天津西门子中国一级代理商DP电缆供应商

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本文介绍了永宏PLC在倍捻机上的应用。倍捻机的主要用于纺织产业，其用途在于可以设置一定的捻度进行加捻，并且其卷装容量增大，加捻质量大幅提高，较低的层高，特别适合操作。永宏PLC作为该生产线控制，主要完成的是倍捻机各部件的协调运行以及一些重要工艺参数的可调节设置，相对于老式的齿轮箱配置可控能力强。 
关键词：倍捻机；FBs系列PLC； 

一 项目简介 

1.1 行业分析 

倍捻机主要应用于纺织行业，加捻后的纱线能够提高原纱的性能，便于在纺织上的应用。目前大多数中小型机械厂均参照国外的机械构造进行改装来实现，早期时候控制一般是由一个主电动机来带动的，通过齿轮箱传输动力来做锭子的旋转、卷绕辊转动、横向行动的移纱杆重复运动这三个部分的动作。每一个传输动力的零件依靠4个齿轮箱来传输动力，横向移动移纱依靠成形的凸轮来工作。如图1-1

 
图1-1 齿轮箱

1.2 方案背景 

传统的倍捻机齿轮箱有工作难度大、工作的时候噪声非常大、漏油现象，尤其是变换生产品种的时候要花的时间长和步骤复杂等缺点。当纱线品种不同时，齿轮箱的齿轮尺寸以及定型凸轮的结构，所以齿轮箱的灵活性不够强；而且由于这样的机械架构导致了倍捻速度不能够太快，严重影响了工作效率；后是其价格也相对较高。而采用我们永宏PLC作为控制，在成本和工作效率能够大大提高，而且针对不同的工艺的要求能够简单的进行修改。 

1.3 客户需求 

倍捻机在做生产的时候，有两个重要的质量要求：对纱线进行卷绕时，纱线成型的纹理是不能够重叠的；其次，纱线成筒后，两边不能够出现掉线的问题。在这个的基础上，还要求整个机器的启动配合，主要包括锭速电机、卷绕电机以及移纱杆横动速度的同步。 

1.4 解决方案 

1.4.1 防重叠设计 

纱线出现重叠现象主要是由于卷绕与横动速度配合问题导致，因此在程序中，将横动速度设置为三个，并且增设了软边缩进。此方法不仅可以让重叠概率大大降低，而且软边缩进在一定程度上也能够打乱有规律的布线，从而进一步减小重叠的可能性。 

1.4.2 防掉线设计 

纱线的掉线问题主要原因有三种：机械振动；脉冲输出错误；工艺参数设置不够良好。在脉冲输出错误方面，采用的是子程序计算后再进行使用，并且尽量在满足运行要求的条件下简化伺服流程，降低出错的概率。 

1.4.3 启停同步设计 

两台电机均采用的是变频器控制，考虑到机械惯性等外在因素后，对锭速变频器设置一对加减速时间，然后通过内部的一个函数计算，得出卷绕变频器的一对加减速时间，使得两台电机启停能够同步。而横动的同步，则是通过通讯读取卷绕变频器的时候频率通过一些计算，转换为伺服横动的速度，然后使用伺服命令动态修改速度的功能，以实现伺服横动的同步要求。 

1.5 实施结果 

采用FBs- PLC作为控制，配合变频器、伺服电机、触摸屏实现倍捻机的功能，不仅在工艺设置的可调节性占有优势，而且整个机器的启停阶段也可以做到良好的配合，以确保捻度的保持性。由于机械的构造干扰比较大，将屏蔽及接地设计好，对于机械的良好运行也比较。 

二 控制系统设计 

2．1硬件配置 

设备的控为永宏FB4MC主机，FBs-CB5通讯扩展板1块，以及11KW及7.5KW变频器各一台，伺服电机一台。该主机配有8点输入和6点输出，自带一个RS232通讯口，通过加FBs-CB5通讯模板实现PLC与双台变频器的通讯。配永宏HU070S-00触摸屏一台，该人机采用65536色真彩TFT液晶，具有800×480的分辨率，主机自带两个通讯口。

