6.4数控机床PLC控制应用实例

6．4数控机床PLC控制应用实例

前面已经提到，在PLC设计方面需要详细了解被控过程的工作过程和工作原理；在编程方面可以学习和参考系统提供的标准例程和编程说明书以及其它专门介绍PLC编程语言的参考书。因此本书对具体的编程方法不作详细的介绍，只针对数控机床PLC控制中比较典型的三个应用进行过程和安全互锁分析，每个应用提供一种不同编程语言的PLC程序。

应用实例中的PLC均采用DC24V NPN型晶体管接口电路，即低电平有效。 一． 主轴系统 1．过程分析

主轴的控制包括正转、反转、停止、制动和冲动等。要求按正转按钮是电

动机正转；按反转按钮时电动机反转；按停止按钮时电动机停止，并控制制动器制动2秒；按下冲动按钮电动机正转0.5秒，然后停止；电动机过载报警后正/反转和冲动按钮无效。 2．安全互锁

参考本章第二节。

3．程序设计

电气部分的设计如图6.4.1所示，主轴为普通三相异步电动机，由交流接触

器控制正反转；继电器采用直流24V供电，自带续流二极管；交流接触器采用交流110V供电。

图中各器件的含义如下：

序号 名称 含义 主轴带过载保护电源空开 主轴正转交流接触器 由急停控制的中间继电器 主轴正转中间继电器 序号 3． 6． 8． KM4 KA5 KA9 名称 主轴反转交流接触器 主轴反转中间继电器 刀具松中间继电器 主轴反转按钮 主轴冲动按钮 含义 1． QF3 2． KM3 4． KA1 5． KA4 7． KA6 主轴制动中间继电器 9． SB11 主轴正转按钮 11． SB13 主轴停止按钮 13． RC2 三相灭弧器 10． SB12 12． SB14 14． RC7,RC8 单相灭弧器 与主轴控制相关的输入/输出寄存器包括：

输入寄存器：X1.4—正转，X1.5—反转，X1.6—停止，X1.7—冲动，X8.5—报警； 输出寄存器：Y5.0—正转，Y5.1—反转，Y5.2制动，Y5.3—松刀。

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在电气安全互锁设计方面，主轴正/反转在接触器和继电器分别进行了安全互锁；主轴正/反转对刀具松进行了安全互锁；急停对主轴运转进行了安全互锁。

主轴电动机 （b）接触器控制电路 （c）PLC输入输出 （a）主轴强电电路 图6.4.1主轴控制电气设计 指令语句表程序如下：

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

LD X1.4 -- 读取主轴正转按钮 OR R0.0 -- R0.0自锁 AND X8.5 -- 无报警

ANI Y5.3 -- 刀具未松开

AND X1.6 -- 停止按钮未按下（停止按钮硬件上是常闭连接） ANI Y5.1 -- 反转无输出 ANI Y5.2 -- 主轴未制动

OUT R0.0 -- 则输出中间变量R0.0，并自锁

-------主轴正转条件都满足，则按下正转按钮后，输出R0.0并自锁------- 9. LD X1.7 -- 读取主轴冲动按钮 10. OR R0.1 -- R0.1互缩

11. ANI T1 -- 若T1计时未完成 12. OUT R0.1 -- 则输出R0.1 13. OUT T1 K5 -- T1计时0.5秒

-------------------按下主轴冲动按钮后，R0.1输出0.5秒后关闭--------------- 14. LD R0.0 -- 读取R0.0。 15. OR R0.1 -- 或R0.0。 16. AND X8.5 -- 无报警。

17. ANI Y5.3 -- 刀具未松开。 18. AND X1.6 -- 停止按钮未按下。 19. ANI Y5.1 -- 反转无输出。

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20. ANI Y5.2 -- 主轴未制动。

21. OUT Y5.0 -- 则输出Y5.0控制主轴正转。

-------主轴正转条件满足后，R0.0和R0.1任意一个有输出则输出Y5.0控制主轴正转，实现了主轴连续正转和每次按下主轴冲动按钮，主轴正向冲动0.5秒的功能。------------- 22. LD X1.6 -- 读取主轴停止按钮。 23. OR Y5.2 -- 主轴制动自锁。 24. ANI T2 -- 若T2计时未完成。 25. OUT Y5.2 -- 则输出主轴制动。 26. OUT T2 K20 -- T2计时2秒。

-------------按下主轴停止按钮后，Y5.2输出制动主轴2秒后断开----------- 27. LD X1.5 -- 读取主轴反转按钮。 28. OR Y5.1 -- 主轴反转自锁。 29. AND X8.5 -- 无报警。

30. ANI Y5.3 -- 刀具未松开。 31. AND X1.6 -- 停止按钮未按下。 32. ANI Y5.0 -- 正转无输出。 33. ANI Y5.2 -- 主轴未制动。

34. OUT Y5.1 -- 则输出Y5.1控制主轴反转。 35. END

-------主轴反转条件都满足，则按下反转按钮后，输出Y5.1并自锁------- 二． 定时润滑 1．过程分析

由PLC控制润滑电动机实现自动润滑功能，代替自动润滑站。数控机床通

电工作后，定时润滑即开始自动执行，不受外部按钮或M指令控制。 2．安全互锁

检测到没有润滑液或润滑电动机过热报警后向系统发出报警信息，并停止

定时润滑的工作。急停对润滑运转进行了安全互锁。 3．程序设计

电气部分的设计如图6.4.2所示，图中各器件的含义如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 M4 QF6 KM7 KA1 KA10 HL1 RC5 RC11 润滑电动机 润滑电动机带过载保护的电源空开 润滑电动机启动交流接触器 由急停控制的中间继电器 润滑电动机启动中间继电器 润滑报警指示灯 三相灭弧器 单相灭弧器 含义 6-33

润滑电动机 （a）强电电路 （b）接触器电路 （c）PLC输入/输出 图6.4.2定时润滑的电气设计 定时润滑涉及到的寄存器如下：

X1.5：润滑液位低报警检测； X2.7：润滑电动机过热报警检测； Y0.7：润滑电动机控制； Y1.6：润滑系统报警指示灯；

数控机床的润滑系统一般要求每间隔数十分钟甚至几个小时工作几秒钟，而一般PLC的定时器没有这么大的定时范围，因此采用定时器和计数器相结合的方法来扩大定时范围，下面以每隔一小时润滑10秒为例设计定时润滑系统的PLC梯形图程序如下：

X1.5 Y1.6 X2.7 R0.0 T0 K100 T0 R0.0 R0.0 C0 T1 CP X1.5 X2.7 R0.0 T1 T2 C0 T1 K600 T2 K100 T2 R C0 N60 R0.0 R0.0 C0 Y0.7 图6.4.3定时润滑的梯形图设计

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