CW系列普床改数控机床PLC编程.docx

1、CW系列普床改数控机床PLC编程CW6163系列普床改数控机床的PLC编程#xoFcjRE 目录 ,LsXu mHB0eBl 引 言 4 x4N*P 第一章 概述 5 G_E p%L 1.1 数控系统的简介 5 Fld#O 1.1.1数控系统发展简史及趋势 5 _Kt/+k)m 1.1.2数控（NC）阶段 5 |lwF 1.2.3计算机数控（CNC）阶段 5 le1 50;7 1.2 PLC简介 6 RQ;+S 1.2.1 PLC定义 6 FT Ytf4t 1.2.2PLC的结构与组成 6 p C/13|I 1.2.3PLC的工作原理 6 o#QS: | 1.3 PLC和NC的关系 6 l_8

2、1oZ 第二章 CK6163数控机床的整体设计 7 b#W(&bq_ 2.1 CK6163的总体结构介绍 7 FyWrb+_0v 2.2数控机床的整体设计 7 B4eV$xjD 4.3.1强电线路图 13 %t-N8 4.3.2控制电路 13 0Om+).R 4.3.3润滑系统控制顺序方框图 15 bd&_Nf2 4.4、 冷却电机控制 15 W#foVAi . 4.5 . 刀台电机 15 &R3#? 1, 第五章 数控机床的逻辑控制 16 J+=?taZ 5.1 启动时PLC程序设计： 16 9 k_3;zw 5.2、主轴的逻辑控制 17 Hm.ZEy 5.2.1、主轴变速过程如下： 17

3、c3N,P_# 5.2.2主轴速度控制S功能 17 6*s:I& 5.2.3.主轴正转、反转、停止功能 17 Asli 致谢 25 ?cB26Zrcb 参考文献 26 7,FhKTV1/ 附件 27 11xjvAD vAfYONU D/puK B4xrtER H.&eH O T .bXr 9QHwa_|2 N V=T?15 ,Gy2$mglB CW6163系列普床改数控机床的PLC编程 SDko# DUb8 HgcV A_ 0iwG ;OSEMgB1 摘 要 本文主要是将传统的CW6163车床的电气控制系统改造成为数字控制的开环控制系统。改造后的系统是以单片机系统为控制模块，以步进电机为驱动执

4、行元件。实现X轴和Z轴的两坐标联动以及对刀具的自动选取。同时能够进行直线和圆弧的插补；工件在一次安装后，完成多道工序的加工，通过编写不同的程序完成各种较为复杂零件的加工。 WP !u391 数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙、功率大、便于操作和维修，机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。 9 !V,+j 通过对CW6163普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业

5、设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜以及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。而且掌握了一些CAM、CAD等制图软件的应用和论文的撰写格式，这篇论文对我四年的大学学习的一次全面总结。 |l:,EA_v| 关键词 数控机床 变频器 CNC PLC 数控化改造 fkhrVP n,QM$mS0 EM db Mr=i(cu =H?Gy v-B T+ ;R=($X 0xUn#&A 4Q+PKBe The PLC Programming Of CW6163 Series Plain Lathe To CNC #-k

6、x$(V fT5vO.a Abstract This paper mainly is that the traditional CW6163 lathe electricity control system is reformed the numerical control the open-loop control system. After the reform system is take the monolithic integrated circuit system as the control module, Take step-by-steps the electrical ma

7、chinery as the actuation functional element. Realizes the X axis and the Z axis two coordinates linkage are as well as to the cutting tool automatic selection. At the same time can carry on the straight line and the circular arc inserts makes up. After installs the work piece, completed the processi

8、ng procedure. Through the preparation of different procedures to complete all the more complicated parts of the processing 7mnZ,gpb A new numerical control lathe should reach in the design: There is high quiet dynamic rigidity; the coefficient of friction between the vice sport is little, the transm

