贵州航天职业技术院
毕 业 设 计
题 目： XK715D立式数控铣床防护门的
自动化改造
系 别： 机械工程系 专 业： 数控设备应用与维护 班 级： 2013级 学生姓名： 李开宇 学 号： A133GZ0210801005 指导教师： 韦泰敢
摘 要
数控机床防护门是对机床操作者的安全防护装置，在数控机床的辅助装置中是一个不可或缺的配置。本论文针对XK715D立式数控机床防护门进行了改进，该机床防护门体积较大，并且出厂配置时为手动控制，这给操作人员带来了很大的劳动强度，操作起来存在安全隐患。本次改造主要分为两部分：机械改造和电气改造。机械改造部分主要包括气缸，电气元件的选型和调试等。电气改造部分包括PMC程序设计和报警提示制作等，也是本次改造的核心部分。经过本次改造后机床将实现自动化控制，减轻操作人员的劳动强度，提高生产效率。增加互锁装置和报警提示。提高机床操作人员的安全系数。
关键词：机床防护门 数控改造 立式铣床 自动门
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目 录
前 言 ................................................................................................................................................ 1 第一章 XK715D铣床的概述 ............................................................................................................ 2
1.1 数控铣床的简述 ............................................................................................................... 2
1.1.1数控系统 ................................................................................................................ 2 1.1.2立式数控铣床 ........................................................................................................ 2 1.1.3 XK715D简介 .......................................................................................................... 2 1.2 立式数控机床的防护装置 ............................................................................................... 2
1.2.1 数控机床防护罩的作用 ....................................................................................... 3 1.2.2 数控机床防护装置的分类 ................................................................................... 3
第二章 XK715D铣床防护门的自动化改造 .................................................................................... 4
2.1 XK715D铣床防护门的改造背景 ...................................................................................... 4
2.1.1 XK715D机床防护门现状 ...................................................................................... 4 2.1.2 机床防护门改造后的优势 ................................................................................... 4 2.2 XK715D铣床防护门的改造要求 ...................................................................................... 4
2.2.1 机械部分的改造要求 ........................................................................................... 4 2.2.2 电气部分的控制要求 ........................................................................................... 4 2.3 设计方案 ........................................................................................................................... 4
2.3.1机床自动门常见控制方法及方案采纳 ................................................................ 4 2.3.2 设计方案简述 ....................................................................................................... 5
第三章 XK715D铣床防护门的机械及气路设计 ............................................................................ 6
3.1 气压传动及特点 ............................................................................................................. 6
