控制及典型故障诊控制及典型故障诊断与维修断与维修 第一页，编辑于星期六：二十二点十四分。任务任务1数控机床自动换刀装置常见故障诊断与维护数控机床自动换刀装置常见故障诊断与维护任务任务2数控机床急停故障诊断与维护数控机床急停故障诊断与维护任务任务3数控机床回零不正常故障诊断与维修数控机床回零不正常故障诊断与维修第二页，编辑于星期六：二十二点十四分。一、分类1.独立型PLC所谓独立型PLC，实际上也就是一个通用型PLC，它完全独立于CN
2、C装置，具有完备的硬件和软件，能够独立完成逻辑顺序控制任务。第三页，编辑于星期六：二十二点十四分。2.内装型PLC内装型PLC也叫内置型PLC，其全部功能包含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集成于一体。第四页，编辑于星期六：二十二点十四分。二、数控系统中PLC的信息交换数控系统中PLC的信息交换即以PLC为中心，在CNC、PLC和机床之间进行的信息传递。第五页，编辑于星期六：二十二点十四分。1机床至PLC（MTPLC）v机床侧的开关量信号通过IO单元接口输入至PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。第六页，编辑于星期六：二十
3、二点十四分。2CNC至PLC（CNCPLC）vCNC送至PLC的信息可由由CNC直直接接送送入入PLC的的寄寄存存器器中中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址）均由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。v举举例例 数控指令的M、S、T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。在SINUMERIK810数控系统中，M03指令经译码后，送入FY273寄存器中。第七页，编辑于星期六：二十二点十四分。3PLC至CNC（PLCCNC）vPLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，PLC编编程程
4、者者只只可可使使用用，不可改变和增删不可改变和增删。v举例 SINUMERIK810数控系统中，Q108.5为PLC至CNC的进给使能信号。第八页，编辑于星期六：二十二点十四分。PLC通过信息交换接受CNC的命令信息，实现辅助功能的控制，并把逻辑控制的结果信息送回CNC装置，以同步零件程序的执行。PLC与CNC之间交换的信息分两个方向进行传输，其中由CNC发给PLC的信息主要包括各种功能代码（M、S、T）的信息、手动/自动方式信息以及各种使能信息等；而由PLC发给CNC的信息主要包括M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。第九页，编辑于星期六：二十二点十四分。第十页，编辑于星
5、期六：二十二点十四分。第十一页，编辑于星期六：二十二点十四分。数控系统中的数控系统中的PLC控制功能实现控制功能实现1.M功能的实现M功能也叫辅助功能，可用来控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，冷却液的开关，卡盘的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和还刀等动作。第十二页，编辑于星期六：二十二点十四分。2.S功能的实现S功能主要完成主轴转速的控制，有S2位代码和S4位代码两种编程形式。1）S2位代码S2位代码用字母“S”后跟2位十进制数的形式来指定主轴转速，S00S99共100级。第十三页，编辑于星期六：二十二点十四分。2.S功能的实现2）S4位代码S4位代码用字母“S”后跟4位十进制数的形
6、式来指定主轴转速，例如，S1500就直接表示主轴转速为1500r/min。第十四页，编辑于星期六：二十二点十四分。3.T功能的实现T功能即刀具功能，T代码后跟25位数字表示要求的刀具号和刀具补偿号。数控机床根据T代码，通过PLC可以管理刀库，自动更换刀具，即根据刀具和刀具座的编号可以简便、可靠地进行选刀和换刀控制。第十五页，编辑于星期六：二十二点十四分。可编程控制器的输入输出元件一、输入元件1按钮与各类开关按钮和开关是自动控制系统中常用的元器件，由于按钮、开关常用于发送控制指令，故将按钮、开关称为主令电器。用于数字量（开关量）控制的可编程控制器控制系统的信号输入部分，就是由按钮、行程开关、光电
7、开关等主令电器所构成。第十六页，编辑于星期六：二十二点十四分。（1）控制按钮控制按钮一般用作短时间的接通或断开小电流电路的开关。它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。按钮种类大致有如下:指示灯式按钮（指示），紧急故障处理的蘑菇状按钮（引人注意），钥匙状旋式按钮（安全），旋钮式按钮（自锁）等第十七页，编辑于星期六：二十二点十四分。（2）限位开关（行程开关）v限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时由挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关的触点接通或断开，常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。v按照限位开关工作原理一般分为机械式和电子式两种 第十八页，编辑于星期六：二十二点十四