9、ission has no interval; the power is large; Easy to operate and maintenance. Lathe numerical control should try ones best and reach and require while being above-mentioned when the transformation. Cant think and link numerical control device and ordinary lathe together and reach numerical control re

10、quest of lathe, Also should carry on to main part corresponding transformation enable theirs reaching certain designing requirement, Purpose of transforming that could be expected. bP7_QYQ6 This paper introduced a CW6163 alteration method of numerical control lathe. This alteration leads the machini

11、ng precision sharply improved. This positioning is precise and reliable , and the manipulation is convenient, finally the price is much cheaper. This method is worthy to popularize for reference. The transformation of the main response to the lathe spindle system, cutting tool system, the feed syste

12、m and the feedback link, electrical control cabinet and the NC system is revamped; the method is simple, transforming operational steps to facilitate their implementation. Moreover has grasped some charting software the and so on CAM, CAD application and the paper composes the form，This paper for me

13、 four years of university study in a comprehensive summation. ssL;q Key Words CNC machine tools converter CNC PLC numerical control system E|x t * v;z(7Qk 引 言 B4w/cIj_ nI,-ftMD-| 由于市场竞争日趋激烈，产品更新极为迅速。随着重工业业以及轻工消费品生产的高速增长，中小批量零件的生产及复杂零件越来越多，精度要求也越来越高，这就要求加工设备具有很高的效率和加工精度。而传统的普通机床已远远不能满足现代生产的需要。 rM)#eZ

14、K! 随着现代计算机技术和自动控制的飞速发展，信息处理功能不断提高，而价格不断降低。这使得计算机在机械制造行业得以广泛的应用。以数控技术为核心的现代制造技术，以微电子技术为基础，将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术有机地结合在一起，构成高度信息化、高柔性、高度自动化的制造系统。微机控制的数控机床以其高精度、高柔性及适合加工复杂零件的性能，正好满足当今市场竞争的需要。计算机数控系统，简称CNC，可根据不同的指令进行不同方式的信息处理。由于计算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而使机床具有真正的柔性，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使机床控制系统的性能和

15、可靠性大大提高。 =Aa9NN 以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平反映了一个国家的机械与电子水平。它的推广应用对于提高劳动生产率和产品质量，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。 W4jx 本文主要是将传统的CW6163车床的电气控制系统改造成为数字控制的开环控制系统。改造后的系统是以单片机系统为控制模块，以步进电机为驱动执行元件。实现X轴和Z轴的两坐标联动以及对刀具的自动选取。同时能够进行直线和圆弧的插补；工件在一次安装后，完成多道工序的加工，通过编写不同的程序完成各种较为复杂零件的加工。 SFVqUg3Z 数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，

16、传动无间隙、功率大、便于操作和维修，机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。 P5BrY,hZ R&MetQ- A8j$c )CG,U _du E/38cV 第一章 概述 f|&, SI? 9lc)m2) 1.1 数控系统的简介 Z1RY0Z 1.1.1数控系统发展简史及趋势 vec4R )S 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类

17、进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 g!:o(k_ 1.1.2数控（NC）阶段（19521970年） R)Tt#R 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（Hard-wired NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代-电子管；1959年的第二代-晶体管；1965年的第

18、三代-小规模集成电路。 *m:u 1.2.3计算机数控（CNC）阶段（1970年现在） T!QA_cO 到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的通用两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（Microprocessor），又可称为中央处理单元（简称CPU）。 VVHL 到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多

19、台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 Gw?ueui 到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 _!2A3c 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代-小型计算机；1974年的第五代-微处理器和1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-Based）。 l_?4O 还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即

20、CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的数控，实质上已是指计算机数控了。 X oh(% 1.2 PLC简介 QA# 7T3| 1.2.1 PLC定义 !b!7p 可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类