PLC自20世纪70年代后期进入中国后，已然经过了三十多年的长足发展。不知正在阅读文章的各位，是否还记得您参与设计的款PLC电路？现如今，PLC及DCS仍然在工控领域发挥着重大作用，并且正在朝着模块小、速度快、通道密度高的方向发展。  以PLC机架插槽的典型I/O卡为例，目前常见的8通道模块尺寸一般为90mm×70mm×23.5mm，但在市场需求驱动下，名片大小的产品已经问世。通道密度或数量的增加不仅能提升模块功能，而且可以增加产品价格竞争力，自然大受欢迎。但是，如何降低模块尺寸？如何在满足上述需求的同时解决由此产生的自热问题？如何进行低功耗设计？这些，也都是PLC系统设计时面对的实际问题。  ADI过程控制系列之《工业现场环路供电仪器仪表的四大关键设计环节》一文，已就现场仪器仪表/变送器的设计需求和挑战进行了深入分析，作为该篇文章的姊妹篇，本文将着重关注PLC/DCS系统中的模拟输入输出部分的发展趋势。这里会将输入和输出模块区分开来，就其不同的系统要求进行分别探讨，并着重介绍ADI能够支持这些要求的新优势产品和解决方案。  多通道全集成模拟输出解决方案  模拟输出讲究的是集成、能效和性能。，模块尺寸要小。目前，设计人员早已通过在产品设计中选用0402封装电阻电容以及LFCSP封装IC，达到减少电路板尺寸的目的。与此同时，每个模块的功耗也由曾经的5W-10W，发展到了如今的3W-5W，未来势必降至低。在这方面，一些设计人员通过牺牲设计规格来满足功耗预算，此法虽然能达到降低功耗的目的，但势必也会导致产品竞争力下降，因此并不。  其次，通道密度要增加，由原来的4通道、8通道增加至现在的12甚至16通道。众所周知，空间不变而通道密度增加，会显著提升模块的环境温度，在某些情况下，高达100摄氏度的系统环境温度并不，而这本身却会对IC结温造成挑战。而且，通道密度的增加还意味着元件数量以及功耗的增加，这也从另一方面要求设计人员在选择元件时，要尺寸小、静态电流低而且。  三，速度，即建立时间要提高，从而实现工厂自动化。目前，模拟输出通道建立的时间已经降低至20μs，但依然在向率发展。  四，工艺要求也要提高，系统要引入完整性等级(SIL)来提高诊断性以及稳定性。  ADI多年来深耕工业控制领域，其提供的模拟输出解决方案从初的“四通道DAC+外部增益放大器”式全分立方案，发展到“四通道DAC＋四个外部驱动器”式半集成方案，再到后来的单通道全集成式解决方案，以及新的多通道全集成式解决方案，其中涉及AD566x、AD5750、AD5422等多款工程师耳熟能详的芯片产品。   图1：工业输出的发展历程 图1所示为ADI工业输出产品的发展历程。以现在的眼光来看，早期的分立设计方案毫无疑问存在很多缺陷：器件数量过多造成系统复杂、电路板尺寸过大以及成本过高；多个器件导致误差度随着不同性系数变化，从而造成总误差难以计算；无法提供短路监测/保护或任何故障诊断；不包括许多工业控制模块中所的电压输出等。  正因如此，集成式解决方案毫无疑问胜一筹。例如AD5422/AD5412单通道16位/12位4mA～20mA和电压输出DAC，就是一款易于部署的解决方案，其紧凑型的封装中集成多种功能，提供集成的可编程电流源和可编程电压输出，Iout范围为0/4mA～20 mA以及0 mA～24 mA；Vout范围为0 V～5 V、0 V～10 V、±5 V、±10 V和10%量程，可以有效简化工厂过程控制和工业系统设计。  AD5755则是一款四通道16位4 mA～20 mA和电压输出DAC，除了将AD5422的单通道增加到四通道外，该产品还增加了动态功率控制功能，这也是业内具备动态功率控制功能的数据转换器。新功能不但有利于节能，而且还可以增强过程控制I/O系统的工作稳定性。   图2：(左)系统输出的常见架构图 ，(右)带动态功率控制的系统输出 图2(左)为系统输出常见的架构。