PLC在數控機床中的應用研究

摘 要 針對可編程控制器在數控機床控制系統中的應用，本文以FANUC系統為例對數控機床用可編程控制器類型、配置形式以及地址分配進行介紹，并具體分析數控機床潤滑系統控制程序，對數控機床弱電故障的維修有一定的參考價值。

關鍵詞 PLC;數控機床

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0105-01

數控機床的體系結構主要由數控裝置（CNC）、進給伺服系統、主軸伺服系統、機床強電控制系統等組成，其中可編程控制器主要用于實現機床強電控制系統中潤滑、冷卻、氣動、液壓、和主軸換刀等系統的邏輯控制。

1 數控機床用可編程控制器類型、配置形式及與外部的信息交換

1）數控機床用可編程控制器分兩類：一類是內裝型PLC;另一類獨立型PLC。內裝型PLC是作為CNC裝置帶有的PLC功能，性能指標根據從屬的CNC系統的規格、性能、適用機床的類型等確定，PLC與CNC之間的信號傳送也是在CNC裝置內部完成，目前很多廠家都采用了內裝型PLC。數控機床用獨立型PLC一般采用模塊化結構，裝在插板式籠箱內，是一個完整的計算機系統。但采用這種方式的數控系統與PLC必須采用同一通信協議或是同一家公司的產品。

2）配置形式：PLC在數控機床上有4種常見的配置形式，如圖1所示。

圖1 PLC在數控機床上的配置形式

3）PLC與外部的信息交換及地址分配：數控機床用可編程控制器的輸入信號主要是開關量信號，比如行程開關、控制開關、溫度開關和壓力開關的輸入元件的輸入信號;輸出信號主要是繼電器、接觸器、電磁閥等輸出元件所需要的輸出信號。

以FANUC系統為例，X信號為機床到PLC的信號，Y為PLC到機床的信號;G為PLC到CNC系統的信號;F為CNC系統到PLC的信號。其中，機床側的開關量信號通過I/O接口輸入至PLC中，機床到PLC的輸入信號的地址為X00～X22; PLC到機床的輸出信號的地址為Y48～Y53以及Y80～Y95（這些信號用于控制機床的指示燈、直流繼電器線圈等）。

在FANUC系統中，CNC到PLC的信號地址為F148～F199（用戶專用）和F250～F299（系統專用），這些信號的功能是固定的，用戶通過梯形圖確定CNC系統的狀態。例如CNC系統準備就緒信號為F149.7，系統報警信號為F149.0，伺服準備就緒信號為F148.6，系統電池報警信號為F149.2，系統復位信號為149.1以及T碼選通信號為F150.3，M碼選通信號為F150.0，S碼選通信號為F150.2等。

PLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成，所以PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，信號地址為G100～G147和G200～G249，用戶可通過梯形圖實現CNC各種功能的控制。另外，在FANUC系統中，中間繼電器R和保持型存儲器D的地址號為D300～R699。

2 FANUC-PLC指令在數控機床上的應用舉例

數控機床潤滑系統是采用PLC進行控制的。下面以潤滑系統正常工作時的控制過程為例進行介紹。PLC主要實現的控制作用：按下運轉準備按鈕SB8，潤滑電動機運行15s，檢查壓力開關SP2是否合上，SP2已合上后潤滑電動機停止運行25min，檢查壓力開關SP2是否打開，SP2已打開后潤滑電動機再運行15s，以此循環進行。

1）潤滑系統正常工作的控制梯形圖和I/O接口示意圖見圖2，圖3。

圖2 FANUC-PLC主軸正反轉控制梯形圖

2）潤滑系統正常工作的控制分析：

按下SB8，23N行X17.7常開觸點閉合，使Y86.6線圈得電，23P行Y86.6常開觸點閉合并自鎖，中間繼電器KA4線圈接通，KA4常開觸點閉合，接觸器KM4線圈得電，潤滑電動機M4啟動運行。

