数控机床电气控制系统.ppt
第五章：数控机床电气控制系统,5.1数控机床可编程控制器及其输入输出元件,PLC（Programmable Logic Controller),通常用于设备的自动控制。2.PLC用于机床的控制，主要是用于机床的外围、辅助电气的控制；3.PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称之为PMC（programmable machine tool controller）,一、数控机床用PLC介绍,可编程控制器简介,二、PLC和NC的关系,1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中NC部分来完成。2、实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由PLC来完成的。,三、PLC和机床外围电路的关系,1.外围电路（强电回路）是不能够直接和PLC相互连接的，所以外围电路和PLC相互连接必须要通过中间的继电器回路的转换。2.进入PLC的必须要转换成弱电信号，用于控制外围电路的必须要把PLC输出的弱电信号转换成强电信号。,四、PLC在数控机床中的应用形式,1.内装式（集成式）：整体设计、信息交换速度快、系统可靠。2.独立式（外装式）：独立于NC装置，是能够独立完成功能的PLC。方便扩展、选择余地大。,五、PLC和外部的信息交换,1、机床侧至PLC：机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC，输入的地址由PLC程序编制人员自行定义。当然要根据相关规范确定。2、PLC至机床侧：根据机床 的配置，以及所需要完成的控制功能。PLC将控制信号输送至机床侧。输出信号的地址也是由程序编制人员自行定义。,3、PLC至CNC：PLC至CNC的信号地址和含义由系统厂商定义完成，程序编制人员之能够根据厂商的定义而不能够增减、删除改变。4、CNC至PLC：CNC送至PLC的信号可由CNC直接送至PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址均由系统厂商定义。,五、PLC和外部的信息交换,1、操作面板的控制操作面板的控制分为两个部分，一个是系统操作面板的控制一个是机床操作面板的控制。,系统面板信号,NC,PLC,机床面板信号,机床,机床面板信号,PLC,机床,系统面板的信号,六、PLC在数控机床中的功能。,2、机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入PLC，进行逻辑运算。运算的结果用于对机床的控制。3、输出信号控制 PLC将用于控制的信号经过接口以及外围电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。4、T功能实现 所谓T功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过PLC实现刀具调用、换刀等一系列功能。,六、PLC在数控机床中的功能。,5、M功能的实现 所谓M功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴 旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等。,六、PLC在数控机床中的功能。,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、光电开关等主令电器所构成。,（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,（2）限位开关（行程开关）,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。按照限位开关工作原理一般分为机械式和电子式两种,（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，可以分为电感型、电容型、霍尔效应型、磁感应型、光电型等多种类型）。,电感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。,光电开关 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。,光电开关分为两类：透射型和反射型。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。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。,（4）压力开关 利用被控介质在波纹管或橡皮膜上产生的压力与弹簧的反力相平衡的原理所制成的一种开关。（5）温控开关利用温度敏感元件，如热敏电阻值随温度变化而改变的原理所制成的开关,传感器的性能 静态性能：测量范围，线性度，滞后，不重复性，灵敏度，分辨率等 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,二、输出元件,1 接触器 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,继电器,接触器与继电器的区别,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,2、执行器 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。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。,