设通道配置为4mA～20mA通信，DAC需要驱动一个执行器负载，所以执行器的端接电阻决定环路所需的大电源电压。如今的系统能够驱动达(有时甚至过)1 kΩ的负载，这是很常见的要求。对于这一负载阻抗和20 mA 的满量程电流，电源需要提供至少20V电压。如果考虑到DAC的电源裕量，电源可能升至24V。再考虑到输出级的功率调节，输出级电压较好的估计值为28V。  短路有可能是真实存在的条件，这主要是由于ADC模块可通过低至20欧的电阻值端接，以便检测。因此这样一来，8通道模块仅模拟部分的功耗就可能4W，再加上DC-DC级的功耗，如果以80%的效率来计算的话，仅模拟部分的功耗就将大于6W。这种情况下，自热效应和功耗预算的提高开始成为问题。模块内的温度升高可能导致系统误差增大，各个器件的漂移特性需要纳入系统整体的误差预算中加以考虑。  一种有助于解决此问题的方法是从5V电源入手，在内部使用开关电源，根据输出负载情况智能且自动地对MOS管上端的电压进行调节，这就是ADI专有的动态功率控制解决方案。该方案可以输出负载，然后在负载变化或编程电流变化时，根据需要动态地升高输出顺从电压，如图2(右)所示，只需在片内集成DC-DC升压转换器即可。  采用5V标称电源运行DC-DC转换器时，输出端的调节电压约为7V，而电源电压可过30V，具体取决于需求。注意，这种情况下，需要再次考虑零负载条件，这是电流输出的一种有效条件。图2(右)的实际结果表明，在部署动态功率控制时，每加入一个DC-DC可让每个通道的立功耗降至。在8个通道发生短路的情况，DC-DC将输出调节为7.5 V，从而限制了片内功耗和模块功耗。设DC-DC隔离级效率仍为80%，使用动态功率控制的8通道模块总功耗则降至3W。  图3很清楚地表明了DC-DC控制启用前和启用后片内温度的对比。其中粉色为不启用DC-DC控制的情形，温升过200度；蓝色为启用后的情形，温升只有五六十度。事实证明，通过使用动态功率控制功能，设计人员不仅可以确保器件自我保护，而且可以将模块内的功耗降至较低水平。   图3：其中DC-DC调节功能后，片内芯片温度大幅降低 那么，加入片内DC-DC将会产生多少纹波？特别是考虑到后置调节阶段不使用LDO时，这样做对系统性能有何影响？事实上，AD5755电路设计时用到了DC-DC抑制元件，出于完整性考虑，还添加了可选低通RC滤波器，充当一阶抗混叠滤波器。实验证明，纹波幅度与建立时间和输出电容之间存在权衡关系。因此，系统设计人员在使用该产品时，确定系统可以容许的纹波大小情况。  模拟输入的关键：佳稳定性和高速ADC  与模拟输出相比，模拟输入发展为强调系统的稳定性以及高速、的ADC内核，其中稳定性包括过压保护和佳的50 Hz/60 Hz抑制等。  在PLC/DCS模拟输入端，我们通常需要调理和转换两类电压，一类是输入范围包含±10V 的双性电压，一类是0-10V的单性电压。在将这些信号送入ADC进行转换前，我们需要至少在信号输入和ADC输入间放置一个运算放大器作为缓冲器。考虑到系统所追求的电压稳定性和性指标，ADI具有过压保护功能的微功耗RRIO(轨到轨输入/输出)运算放大器ADA4096-x非常适合此类应用。  ADA4096-x的特点可以浓缩为几个关键词：32V、RRIO、精密、μPower以及过压保护(OVP)。其内部输入过压保护，多可以出供电轨±32V，放大器都不会损坏。此特性对存在电源时序控制问题的应用特别重要，该问题可导致信号源在放大器上电之前加入。  放大器过压保护有不同的方案，其中为简单的就是内置静态放电(ESD)保护，很多基本的二管保护电路都采用此方法，但是强壮型较差。此外，差分二管以及外部二管保护，由于成本较低也被广泛使用，但存在本身的漏电流和寄生电容对放大器产生影响等问题。