同時，Y86.6線圈得電使得24A行Y86.6常開觸點閉合，TM17號定時器定時開始，定時15s。到達15s后24A行TM17（R613.0）為1，23P行的R613.0常閉觸點分斷，Y86.6線圈失電為0，潤滑電動機停止運行。

圖3 I/O開關量接口示意圖

24A行TM17（R613.0）為1同時也使24D行R613.0常開觸點閉合，使輸出R600.2為1并自鎖。同時24F行的R600.2常開觸點也閉合為1，使TM18定時器定時開始，定時25min。到達25min后，23O行TM18（R613.1）常開觸點閉合，Y86.6線圈再次得電并自鎖，潤滑電動機M4重新啟動運行。上述控制過程循環進行。

2 結束語

可編程控制器主要用于實現機床MST功能，數控機床主軸的啟動、停止、換向、制動，刀具的選擇與更換，潤滑系統、冷卻系統的控制等通常由PLC實現，不同公司生產的PLC有不同的指令系統，要針對不同的系統編制程序。

參考文獻

[1]廖兆榮.數控機床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李清新.伺服系統與機床電氣控制[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

作者簡介

李雯（1982-），女，工程碩士，高校講師，主要從事機電一體化技術專業的教學和研究工作。endprint

摘 要 針對可編程控制器在數控機床控制系統中的應用，本文以FANUC系統為例對數控機床用可編程控制器類型、配置形式以及地址分配進行介紹，并具體分析數控機床潤滑系統控制程序，對數控機床弱電故障的維修有一定的參考價值。

關鍵詞 PLC;數控機床

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0105-01

數控機床的體系結構主要由數控裝置（CNC）、進給伺服系統、主軸伺服系統、機床強電控制系統等組成，其中可編程控制器主要用于實現機床強電控制系統中潤滑、冷卻、氣動、液壓、和主軸換刀等系統的邏輯控制。

1 數控機床用可編程控制器類型、配置形式及與外部的信息交換

1）數控機床用可編程控制器分兩類：一類是內裝型PLC;另一類獨立型PLC。內裝型PLC是作為CNC裝置帶有的PLC功能，性能指標根據從屬的CNC系統的規格、性能、適用機床的類型等確定，PLC與CNC之間的信號傳送也是在CNC裝置內部完成，目前很多廠家都采用了內裝型PLC。數控機床用獨立型PLC一般采用模塊化結構，裝在插板式籠箱內，是一個完整的計算機系統。但采用這種方式的數控系統與PLC必須采用同一通信協議或是同一家公司的產品。

2）配置形式：PLC在數控機床上有4種常見的配置形式，如圖1所示。

圖1 PLC在數控機床上的配置形式

3）PLC與外部的信息交換及地址分配：數控機床用可編程控制器的輸入信號主要是開關量信號，比如行程開關、控制開關、溫度開關和壓力開關的輸入元件的輸入信號;輸出信號主要是繼電器、接觸器、電磁閥等輸出元件所需要的輸出信號。

以FANUC系統為例，X信號為機床到PLC的信號，Y為PLC到機床的信號;G為PLC到CNC系統的信號;F為CNC系統到PLC的信號。其中，機床側的開關量信號通過I/O接口輸入至PLC中，機床到PLC的輸入信號的地址為X00～X22; PLC到機床的輸出信號的地址為Y48～Y53以及Y80～Y95（這些信號用于控制機床的指示燈、直流繼電器線圈等）。

在FANUC系統中，CNC到PLC的信號地址為F148～F199（用戶專用）和F250～F299（系統專用），這些信號的功能是固定的，用戶通過梯形圖確定CNC系統的狀態。例如CNC系統準備就緒信號為F149.7，系統報警信號為F149.0，伺服準備就緒信號為F148.6，系統電池報警信號為F149.2，系統復位信號為149.1以及T碼選通信號為F150.3，M碼選通信號為F150.0，S碼選通信號為F150.2等。

PLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成，所以PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，信號地址為G100～G147和G200～G249，用戶可通過梯形圖實現CNC各種功能的控制。另外，在FANUC系統中，中間繼電器R和保持型存儲器D的地址號為D300～R699。

2 FANUC-PLC指令在數控機床上的應用舉例

數控機床潤滑系統是采用PLC進行控制的。下面以潤滑系統正常工作時的控制過程為例進行介紹。PLC主要實現的控制作用：按下運轉準備按鈕SB8，潤滑電動機運行15s，檢查壓力開關SP2是否合上，SP2已合上后潤滑電動機停止運行25min，檢查壓力開關SP2是否打開，SP2已打開后潤滑電動機再運行15s，以此循環進行。

1）潤滑系統正常工作的控制梯形圖和I/O接口示意圖見圖2，圖3。

圖2 FANUC-PLC主軸正反轉控制梯形圖

2）潤滑系統正常工作的控制分析：

按下SB8，23N行X17.7常開觸點閉合，使Y86.6線圈得電，23P行Y86.6常開觸點閉合并自鎖，中間繼電器KA4線圈接通，KA4常開觸點閉合，接觸器KM4線圈得電，潤滑電動機M4啟動運行。

同時，Y86.6線圈得電使得24A行Y86.6常開觸點閉合，TM17號定時器定時開始，定時15s。到達15s后24A行TM17（R613.0）為1，23P行的R613.0常閉觸點分斷，Y86.6線圈失電為0，潤滑電動機停止運行。

圖3 I/O開關量接口示意圖

24A行TM17（R613.0）為1同時也使24D行R613.0常開觸點閉合，使輸出R600.2為1并自鎖。同時24F行的R600.2常開觸點也閉合為1，使TM18定時器定時開始，定時25min。到達25min后，23O行TM18（R613.1）常開觸點閉合，Y86.6線圈再次得電并自鎖，潤滑電動機M4重新啟動運行。上述控制過程循環進行。

2 結束語

可編程控制器主要用于實現機床MST功能，數控機床主軸的啟動、停止、換向、制動，刀具的選擇與更換，潤滑系統、冷卻系統的控制等通常由PLC實現，不同公司生產的PLC有不同的指令系統，要針對不同的系統編制程序。

參考文獻

[1]廖兆榮.數控機床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李清新.伺服系統與機床電氣控制[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

作者簡介

李雯（1982-），女，工程碩士，高校講師，主要從事機電一體化技術專業的教學和研究工作。endprint

摘 要 針對可編程控制器在數控機床控制系統中的應用，本文以FANUC系統為例對數控機床用可編程控制器類型、配置形式以及地址分配進行介紹，并具體分析數控機床潤滑系統控制程序，對數控機床弱電故障的維修有一定的參考價值。

關鍵詞 PLC;數控機床

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0105-01

數控機床的體系結構主要由數控裝置（CNC）、進給伺服系統、主軸伺服系統、機床強電控制系統等組成，其中可編程控制器主要用于實現機床強電控制系統中潤滑、冷卻、氣動、液壓、和主軸換刀等系統的邏輯控制。

1 數控機床用可編程控制器類型、配置形式及與外部的信息交換

1）數控機床用可編程控制器分兩類：一類是內裝型PLC;另一類獨立型PLC。內裝型PLC是作為CNC裝置帶有的PLC功能，性能指標根據從屬的CNC系統的規格、性能、適用機床的類型等確定，PLC與CNC之間的信號傳送也是在CNC裝置內部完成，目前很多廠家都采用了內裝型PLC。數控機床用獨立型PLC一般采用模塊化結構，裝在插板式籠箱內，是一個完整的計算機系統。但采用這種方式的數控系統與PLC必須采用同一通信協議或是同一家公司的產品。