3.1.1 气压传动 ............................................................................................................... 6 3.1.2 气压传动的特点 ................................................................................................... 6 3.2 气缸及控制元件的选型 ................................................................................................... 6
3.2.1 气缸的分类 ........................................................................................................... 6 3.2.2 磁偶无杆气缸 ....................................................................................................... 7 3.2.3 磁偶无杆气缸的特点 ........................................................................................... 7 3.3.4 元器件清单 ........................................................................................................... 7 3.3 气路控制原理 ................................................................................................................... 8
3.3.1 电磁阀换向控制原理 ........................................................................................... 8 3.3.2 气缸减速控制 ....................................................................................................... 8 3.4 安装步骤 ......................................................................................................................... 10
3.4.1 防护门传动原理 ................................................................................................. 10 3.4.2安装前准备 .......................................................................................................... 10 3.4.3 定位孔的确定 ..................................................................................................... 10 3.4.4 气缸的安装 ......................................................................................................... 10
第四章 XK715D铣床防护门的电气部分设计 .............................................................................. 11
4.1 主电源及控制电路设计 ................................................................................................. 11
4.1.1 电路设计 ............................................................................................................. 11 4.1.2 电气元件选型 ..................................................................................................... 11 4.2 外部连线设计 ................................................................................................................. 13
4.2.1手动方式控制原理 .............................................................................................. 13
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4.2.2 PMC输入信号原理图 .......................................................................................... 13 4.2.3 自动控制原理 ..................................................................................................... 13 4.2.4 PMC输出信号原理图 .......................................................................................... 13 4.3 PMC程序设计 .................................................................................................................. 14
