数控机床控制用PLC编程的调试步骤

核心提示：编好的程序需要经过运行调试，以确认是否满足机床控制的要求。一般来说，顺序程序的调试要经过仿真调试和联机调试两个步骤。 （1）仿真调又称模拟调试，是指在实验室条件下，采用特制的仿真设备（或称模拟）

编好的程序需要经过运行调试，以确认是否满足机床控制的要求。一般来说，顺序程序的调试要经过“仿真调试”和“联机调试”两个步骤。

（1）仿真调试

“仿真调试”又称“模拟调试”，是指在实验室条件下，采用特制的“仿真设备”（或称“模拟装置”、“模拟台”等）代替机床与CNC、PLC、PLC编程设备联接起来（在有条件的情况下，还可以联接伺服单元、伺服电动机、甚至某些独立的机械功能部件），对顺序程序进行的调试。“仿真调试”具有安全、能耗小、调试轴助人员少等优点。

“仿真设备”常用许多开关、指示灯来模拟机床各电气功能器件的状态。如用小型开关的通／断代替MT侧操作面板的开关、按钮，电气柜内的继电器触点，安装于机床各运动部件上的位置检测开关等的闭合／断开，以模拟各种输入信号的“1”和“0”状态，用指示灯的亮／灭代替MT侧操作面板指示灯，电气柜内继电器线圈等的通电／断电，以验证输出到MT侧各器件的信号状态。

“仿真调试”是“联机调试”前的一个重要步骤。程序设计员可以通过“仿真设备”对诸如机床操作面板、工作台运行、工件装夹、主轴起停、刀库手动、自动找刀、机械手换刀、工作台分度及各机械动作和控制逻辑的互锁关系进行分考动作和循环动作运行调试，以保证顺序程序控制原理的正确性，为以后的整机联调的安全，顺利地进行打下基础。

需要指出的是，“仿真设备”虽可以通过模拟机床侧的信号状态调试并确认机床控制中的许多控制顺序问题，但因条件的限制，往往不能完全真实地模拟那些与时间控制有关的机械动作，以及某些复杂的循环动作顺序。因此，顺序程序还须进行联机运行调试，才能最终确认是否正确。

（2）联机调试

将机床、CNC装置、PLC装置和编程设备联接起来进行的整机机电运行调试称为“联机调试”（如图1所示）。“联机调试”可以发现和纠正顺序程序的错误，可以检查机床和电气线路的设计，制造，安装以及机电元器件品质可能存在的问题。

“联机调试”工作在车间现场由具有机电专业知识的多名工程技术人员联合进行。在确认CNC系统、伺服系统、PLC装置、强电柜元器件、机床各元部件的安装和连接无误后，才可以接通电源，将存储在编程设备中的顺序程序传送至RAM插板（或PLC装置的RAM存储器）中，然后执行顺序程序，以便对各机电执行元部件的动作及其顺序控制逻辑进行检查。需要时，可用编程设备修改顺序程序，然后再传送到RAM插板中。