从表1中ADI OVP解决方案的电路图中可以看出，ADA4092-x有两个不同的ESD电路，用于增强其过压保护功能。其中一个电路是一个5kΩ的串联电阻，连接至内部输入端和从内部输入端到供电轨的二管(D1和D2；D5和D6)。另一个保护电路为连接至供电轨的两个DIAC(D3和D4；D7和D8)，DIAC可以看作是带传递特性的双向齐纳二管。对于差条件设计分析，可考虑两种情况：从内部运算放大器输入端到供电轨，ADA4092-x采用正常的ESD结构；从外部输入端到供电轨，则采用42 V DIAC。 

除上述集成式OVP解决方案外，ADA4096-x还具有轨到轨输入/输出摆幅的特性。此外，该产品功耗很低，每个运算放大器的典型值只有60μA，只要保证在其电压工作范围3V至30V之间，这也使得它非常适合于电池供电或监控电池供电情况。其单位增益带宽为800kHz(Vsy = ±15V时的典型值)，会随着电压下降而有所降低。低失调电压的典型值也只有35μV。与同类产品相比，ADA4096-x具有竞争产品的2倍带宽、1/2 Vos、1/3TcVos及1/2Vn。该器件提供业内水平的过压保护，可以在要求严苛的工业与仪器仪表应用中稳定工作。

 
图4：连接到SDP板的bbbb-CN0241-SDPZ评估板

图4为ADI公司针对ADA4096-x输入过压保护的电流检测实验。 

具有灵活滤波器选项的24位Σ-Δ型ADC 

在工业应用中，当测量来自热电偶、应变计以及桥式压力传感器的低电平信号时，通常需要差分输入信号，以抑制来自电机、交流电力线，或其他的噪声源(这些噪声源将噪声引入模数转换器的模拟输入端)的共模干扰信号。 

对于输入模块而言，Σ-Δ型ADC是的选择，因为它们能提供及分辨率。此外，其内置的可编程增益放大器(PFG)可以测量小的输入信号。AD7176-2是ADI今年新发布的24位Σ-Δ型ADC，在其内部滤波器设计方面，采用了新的方法和思路。

 
图5：AD7176数字滤波器功能框图

如图5所示，AD7176-2有三个灵活的滤波器选项，支持对噪声、建立时间和抑制性能进行优化。新的Sinc5+Sinc1滤波器部分，主要用于快速切换多路复用应用，可实现建立时间快的通道切换，使通道扫描速率达到大。Sinc5模块输出固定在250kSPS的大速率，Sinc1模块的输出数据速率可变，从而控制终ADC输出数据速率。 

Sinc3滤波器在较低速率时可实现单通道噪声性能，因此适合单通道应用，可以使单通道、低速应用的分辨率达到。 

增强型50 Hz和60 Hz抑制滤波器，旨在提供50 Hz和60 Hz同时抑制，并且允许以牺牲通道开关速率的代价换取抑制性能。这些滤波器是市面上快的50 Hz/60 Hz抑制产品，可以27.27SPS的速率工作，或者可以抑制90 dB的50 Hz ± 1 Hz和60 Hz ± 1 Hz干扰。这些滤波器是通过对Sinc5 + Sinc1滤波器输出进行后滤波实现的。因此，使用增强型滤波器时，选择Sinc5 + Sinc1滤波器。 

AD7176-2的可编程功能通过SPI串行接口执行，具有校验和模式，可用来提高接口的鲁棒性。CRC校验和在读写操作下都可工作，除了能够有效防止SPI通信错误外，还可以在内部对ADC配置进行校验，从而增强其稳定性。 

