導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 機(jī)械安全論文>>正文

基于PLC的數(shù)控機(jī)床安全控制設(shè)計(jì)

文檔作者：蘇茜張群生文檔來源：廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月01日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?170.43 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?70.43 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：基于工業(yè)無線通信的普通車床安全集成控制…

上一篇：機(jī)床基礎(chǔ)對(duì)機(jī)床精度的影響

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2012年6月
第40卷第l1期
機(jī)床與液壓
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Jun．2012
Vo1．40 No．11
DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．1 1．051
基于PLC的數(shù)控機(jī)床安全控制設(shè)計(jì)
蘇茜，張群生
(廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530007)
摘要：PLC是數(shù)控機(jī)床的控制中心，機(jī)床很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都是通過PLC控制指令實(shí)現(xiàn)的。介紹了實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床安
全控制功能的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，即通過修改數(shù)控機(jī)床的PMC程序設(shè)置機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行的限制條件，為數(shù)控機(jī)床增加了防
錯(cuò)功能，有效消除了因操作人員的失誤導(dǎo)致機(jī)床與夾具、工件發(fā)生碰撞的隱患，大大提高了機(jī)床使用的安全性。
關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機(jī)床；報(bào)警；安全控制
中圖分類號(hào)：TH17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1001—3881(2012)11—169—3
Security Control Design for Computer Numerical Control M achine
Tool Based on PLC
SU Qian，ZHANG Qunsheng
(Guangxi Technological College of Machinery and Electricity，
Nanning Guangxi 530007，China)
Abstract：PLC is the core of CNC machine tool control system，by which many actuators can operate．The design idea and key
points of security control for CNC machine tool were presented．By adding constraint conditions for auto—run to modify the PMC program
of CNC machine，the fail—safe function was realized．So the collision of machine and clamp or part caused by fault of operator is effectively
removed and the security of machining is increased．
Keywords：PLC；CNC machine tool；Alarm；Security control
數(shù)控設(shè)備是技術(shù)密集型和知識(shí)密集型的機(jī)、電
一體化產(chǎn)品，其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，
隨著生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及設(shè)備自動(dòng)化程度的
不斷提高，數(shù)控車間里所用的數(shù)控設(shè)備種類和數(shù)量
也在不斷增加。要想更好地利用數(shù)控機(jī)床，就必須
對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)功能及系統(tǒng)有充分的了解。數(shù)控
機(jī)床的動(dòng)作控制通常由兩種方式來實(shí)現(xiàn)：一種是通
過CNC系統(tǒng)(專用計(jì)算機(jī))的數(shù)字信息來控制，
即“數(shù)字控制”，如數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的前、后、左、
右移動(dòng)，主軸箱的上、下移動(dòng)和圍繞某一直線軸的
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位移量等。這些控制是用插補(bǔ)計(jì)算出的理
論位置與實(shí)際反饋位置比較后得到的差值對(duì)伺服進(jìn)
給電機(jī)進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的。這種控制的核心是保證
實(shí)現(xiàn)被加工零件的輪廓，即除點(diǎn)位加工外，各個(gè)軸