8、分。第十九页，编辑于星期六：二十二点十四分。（3）接近开关接近开关是无触点开关。按照接近开关的工作原理，可以分为电容型、霍尔效应型、感应电桥型、高频振荡型、磁铁型等多种示）。第二十页，编辑于星期六：二十二点十四分。高频振荡型接近开关较为常用的一种接近开关，其工作原理是当装在运动部件上金属体接近高频振荡器的感应头（及振荡线圈）时，由于金属体内部产生涡流损耗，使振荡回路的等效电阻变大，能量损耗增加，从而使振荡变弱，直至停止。于是开关输出控制信号。接近开关工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高、动作迅速、操作频率高，故在可编程控制器控制系统中使用较多。第二十一页，编辑于星期六：二十二点十四分。（4）光
9、电开关随着生产自动化程度的提高，光电开关的功能在不断完善，现以成为与可编程控制器相配套的系列产品，广泛用于自动包装、打胶、灌装、封装机，以及自动装配流水线等。第二十二页，编辑于星期六：二十二点十四分。第二十三页，编辑于星期六：二十二点十四分。v光电开关分为两类：透射型和反射型。v透射型：是发射器（光源）与接收器相对放置，发射器发射的红外线直接照射到接收器上，当生产线上有物体通过时，将红外线光源切断遮挡住了，接收器收不到红外光于是就发出一个信号。v反射型：根据光反射方式的不同，又分为镜反射和被测物体反射两种。镜反射的接受部分和发射部分合做在一起，发射部分发射的红外光，由反射镜反射回来，被接收部分
10、接收，当生产线上的物体通过时，接收部分接收不到红外光，于是就发出一个信号。被测物体反射是一考被测物体对光的反射，接收器接收到物体反射的红外线，从而给出信号。第二十四页，编辑于星期六：二十二点十四分。（5）其它传感器v传感器分类v传感器种类繁多，而且不断地涌现大量新型的传感器。一般有两种分类的方法：一种以被测参量来划分，另一种以传感器的工作原理来划分第二十五页，编辑于星期六：二十二点十四分。传感器的性能v静态性能：测量范围，线性度，滞后，不重复性，灵敏度，分辨率等v动态性能：响应时间、精确度、零点时间漂移、零点温度漂移、灵敏度漂移、工作环境条件、相应速度第二十六页，编辑于星期六：二十二点十四分。
11、二、输出元件1接触器/继电器v接触器的选用原则及其使用，在工厂电气控制设备课程中已详细介绍，主要注意接触器的类型、电压等级、电流等级第二十七页，编辑于星期六：二十二点十四分。继电器第二十八页，编辑于星期六：二十二点十四分。第二十九页，编辑于星期六：二十二点十四分。接触器与继电器的区别接触器与继电器的区别v接触器一般是为了驱动电机等大电流的负载，电流在6A以上大电流带灭弧装置继电器电流大都在5A以下，没有灭弧装置。小功率电机1KW以下，电流5A也可以用继电器有的继电器和接触器区别很小，如CJX1-09/12接触器和3TH82*继电器，线圈和骨架外形一模一样。只不过触头可能有点差别接触器触头一般都
12、是平台，保证接通大电流继电器动触头一般是尖状，保证接触可靠接触器很少有24V以下AC电压继电器电压比较全，包括直流电压都有第三十页，编辑于星期六：二十二点十四分。2、执行器v执行器由执行机构和调节阀（又称调节机构）两部分组成。它在控制系统中的作用是根据调节器的命令，直接带动调节阀，控制进出控制装置的物料或能量，改变调节参数，就达到调节温度、压力、流量、液位等目的。v根据使用的能源的不同，执行器可分为气动、电动和液动3种。目前工业生产中使用最多的是气动执行器和电动执行器两种。第三十一页，编辑于星期六：二十二点十四分。任务8:数控机床自动换刀装置常见故障诊断与维护一、自动换刀装置的形式二、刀库与换
13、刀机械手的维护要点三、刀库与换刀机械手的故障诊断刀库与换刀机械手的故障诊断第三十二页，编辑于星期六：二十二点十四分。一、自动换刀的形式v回转刀架换刀v由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换v由机械手进行刀具交换第三十三页，编辑于星期六：二十二点十四分。转塔换刀回转刀架换刀工作原理第三十四页，编辑于星期六：二十二点十四分。四方刀架工作过程：1松开：刀架电动机与刀架内一蜗杆相连，刀架电动机转动时与蜗杆配套的涡轮转动，此涡轮与一条丝杠为一体（称为“涡轮丝杠”），当丝杠转动时会上升（与丝杠旋合的螺母与刀架是一体的，当松开时刀架不动作，所以丝杠会上升），丝杠上升后使位于丝杠上端的压板上升即松开刀架；2换刀：