这里值得一提的是：AD7176-2集成交叉点多路复用器，可以通过选择不同输入引脚来配置伪差分或全差分输入对，从而将任何模拟输入组合作为要转换的输入信号，并将其路由至调制器正或负输入。这样一来，AD7176-2就可以实现通道间的差分，从而大大提高其灵活性，这也是AD717x系列较早前的AD719x和AD779x产品的一个地方。 

除此之外，AD7176-2还包括很多其他的优势：可以灵活设置输出速率，速率可高达250KSPS；在速率下，拥有17.2位的无噪声分辨率；大通道扫描数据速率为50kSPS，建立时间为20μs，而且在此扫描速率下，仍可以得到17位无噪声分辨率；INL仅为全量程的2.5ppm；内部集成2.5V基准和振荡器，减少了外部元件数；系统失调和增益误差，可针对各个通道进行校正，这种各通道可配置能力，适用于每一通道所用的滤波器类型和输出数据速率。 

ADI采用AD7176-2设计了一款实验室电路——CN0310，用于工业级信号的24位、250kSPSΣ-Δ ADC系统，为工业级信号提供了快速、的转换，具体的设计资源，可以在ADI的官网上(详情参考：//www./cn0310)。AD7176-2同时还提供了评估板套件，用户只需通过PC上的评估板软件，即可直接控制AD7176-2，评估板需要与SDP系统验证平台联合使用 

前言  西门子S7—200 PLC是小型化的PLC,它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7—200 PIE的强大功能使其无论单机运行或连成网络都能实现复杂的控制功能。  1 工作原理  机械手在原点位检测到工件时按启动按钮．下降电磁阀通电．机械手下降。下降到底时。碰到下限位开关。下降电磁阀断电，下降停止：同时接通夹紧电磁阀。机械手夹紧。夹紧后。上升电磁阀通电。机械手上升。上升到时，碰到上限位开关。上升电磁阀断电。上升停止；同时接通右移电磁阀．机械手右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件。则光电开关接通。下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时。碰到下限位开关，下降电磁阀通电。下降停止．同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到时．碰到左限位开关，左移电磁阀断电。左移停止．此时机械手经过8步动作完成一个周期的动作。  2 输入、输出端子的分配  本文的机械手控制系统所采用的可编程控制器是德国西门子公司生产的S7-200CPU214该机械手控制系统。一共使用了14个输入量。6个输出量。端子分配如表1所示。  3 自动操作程序设计  机械手自动操作流程如图1所示。下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时。碰到下限位开关，下降电磁阀通电。下降停止．同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到时．碰到左限位开关，左移电磁阀断电。左移停止．此时机械手经过8步动作完成一个周期的动作。

传统的饮料灌装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器—— 接触器控制方式，在使用过程中，生产效率低，人机对话靠指示灯+按钮+扬声器的工作方式，响应慢，故障率高，性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查故障点。且在生产过程中产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用可编程控制器(PLC)控制，它使得生产线运行加平稳，定位加，功能加完善，操作加方便。 

可编程控制器(PLC)是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动化技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统的继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来，成为工业自动化领域中重要、应用多的控制设备。电工(IEC)1987年2月颁布的可编程序控制器三稿中定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来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的指令，并通过数字式和模拟式的输入／输出(I／O)，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制器及其外围设备都按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充功能的原则设计”。简单说，可编程序控制器是一个专门用于工业控制的通用计算机。 

PLC顾及了工业现场的环境，具有性高、抗干扰能力强；功能完善、组合灵活；编程方便；安装、维修简单等特点。因此，在生产流水线，机床设计改造等复杂系统中，PLC代替继电接触控制已成为必然。 