的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻都必須保持嚴(yán)格的比例關(guān)系；另一種是
在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，以CNC系統(tǒng)內(nèi)部和機(jī)床上
各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號(hào)
的狀態(tài)為條件，并按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序，對(duì)諸
如主軸的開停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、
松開，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行控制。這一類
動(dòng)作的控制主要是進(jìn)行開關(guān)量信號(hào)的順序控制，一
般由PLC來完成。
1 PLC程序在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用
PLC為可編程控制器，在數(shù)控機(jī)床上所使用的
PLC也稱作PMC。它有以下優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)快，控制精
度高，可靠性好，控制程序可隨應(yīng)用場(chǎng)合的不同而
改變，與計(jì)算機(jī)的接口及維修方便。通常，數(shù)控機(jī)
床上所使用的PLC程序包括系統(tǒng)程序和用戶程序。
其中系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序
等，由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，
用戶不能直接存取，也不需要用戶干預(yù)。而用戶程
序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，用PLC程序語言編
制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。常用的
PLC程序設(shè)計(jì)語言主要有梯形圖、語句表、功能塊
收稿日期：2011—05—11
作者簡(jiǎn)介：蘇茜(1978～)，女，碩士，講師、工程師、技師，主要研究方向?yàn)镃AD／CAM、機(jī)械零件設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控機(jī)
床維護(hù)與維修。E—mail：geminiqq@126．com。
· 170· 機(jī)床與液壓 第40卷
I ? ‘ ? l
F0096．0 F0096．1 F0096．2 F0070．4 R0002．0
I● ¨ ¨ ¨ ^
zP zP21- zP Psw器 sT 1
D o n0 l 1 A r1T
I SUB32 0002
0N CoM PB
0000000006
D0880
SPNPoT
II ^
Z “
sT 2
l1
SUB32 0002
o N Co M PB
0000000014
D 0880
SPNPoT
R9OOI
l ^
Z 。 l ST 2
R00 l —
ll
ST EN2
X0019．1 X0019．0 R0002．2
nn nn ，、
LS63 LS62 ST— EN3
X0033．5 X0033．4 X0033．3 X0033．2 X0033．1 X0033．0 R0002．3
IIn qlt, ■矗 矗■ li矗 ?！?^
Ilu U ■u 41● _q ■■ v
JGLl4 JGL13 JGLl2 JGLll JGL10 JGL09 ST EN4
R0002．0 R0002．1 R0002．2 R0002．3 R0002．4
II l1 II II I V
ST． ．
EN I ST
— ．
EN2 ST
—
EN3 ST_ EN4 l ST—．EN
l Y0005．1
## P0110
STS KBY CONTROL
X ， Y， Z-AXES AT
SECEND REF．PoINT
START ENBA L LAM P
圖1 安全控制功能梯形圖
CYCLE START NoT REDAY
CYCLE START NoT REDAY
第l1期 蘇茜等：基于PLC的數(shù)控機(jī)床安全控制設(shè)計(jì) ·171·
圖等。
由于數(shù)控機(jī)床很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都是通過PLC
的控制指令來實(shí)現(xiàn)的，可以利用PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)
行故障的快速檢測(cè)和維修，或者是通過修改、編寫
PLC程序?yàn)閿?shù)控機(jī)床增添某個(gè)可執(zhí)行動(dòng)作或功能。
2 數(shù)控機(jī)床的安全控制設(shè)計(jì)
在使用數(shù)控機(jī)床的過程中作者發(fā)現(xiàn)：有些系統(tǒng)的
機(jī)床在操作不當(dāng)或因機(jī)床本身原因出現(xiàn)故障報(bào)警停機(jī)
之后，需要消除報(bào)警并重新返回HOME點(diǎn)才能再次
執(zhí)行程序，可是有些系統(tǒng)的機(jī)床在消除報(bào)警后并不
需要返回HOME點(diǎn)就可以直接再次運(yùn)行程序。后者
雖然節(jié)省了一點(diǎn)時(shí)間，可是卻存在極大的安全隱
患。某企業(yè)有一臺(tái)數(shù)控加工中心就出現(xiàn)過這樣的情
況：某次執(zhí)行空運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生了機(jī)床報(bào)警導(dǎo)致停
機(jī)，操作工消除報(bào)警后未回HMOE點(diǎn)就再次運(yùn)行空
運(yùn)轉(zhuǎn)程序，使主軸與夾具發(fā)生碰撞，造成主軸精度
及動(dòng)平衡超差，無法滿足設(shè)備加工的工藝要求。分
析其原因：當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行過程中報(bào)警停機(jī)之后，機(jī)