14、刀架松开后，丝杠继续转动刀架在摩擦力的作用下与丝杠一起转动即换刀；3定位:在刀架的每一个刀位上有一个用永磁铁做的感应器，当转到系统所需的刀位时，磁感应器发出信号，刀架电动机开始反转4锁紧：刀架是用类似于棘轮的机构装的只能沿一个方向旋转，当丝杠反转时刀架不能动作，丝杠就带着压板向下运动将刀架锁紧，换刀完成（电动机的反转时间是系统参数设定的，不能过长不能太短，太短刀架不能锁紧，太长电动机容易烧坏）第三十五页，编辑于星期六：二十二点十四分。由刀库和主轴的相对运动实现刀由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换具交换第三十六页，编辑于星期六：二十二点十四分。由机械手进行刀具交换由机械手进行刀具交换第三十七页，
15、编辑于星期六：二十二点十四分。链式刀库链式刀库第三十八页，编辑于星期六：二十二点十四分。二、数控车床四方刀架故障二、数控车床四方刀架故障分析分析v1刀架不能启动刀架不能启动v.机械方面的原因a.刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。此种现象出现，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。b.刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查螺母是否锁死，如
16、螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。第三十九页，编辑于星期六：二十二点十四分。1刀架不能启动刀架不能启动.电器方面的原因a.电源不通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。b.电源通，电机反转，可确定为电机相序接反。通过检查线路，变换相序排除之。c.手动换刀正常、机控不换刀，应重点检查
17、微机与刀架控制器引线、微机I/O接口及刀架到位回答信号。第四十页，编辑于星期六：二十二点十四分。2刀架连续运转、到位不停刀架连续运转、到位不停由于刀架能够连续运转，所以，机械方由于刀架能够连续运转，所以，机械方面出现故障的可能性较小，主要从电气方面面出现故障的可能性较小，主要从电气方面检查：检查刀架到位信号是否发出，若没有检查：检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障。可检查：发讯到位信号，则是发讯盘故障。可检查：发讯盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路或接触不良或漏接。此时需要更换弹性片触或接触不良或漏接。此时需要更换弹性片触头或重修，
18、针对其线路中的继电器接触情况、头或重修，针对其线路中的继电器接触情况、到位开关接触情况、线路连接情况相应地进到位开关接触情况、线路连接情况相应地进行线路故障排除。当仅出现某号刀不能定位行线路故障排除。当仅出现某号刀不能定位时，则是由于该号刀位线断路所至。时，则是由于该号刀位线断路所至。第四十一页，编辑于星期六：二十二点十四分。三、三、刀库与换刀机械手的刀库与换刀机械手的维护要点维护要点1.严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止机械手换刀时掉刀或发生碰撞机械手换刀时掉刀或发生碰撞2.不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上所需刀具
19、一致所需刀具一致3.手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠第四十二页，编辑于星期六：二十二点十四分。二、二、刀库与换刀机械手的维刀库与换刀机械手的维护要点护要点v刀库与换刀机械手的维护要点4.经常检查刀库的回零位置是否正确，主轴回换刀点位置到位，及时调整5.要保持刀具刀柄和刀套的清洁6.开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常（行程开关、电磁阀、液压系统的压力等）第四十三页，编辑于星期六：二十二点十四分。三、三、刀库与换刀机械手的刀库与换刀机械手的故障诊断故障诊断v故障主要表现在：
20、刀库运动故障、定位故障主要表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等手运动误差过大等故障现象故障现象故障原因故障原因1.刀库刀套不刀库刀套不刀套上的调整螺母位置不对刀套上的调整螺母位置不对能卡紧刀具能卡紧刀具2.刀库不能旋转刀库不能旋转电机和蜗杆轴联轴器松动电机和蜗杆轴联轴器松动第四十四页，编辑于星期六：二十二点十四分。三、三、刀库与换刀机械手的刀库与换刀机械手的故障诊断故障诊断故障现象故障现象故障原因故障原因3.刀具从机械刀具从机械刀具超重、机械手卡紧销损刀具超重、机械手卡紧销损手中脱落手中脱落坏或没有弹出来坏或没有弹出来4.刀具交换时刀具交换时换刀时主轴没有回到换刀点换刀时主轴没有回到换刀点掉刀掉刀5.换刀速度过换刀速度过气压太高或太低和节流阀开气压太高或太低和节流阀开快或过慢快或过慢口太大或太小口太大或太小第四十五页，编辑于星期六：二十二点十四分。刀位检测装置刀位检测装置霍尔开关检测霍尔开关检测接触码盘检测接触码盘检测光电码盘检测光电码盘检测第四十六页，编辑于星期六：二十二点十四分。主轴头转为换刀主轴头转为换刀第四十七页，编辑于星期六：二十二点十四分。