在饮料灌装机设备方面，美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高。我们可以通过这些国家的饮料灌装机的发展趋势来确定我们国家于他们之间的差距，应该向哪方面发展才能缩小之间的差距，是我国的饮料灌装机尽快跻身世界行列。本文在研究了PLC的特点、基本结构和控制方法的基础上，将PLC技术引入了饮料灌装生产线，设计了基于PLC的饮料灌装设备，并在杭州娃哈哈公司得到了初步应用。 

1 PLC的基本结构 

PLC本质上是一台用于控制的计算机，因此，它与一般的控制机在结构上有很大的相似性。PLC的主要特点是与控制对象有强的接口能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕适于过程控制的要求来进行设计。 

一个可编程序控制器系统的基本组成如图1所示，它包括以下几个部分。

(1)CPU模块：CPU模块是可编程的模块，它主要由微处理器和存储器两部分组成。 

(2)输入／输出模块：输入／输出模块是可编程控制器与现场设备连接的接口。 

(3)编程设备：编程设备是可编程控制器系统中重要的外围设备，利用它可以输入、检查、修改、调试用户程序，也可以在线监视可编程控制器的工作情况。 

(4)电源模块：电源模块将交流电源转换成可编程控制器所需要的直流电源，是可编程控制器能够正常工作。 

2 饮料灌装生产线控制要求 

(1)系统通过启动按钮设定为自动操作模式，启动后生产流水线传送带的驱动电机启动并一直保持到停止按钮动作或灌装设备下的传感器检测到一个空瓶子时停止； 

(2)当瓶子在灌装设备下时，延时1秒，灌装设备开始工作，5秒后自动停止； 

(3)瓶子装满饮料后，传送带驱动电机自动启动，并保持到又检测到一个新的空瓶子或停止按钮动作。系统工作流程图如图2所示。

 
图2 饮料灌装生产线PLC控制系统工作流程

3 软件设计 

软件采用梯形图编程，由模块化原则划分为相对立的功能块。由于初始启动电流较大，若以直接通过电流大小判断电机工作状况，则会发生报警误动作。我们采用速动保护，使系统通过软件实现，当启动初始避开报警判断，再进入电流保护检测状态。 

软件设计规定了在设定方式下，不同设备的运行状态和在线设备的连锁起／停条件。系统开机后，先检测工作状态选择按钮，任何情况，急停按钮均可停止全部设备，以备突发事故时使用。 

4 结束语 

本文利用PLC自身的特点和优势，设计了饮料灌装生产线PLC控制系统，系统硬件组成简单、灵活，投资少软件有丰富的指令，可以完成各种复杂的控制功能。

数控设备是技术密集型和知识密集型的机、电一体化产品，其技术、结构复杂、价格昂贵，随着生产企业规模的不断扩大及设备自动化程度的不断提高，数控车间里所用的数控设备种类和数量也在不断增加。要想好地利用数控机床，就对数控机床的结构功能及系统有充分的了解。数控机床的动作控制通常由两种方式来实现：一种是通过CNC系统(计算机)的数字信息来控制，即“数字控制”，如数控机床工作台的前、后、左、右移动，主轴箱的上、下移动和围绕某一直线轴的旋动位移量等。这些控制是用插补计算出的理论位置与实际反馈位置比较后得到的差值对伺服进给电机进行控制而实现的。这种控制的是保证实现被加工零件的轮廓，即除点位加工外，各个轴的运动时刻都保持严格的比例关系；另一种是在数控机床运行过程中，以CNC系统内部和机床上各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号的状态为条件，并按照预先规定的逻辑顺序，对诸如主轴的开停、换向，的换，工件的夹紧、松开。液压、冷却、润滑系统的运行控制。这一类动作的控制主要是进行开关量信号的顺序控制，一般由PLC来完成。 

1 PLC程序在数控机床上的应用 

PLC为可编程控制器．在数控机床上所使用的PLC也称作PMC。它有以下优点：响应快。控制精度高，性好，控制程序可随应用场合的不同而改变，与计算机的接口及维修方便。通常，数控机床上所使用的PLC程序包括系统程序和用户程序。其中系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等，由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接存取，也不需要用户干预。丽用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。常用的PLC程序设计语言主要有梯形囝、语句表、功能块图等。 