21、型的机械或生产过程。 YbPd&L 1.2.2PLC的结构与组成 $QJ,V PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 |k=5WG 1.2.3PLC的工作原理 GFgh| PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 25z6oG (1)每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 #HK* j (2)输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不

22、能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 jQY A (3)一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 5g4xhYl70n (4)元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 Sw|i (2)数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路； _-bEnF+/0 (3)电源及保护电路； 6sl2vHzA (4)通断信号及代码信号连接电路； &Un _M lO _dw H 第二章 CK6163数控机床的整体设计 +q4*X6VB 8cv|_ 2.2数控机床的整体设计 pG9qD2C f a、采用单片微机为主控CPU，具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具补偿和间隙补偿功能、数码管二

23、坐标同时显示、自动转位刀架控制、螺纹加工等控制功能。 /|AHM b、配有步进电机驱动系统，脉冲当量或控制精度一般为：Z为0.01mm，X向为0.005mm（要与相应导程的丝杠相配套）。 GK-_Y. c、加工程序从面板按键输入，代码编制，电自动保护存储器存储；可以对程序进行现场编辑修改和试运行操作。 8xaD_c d、具有单步或连续执行程序、循环执行程序、机械极限位置自动限位、超程的报警，以及进给速度程序自动终止等各类数控基本功能 )k4=d ($ 第三章 数控系统选用 &fu J% f)8 市场上系统厂家很多，性能大同小异。按控制环路分有开环、闭环和半闭环系统。 &*3O+$L 3.1开环

24、步进伺服系统： 4ZN&Yf 此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因而退出数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床一般采用此类系统。系统分辨率0.01。系统结构如图3.1下： YoEL|r| t:s6 QN$Ac.F F;A2WD L=9w 3VXS 图3.1 开环步进伺服系统 V0!.sX9 3.2闭环数控系统： OeoigcM 此类数控系统装有位置反馈元件，插补指令值与反馈值进行比较，根据其差值进行误差修正。闭环系统可以消除机械传动部分的误差给加工精度带来的影响，可以达到很高的精度。但是由于机械误差的非线性很容易

25、造成系统的不稳定，使系统的设计调整相对困难。其主要应用于精度要求很高的超精机床。控制结构示意图如图3.2下： CF?TW ?6X=GeUs iB=v 8l% XK 09x1r 图3.2闭环数控系统 t:hp-&QB cqyrao3; 3.3半闭环数控系统： j;+!BKWy4 半闭环控制方式其闭环环路短，位置反馈元件安装在伺服电机轴端或丝杠端部，用于精确控制电机的角度和速度，然后通过精密滚珠丝杠等机械传动结构实现直线位移。因此可获得稳定的控制特性，达到较高的位置增益而不产生振荡。传动链上有规律的误差可以达到补偿，如螺距及间隙误差等。因此半闭环控制得到广泛的应用。系统分辨率0.001。控制结构示

26、意图如图3.3下： /EpsJbkj &oyj8 5yhfCe m_| ayb fBC 图3.3 半闭环数控系统 hLS,Me 市场上数控系统的类型较多，主要有FANUC 0i系列、西门子802系列、三菱50L系列等。根据价格合理、技术先进、可靠性高的原则来选择数控系统。经综合考虑选用高品质、高可靠、高性能价格比的FANUC POWER MATE 0i数控系统。系统分辨率0.001，控制轴数2轴，可控制两台伺服电机（6、12）实现XZ向插补运动，可车削端面、外圆、锥度、圆弧面；主轴接口2轴，可控制变频器实现主轴调速；内置PLC简化了外部接线，提高整机的可靠性；图形功能，实现加工时刀具轨迹预览和模拟，显示运行时的故障、伺服波形使维修更方便；通过RS232与PC机相连，实现加工程序的上传与下载；配置主轴编码器能加工多种型式螺纹工件 Gpauy=4f F9SkEf 99 第四章 数控机床强电控制 d&Ck uJYxNj1 4.1主轴电机的控