4.3.3 确定剩余I/O地址 ............................................................................................. 14 4.3.4 PMC流程图 .......................................................................................................... 16 4.3.5 I/O地址分配表 .................................................................................................. 17 4.3.6PMC程序 ................................................................................................................ 17 4.4 报警信息设计 ................................................................................................................. 19
4.4.1 报警信息的分类 ................................................................................................. 19 4.4.2 强制开门报警信息的设置 ................................................................................. 19
致 谢 .............................................................................................................................................. 21 参考文献......................................................................................................................................... 22
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前 言
数控机床是现代机械工业的重要设备，也是先进制造技术的基础装备，随着微电子技术、计算机技术、自动化技术的发展，数控机床也得到了飞速的发展。在工业领域中起到了非常重要的作用，数控机床的应用因此十分的广泛应用。机床操作工也成为了一个新兴热门的职业，机床操作时存在很大的安全隐患，机床在工作时工件或刀具高速旋转，数控机床的运动轨迹是由编程人员控制的，一旦出现错误则会出现撞机等安全事故，在机床防护门未关闭严实的情况下，工件或刀具很容易飞出机床工作区域发生安全事故，严重则会危及到机床附近人员的生命安全。
数控机床防护门是对机床操作者的安全防护装置，在数控机床的辅助装置中是一个不可或缺的配置。目前国内很大部分机床厂家生产的机床是手动拉门，这种结构的机床安全们对操作人员来说是一个很大的负担，长时间工作易产生疲劳，降低工作效率。同时也有很多潜在的安全隐患，手动防护门关门时没有锁紧安全装置，当机床发生事故时工件有撞开防护门的危险。本毕业设计针对XK715D立式数控铣床防护门进行自动化改造，改造后机床防护门可通过程序实现自动控制，使用操作面板按钮进行手动控制，从而降低操作人员的劳动强度，提高生产效率。并对关门后一直处于锁紧状态，并对强制开门的情况设置报警。大大提高了机床的安全性，避免工伤事故的发生。在机床自动门改造中有一定参考价值。
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第一章 XK715D铣床的概述
1.1 数控铣床的简述
1.1.1数控系统
“CNC”是英文Computerized Numerical Control的缩写。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
1.1.2立式数控铣床
立式数控铣床是数控铣床重数量最多的一种，主体部分主要由底座、立柱、鞍座、工作台、主轴箱等部件组成，其中主体的五大件均采用高强度优质铸件且树脂砂造型，组织稳定，确保整机有良好的刚性和精度的保持性。三轴导轨副均采用高频淬火及贴塑导轨组合，保证机床运行精度、降低磨擦阻力及损耗，三轴传动系统由精密滚珠丝杆及伺服系统电机构成，并配有自动润滑装置。
1.1.3 XK715D简介
XK 715D立式数控铣床主要用于中小型零件模具等多品种加工，工件一次装夹后，可自动高效、高精度的连续完成铣、钻、镗、铰等工序。该机床主要构件刚度高，主轴转速恒功率范围宽，低转速扭矩大，可进行强力切削。主轴轴承采用进口轴承，主轴运转时精度高、噪声低、震动小、热变形小。如图1-1
技术参数见表1-1。
工作工作工作台X台Y向台Z向行行程向行程mm mm 程mm XK75D 1200*520 880 500 610 型号 工作台尺寸mm 工作台主轴最最大承高转速重kg r/min 1000 8000 数控系统 电源额定电压
图1-1 XK715D机床
FANUC 0i AC380V Mate-MODEL C 表1-1 XK715D数控铣床技术参数 1.2 立式数控机床的防护装置
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1.2.1 数控机床防护罩的作用
数控机床防护装置按防护的对象可分为外防护和内防护。外防护的作用是从人机工程学的角度出发，以操作者的人身安全为本，对数控机床设置安全防护装置。如防护罩、防护屏、封闭式装置等都是通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区，或阻止机床加工过程中的飞溅物，将人隔离在危险区之外的装置，不同的数控机床的外防护的形式也是千差万别的。内防护的作用是针对数控机床内部的零部件进行防水、防腐蚀、防振动及防磨损而设置的装置，以此，保证数控机床所需的高精度、高可靠性的要求。
1.2.2 数控机床防护装置的分类
（1）全封闭防护是指防护罩在空间上对机床主体进行全方位包络以较好地实现防护罩的功能。由于数控机床的效率高，一般都采用大流量与高压力的冷却和排屑措施，机床的运动部件也采用自动润滑装置，为了防止切屑与冷却液飞溅，避免润滑油外泄，将机床做成全封闭结构，只在工作区处留有可以自动开闭的门窗，用于观察和装卸工件，这样就实现了机、电、液一体化结构，从而减少机床占地面积，又便于操作管理，全封闭防护一般应用在对中小型数控机床的防护中。