由于数控机床很多执行机构的动作都是通过PLC的控制指令来实现的，可以利用PLC对数控机床进行故障的检测和维修，或者是通过修改、编写PLC程序为数控机床增添某个可执行动作或功能。 

2 数控机床的控制设计 

在使用数控机床的过程中作者发现：有些系统的机床在操作不当或因机床本身原因出现故障报警停机之后，需要报警并重新返回HOME点才能再次执行程序，可是有些系统的机床在报警后并不需要返回HOME点就可以直接再次运行程序。后者虽然节省了一点时间，可是却存在大的隐患。某企业有一台数控加工就出现过这样的情况：某次执行空运行时，产生了机床报警导致停机，操作工报警后未回HMOE点就再次运行空运转程序，使主轴与夹具发生碰撞，造成主轴精度及动平衡差，无法满足设备加工的工艺要求。分析其原因：当机床在运行过程中报警停机之后，机床夹具及主轴的位置状态已经发生了变化(不再是初始状态)，若是报警之后立即重新开始执行后续程序，就很容易导致机床主轴误动作造成主轴与夹具或工件发生碰撞。为了避免因碰撞造成的不必要的工废．进一步提高设备本身的防错能力，作者针对FUNUC系统加工设计了一个数控机床动作的控制程序，该程序的作用主要是保证在执行加工程序或者空运行程序过程中发生了机床停机报警，在操作人员报警后，执行回参考点的程序，如果不执行回参考点程序使程序、设备的夹具、主轴、等恢复到初始位置，机床将无法执行加工程序或空运转程序，这样就有效避免了设备碰撞的可能性。 

2.1 设计思路 

为机床增加防错功能以实现机床动作的控制是通过修改数控机床的PMC程序及机床自动运行的条件，增加机床启动条件的限制，并在操作面板上增加循环启动准备好指示灯(STEN—L)、返修指示灯(RECUTL)及返修键按钮。具体方案是： 

(1)设置的机床启动条件：①x，y、z轴回到二参考点，且A轴在90。状态(STA—ENI)；②主轴上的为初始(T6)或者为空(T14)(STA—EN2)；③A轴处于夹紧状态(STA—EN3)；④夹具处于松开状态(STA—EN4)。机床同时满足这4个条件才能够执行加工程序进行自动加工(STA—EN)。设计此限制条件的目的是使机床在发生报警后，先运行RETURN程序，待机床恢复至可以正常运行的状态后，才在AUTO或者MEM模式下运行机床，防止程序从中间状态启动，引起机床碰撞。 

(2)如果未满足启动条件，循环启动准备好指示灯不亮时，按下[CYCLE START]按键，机床则产生“61．0 CYCLE START NOT REDAY，PLEASERETURN!”报警，提醒操作人员机床被禁止自动加工的原因及应该采取的措施。 

(3)当有工件需要返修时，可能只需要执行某个特定的程序段，此时可以接下返修键，返修指示灯亮后，即可进行返修工件的加工。在返修加工或单段加工模式下，设备不受“循环启动准备好”条件的限制，可以循环启动。 

2.2 梯形图设计 

按照的设计思路，在数控机床PMC程序中增加P110子程序，生成R2.7(STS-A)；其中循环启动准备好指示灯信号输出点为Y5.1，返修键信号输入点为X4.6，返修指示灯信号输出点为Y4.6。相应的梯形图如图1示。

 
图1 控制功能梯形图

3 结束语 

数控机床是集计算机技术、PLC技术、自动化技术等于一身的机、电一体化产物，作为数控机床的控制系统直接关系到设备的正常运行，利用数控机床PLC的强大功能，可以充分发挥数控机床控制系统的作用，还可以为数控机床故障诊断及维修带来大的方便。作者为加工设计的防止机床发生碰撞的控制功能，有效了因操作人员的失误导致机床主轴与夹具、工件发生碰撞的隐患，确保了生产的性，有良好的经济效益

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