联机调试系统方法示意图

联机调试系统方法示意图

编写PLC程序？这几点很重要！实例讲解如何设计PLC控制系统

PLC在工业控制中的应用

1 PLC控制系统设计步骤

2 PLC在机床控制中的作用

3 PLC在化工生产过程中的应用

4 PLC在集选控制电梯中的应用

5 PLC随动控制系统中的应用

1 PLC控制系统设计步骤

(1)系统设计的主要内容

① 拟定控制系统设计的技术条件

② 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构

③ 选定 PLC 的型号

④ 编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图

⑤ 根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计

⑥ 了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系

⑦ 设计操作台、电气柜及非标准电器元部件

⑧ 编写设计说明书和使用说明书

2、PLC 硬件系统设计

(1) PLC 型号的选择

① 对输入 / 输出点的选择

② 对存储容量的选择

③ 对 I/O 响应时间的选择

④ 根据输出负载的特点选型

⑤ 对在线和离线编程的选择

⑥ 据是否联网通信选型

⑦ 对 PLC 结构形式的选择

(2)分配输入 / 输出点

① 确定 I/O 通道范围

②确定内部辅助继电器

③ 分配定时器 / 计数器

3、PLC 软件系统设计方法及步骤

(1) PLC 软件系统设计的方法

① 图解法编程

a. 梯形图法

b. 逻辑流程图法

c. 时序流程图法

d. 步进顺控法

② 经验法编程

③ 计算机辅助设计编程

(2) PLC 软件系统设计的步骤

① 对系统任务分块

② 编制控制系统的逻辑关系图

③ 绘制各种电路图

④ 编制 PLC 程序并进行模拟调试

⑤ 制作控制台与控制柜

⑥ 现场调试

⑦ 编写技术文件并现场试运行

注意事项

控制单元输入端子接线

1 输入线尽可能远离高压线和动力线等干扰源

2 不能将输入设备连接到带“ . ”端子上

3 交流型 PLC 的内藏式直流电源输出可用于输入；直流型 PLC 的直流电源输出功率不够时，可使用外接电源

4 切勿将外接电源加到交流型 PLC 的内藏式直流电源的输出端子上

5 切勿将用于输入的电源并联在一起，更不可将这些电源并联到其他电源上

控制单元输出端子接线

1 输出线尽可能远离高压线和动力线等干扰源

2 不能将输出设备连接到带“ . ”端子上

3 各“ COM ”端均为独立的，故各输出端既可独立输出，又可采用公共并接输出。当各负载使用不同电压时，采用独立输出方式；而各个负载使用相同电压时，可采用公共输出方式.

4 当多个负载连到同一电源上时，应使用型号为 AFP1803 的短路片将它们的“ COM ”端短接起来

5 若输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并接 RC 串联电路；在直流感性负载两端并接二极管保护电路；在带低电流负载的输出端并接一个泄放电阻以避免漏电流的干扰。以上保护器件应安装在距离负载 50cm 以内.

6 在 PLC 内部输出电路中没有保险丝，为防止因负载短路而造成输出短路，应在外部输出电路中安装熔断器或设计紧急停车电路；

实例; PLC在机床控制中的作用

工艺要求;四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具、上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四部分。工艺要求为有上料机械手自动上料，机床的四个加工动力刀头同时对一个零件进行加工，一次完成一个零件，通过下料机械手自动取走加工完的零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式。

下图是组合机床控制系统全自动工作循环和半自动工作循环式的状态流程图。图中S2是初始状态，驱动它的条件是各滑台、各辅助装置都处在原位，夹具为松开状态，料道有待加工零件且润滑系统工作正常。

组合机床自动工作状态流程图

组合机床全自动和半自动工作过程;

1 上料;按下启动按钮，上料机械手前进，将零件送到夹具上，夹具加紧零件。同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，放料装置退回原位

2 加工;四个工作滑台前进，四个加工动力头同时加工，洗端面、打中心孔。加工完成后，各工作滑台退回原位

3 下料;下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走加工完的零件。

这样就完成了一个工作循环。如果选择了预停，则每个循环完成后，机床自动停在原位，实现半自动工作方式；如果不选择预停，则机床自动开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。

PLC的选型;

四个工位组合机床电气控制系统有输入信号42个，输出信号27个，均为开关量。其中外部输入元件包括：17个检测元件、24个按钮开关、1个选择开关；外部输出元件包括：16个电磁阀、6个接触器、5个指示灯。

根据I/O信号的数量、类型以及控制要求，同时考虑到维护、改造和经济等诸多因素，决定选用FX2N -64MR主机和一个输出扩展单元FX-16EX，这样共有48个输入点，输出点就是主机的32点，满足控制要求。

I/O地址编号;将输入信号42个，输出信号27个按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。列出外部I/O信号与PLCI/O端地址对照表，如表所示。

PLC梯形图程序

四工位组合机床的PLC控制系统梯形图包括初始化程序、手动调整程序和自动工作程序。图2是四工位组合机床在全自动与半自动工作方式时的梯形图程序，它采用了STL步进指令编写，程序简捷、清楚。图3四工位组合机床初始化程序梯形图。

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