2）配置形式：PLC在數控機床上有4種常見的配置形式，如圖1所示。

圖1 PLC在數控機床上的配置形式

3）PLC與外部的信息交換及地址分配：數控機床用可編程控制器的輸入信號主要是開關量信號，比如行程開關、控制開關、溫度開關和壓力開關的輸入元件的輸入信號;輸出信號主要是繼電器、接觸器、電磁閥等輸出元件所需要的輸出信號。

以FANUC系統為例，X信號為機床到PLC的信號，Y為PLC到機床的信號;G為PLC到CNC系統的信號;F為CNC系統到PLC的信號。其中，機床側的開關量信號通過I/O接口輸入至PLC中，機床到PLC的輸入信號的地址為X00～X22; PLC到機床的輸出信號的地址為Y48～Y53以及Y80～Y95（這些信號用于控制機床的指示燈、直流繼電器線圈等）。

在FANUC系統中，CNC到PLC的信號地址為F148～F199（用戶專用）和F250～F299（系統專用），這些信號的功能是固定的，用戶通過梯形圖確定CNC系統的狀態。例如CNC系統準備就緒信號為F149.7，系統報警信號為F149.0，伺服準備就緒信號為F148.6，系統電池報警信號為F149.2，系統復位信號為149.1以及T碼選通信號為F150.3，M碼選通信號為F150.0，S碼選通信號為F150.2等。

PLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成，所以PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，信號地址為G100～G147和G200～G249，用戶可通過梯形圖實現CNC各種功能的控制。另外，在FANUC系統中，中間繼電器R和保持型存儲器D的地址號為D300～R699。

2 FANUC-PLC指令在數控機床上的應用舉例

數控機床潤滑系統是采用PLC進行控制的。下面以潤滑系統正常工作時的控制過程為例進行介紹。PLC主要實現的控制作用：按下運轉準備按鈕SB8，潤滑電動機運行15s，檢查壓力開關SP2是否合上，SP2已合上后潤滑電動機停止運行25min，檢查壓力開關SP2是否打開，SP2已打開后潤滑電動機再運行15s，以此循環進行。

1）潤滑系統正常工作的控制梯形圖和I/O接口示意圖見圖2，圖3。

圖2 FANUC-PLC主軸正反轉控制梯形圖

2）潤滑系統正常工作的控制分析：

按下SB8，23N行X17.7常開觸點閉合，使Y86.6線圈得電，23P行Y86.6常開觸點閉合并自鎖，中間繼電器KA4線圈接通，KA4常開觸點閉合，接觸器KM4線圈得電，潤滑電動機M4啟動運行。

同時，Y86.6線圈得電使得24A行Y86.6常開觸點閉合，TM17號定時器定時開始，定時15s。到達15s后24A行TM17（R613.0）為1，23P行的R613.0常閉觸點分斷，Y86.6線圈失電為0，潤滑電動機停止運行。

圖3 I/O開關量接口示意圖

24A行TM17（R613.0）為1同時也使24D行R613.0常開觸點閉合，使輸出R600.2為1并自鎖。同時24F行的R600.2常開觸點也閉合為1，使TM18定時器定時開始，定時25min。到達25min后，23O行TM18（R613.1）常開觸點閉合，Y86.6線圈再次得電并自鎖，潤滑電動機M4重新啟動運行。上述控制過程循環進行。

2 結束語

可編程控制器主要用于實現機床MST功能，數控機床主軸的啟動、停止、換向、制動，刀具的選擇與更換，潤滑系統、冷卻系統的控制等通常由PLC實現，不同公司生產的PLC有不同的指令系統，要針對不同的系統編制程序。

參考文獻

[1]廖兆榮.數控機床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李清新.伺服系統與機床電氣控制[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

作者簡介

李雯（1982-），女，工程碩士，高校講師，主要從事機電一體化技術專業的教學和研究工作。endprint