床夾具及主軸的位置狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化(不再是
初始狀態(tài))，若是消除報(bào)警之后立即重新開始執(zhí)行
后續(xù)程序，就很容易導(dǎo)致機(jī)床主軸誤動(dòng)作造成主軸
與夾具或工件發(fā)生碰撞。為了避免因碰撞造成的不
必要的工廢，進(jìn)一步提高設(shè)備本身的防錯(cuò)能力，作
者針對(duì)FUNUC系統(tǒng)加工中心設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)控機(jī)床
動(dòng)作的安全控制程序，該程序的作用主要是保證在
執(zhí)行加工程序或者空運(yùn)行程序過程中發(fā)生了機(jī)床停
機(jī)報(bào)警，在操作人員消除報(bào)警后，必須執(zhí)行回參考
點(diǎn)的程序，如果不執(zhí)行回參考點(diǎn)程序使程序、設(shè)備
的夾具、主軸、刀具等恢復(fù)到初始位置，機(jī)床將無
法執(zhí)行加工程序或空運(yùn)轉(zhuǎn)程序，這樣就有效避免了
設(shè)備碰撞的可能性。
2．1 設(shè)計(jì)思路
為機(jī)床增加防錯(cuò)功能以實(shí)現(xiàn)機(jī)床動(dòng)作的安全控制
是通過修改數(shù)控機(jī)床的PMC程序及機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行的
條件，增加機(jī)床啟動(dòng)條件的限制，并在操作面板上增
加循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好指示燈(STEN—L)、返修指示燈
(RECUTL)及返修鍵按鈕。具體方案是：
(1)設(shè)置的機(jī)床啟動(dòng)條件：① 、Y、 軸必須回
到第二參考點(diǎn)，且A軸在90。狀態(tài)(STA—EN1)；②
主軸上的刀具為初始刀具(T6)或者為空刀(T14)
(STA—EN2)；③A軸處于夾緊狀態(tài)(STA—EN3)；
④夾具處于松開狀態(tài)(STA—EN4)。機(jī)床必須同時(shí)滿
足這4個(gè)條件才能夠執(zhí)行加工程序進(jìn)行自動(dòng)加工
(STA—EN)。設(shè)計(jì)此限制條件的目的是使機(jī)床在發(fā)生
報(bào)警后，必須先運(yùn)行RETURN程序，待機(jī)床恢復(fù)至
可以正常運(yùn)行的狀態(tài)后，才在AUTO或者M(jìn)EM模式
下運(yùn)行機(jī)床，防止程序從中間狀態(tài)啟動(dòng)，引起機(jī)床碰
撞。
(2)如果未滿足啟動(dòng)條件，循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好指
示燈不亮?xí)r，按下[CYCLE START]按鍵，機(jī)床則
產(chǎn)生“61．0 CYCLE START NOT REDAY，PLEASE
RETURN!” 報(bào)警，提醒操作人員機(jī)床被禁止自動(dòng)加
工的原因及應(yīng)該采取的措施。
(3)當(dāng)有工件需要返修時(shí)，可能只需要執(zhí)行某
個(gè)特定的程序段，此時(shí)可以按下返修鍵，返修指示燈
亮后，即可進(jìn)行返修工件的加工。在返修加工或單段
加工模式下，設(shè)備不受“循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好”條件的
限制，可以循環(huán)啟動(dòng)。
2．2 梯形圖設(shè)計(jì)
按照前面的設(shè)計(jì)思路，在數(shù)控機(jī)床PMC程序中
增加Pl10子程序，生成R2．7(STS—A)；其中循環(huán)啟
動(dòng)準(zhǔn)備好指示燈信號(hào)輸出點(diǎn)為Y5．1，返修鍵信號(hào)輸
入點(diǎn)為X4．6，返修指示燈信號(hào)輸出點(diǎn)為Y4．6。相應(yīng)
的梯形圖如圖1示。
3 結(jié)束語
數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC技術(shù)、自動(dòng)化技
術(shù)等于一身的機(jī)、電一體化產(chǎn)物，作為數(shù)控機(jī)床核心
的控制系統(tǒng)直接關(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行，利用數(shù)控機(jī)
床PLC的強(qiáng)大功能，可以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床控制系
統(tǒng)的作用，還可以為數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修帶來極
大的方便。作者為加工中心設(shè)計(jì)的防止機(jī)床發(fā)生碰撞
的安全控制功能，有效消除了因操作人員的失誤導(dǎo)致
機(jī)床主軸與夾具、工件發(fā)生碰撞的隱患，確保了生產(chǎn)
的安全性，有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
【1】譚華，王建軍．PLC程序在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的應(yīng)用
[J]．無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(6)：10—15．
【2】孫漢卿．?dāng)?shù)控機(jī)床維修技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版
社，2000．
【3】余仲裕．?dāng)?shù)控機(jī)床維修[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2o01．
【4】FANUC Series 16i／18i／160i／180i／160is／180is—MODEL C
MAINTENANCE MANUAL[M]．

網(wǎng)友評(píng)論 more

機(jī)械安全論文最新內(nèi)容

03-05