（1）半封闭防护是指防护罩在空间上为机床的某些运动部件留出其运动空间，或者考虑到工件尺寸、有利于观察以及防护罩生产经济性等因素，对机床主体或部件作部分的包络。也即将机床的主机进行相应的外防护，以防切屑与冷却液飞溅及不安全因素的发生，而对数控机床辅助设备没有设置任何防护的措施，半封闭的数控机床占地面积小，其优势是生产成本经济，所以经济类型的数控机床常采用此种防护类型。
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第二章 XK715D铣床防护门的自动化改造
2.1 XK715D铣床防护门的改造背景
2.1.1 XK715D机床防护门现状
XK715D铣床的防护门体积大比较笨重，这种结构的机床安全们对操作人员来说是一个很大的负担，长时间工作劳动强度大，工作效率。长时间疲劳工作存在很多潜在的安全隐患，该防护门关门时没有锁紧安全装置，当机床发生事故时工件有撞开防护门的危险。
2.1.2 机床防护门改造后的优势
改造后机床防护门通过程序或按钮控制，能减轻操作人员的劳动强度，在加工程序中插入开关门指令，节省了加工时间，不在机床附近时也可通过观察防护门的装泰判断零件是否加工完成，提高了生产效率。机床安全门是用气缸推动开启和关闭，在使用过程中运行稳定高效，关门时气缸推动防护门关闭并自锁，安全可靠，降低了安全事故发生的概率。机床安全门自动化改造是符合机床加工要求和安全生产要求的装置，成本底，经久耐用，安全性良好。
2.2 XK715D铣床防护门的改造要求
2.2.1 机械部分的改造要求
XK715D铣床的防护门为侧滑式，体积大比较笨重，门宽度为1150mm，关门时右侧是CNC装置。门在移动的过程中惯性大，开关门时速度不宜过快，以防与机床防护罩和CNC装置发生碰撞，影响机床运行的稳定性。机械方面设计要求如下：
(1)在运行过程中平稳，无爬行现象。 (2)开关门接近到位时减速缓慢关门。 (3)开关门运行平稳，节能。
2.2.2 电气部分的控制要求
电气部分是机床防护门动作控制的核心部分，使用信号和PMC控制，机床动作必须符合机械部分涉及的要求。当机床在运行状态且关门时应添加互锁结构，设置相应的报警提示，确保安全第一的原则。具体要求如下：
（1）当机床防护门关闭和打开的过程中，控制节流阀接通时间合理，达到减速开关门的效果。
（2）机床在自动方式下关门两秒后强制打开防护门时产生机床报警。 （3）自动方式下使用M11和M10代码控制开关门。
（4）手动方式使用单键交替控制，按一次自动门按钮关门，再按一次开门。
2.3 设计方案
2.3.1机床自动门常见控制方法及方案采纳
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1.齿轮传动控制 通过交流接触器的吸合和断开控制电动机的正反转带动齿轮旋转，齿轮带动齿条移动，将旋转运动转换成为直线运动，将齿条来回移动的力传递到防护门，实现开关门功能。齿轮传动动作平稳，但机械结构较复杂，故障率较高，润滑保养成本高。所以不采纳此方案。
2.皮带传动 皮带传动能够生产连续的旋转运动，将力从一个传动轮传导到另外一个上面。通过电机正反转带动皮带旋转，皮带将力传递到防护门来回移动。机床在工作过程中振动幅度大、油污等杂质较多，易发生皮带打滑和出轨的现象，故障率偏高。同时电机转速较高，减速控制复杂、成本高。所以不采纳此方案。
3.螺杆传动 螺旋传动是靠螺旋与螺纹牙面旋合实现回转运动与直线运动转换的机械传动。将螺杆正反转产生的径向力传递到防护门，控制防护门的来回移动。螺旋传动时传递速度慢，但扭矩力大，容易发生夹伤等安全事故，效率低，能耗大。所以不采纳此方案。
4.单作用弹簧复位气缸传动 通过气缸的伸出和缩回控制防护门的来回移动，气缸一端由压缩空气驱动，另一端与大气连通，复位靠弹簧驱动。单作用气缸使用弹簧复位，在气缸伸出的同时会被弹簧抵消一部分推力，这种气缸前进时的驱动力会被弹簧抵消一部分，一般单作用弹簧复位气缸行程不能太长。所以不采纳此方案。
5.双作用气缸传动 通过气缸两端的进气和出气控制活塞的来回移动，带动自动门进行开门或关门。双作用气缸在作迅速、反应快、结构简单、管路不易堵塞，维修保养方便，成本低，在工业控制中应用十分广泛。所以采纳此方案。
2.3.2 设计方案简述
使用电磁阀控制气缸伸出和缩回，气缸推动防护门的打开和关闭。操作面板按钮发送输入信号到PMC经过程序运算后输出24V接通中间继电器。中间继电器常开触头接通电磁阀线圈，机床门关闭，中间继电器失电时防护门打开。开关门减速利用进气节流减速，气缸伸出到减速点和开关门极限位置使用霍尔磁感应器判断。当快速开关门触发限速信号时关闭快速进气电磁阀接通单向节流阀达到减速效果。如图2-1
图2-1 方案设计效果
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第三章 XK715D铣床防护门的机械及气路设计
3.1 气压传动及特点
3.1.1 气压传动
气压传动是以压缩空气为介质来进行能量与信号的传递，利用空气压缩机将电动机或其他原动机输出的机械能转变为空气的压力能，然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气压力能转换为机械能，从而完成直线或回转运动并对外作功。
3.1.2 气压传动的特点
相对液压和液力系统相比较，启动系统有如下优点：
（1）以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境 （2）由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，适宜远距离输送。 （3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、结构简单、管路不易堵塞，且存放不存在变质、补充和更换等问题。
（4）空气具有可压缩性，启动系统能够实现过载保护，使用安全。 （5）工作环境适应能力强，可使用与易燃易爆等危险场合。 气压传动系统的主要缺点如下：
（1）因工作压力一般为0.4-0.8MPa，气动输出力较小。
(2)因工作介质自身不具有润滑性，使用时需进行润滑保养。 (3)气动系统排气噪声大。
3.2 气缸及控制元件的选型
3.2.1 气缸的分类
气缸的种类很多，分类的方法也不同，一般可按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构特征和安装形式来分类。也可按照尺寸来分类，通常将缸径为2.5-6mm的气缸称为微型气缸，8-25mm分为小型气缸，32-320mm为中型气缸，大于320mm的为大型气缸。安安装方式分可分为对那个时气缸和摆动式气缸。按润滑方式分类可分为给油气缸和不给油气缸两种按驱动方式分为单作用气缸和双作用气缸两种。
3.2.4 气缸规格的选择
气缸压力计算公式：F=P*A-f；F为气缸输出力；P为工作气压；A为气缸活塞截面积。忽略摩擦系数，那么气缸的活塞输出力只要大于等于该物体的重力即可。
推动防护门的力为70N（实测数值）。
无感气缸的有效输出力F1为85%，即输出力F=F1/85%。 现场工作压力最低为0.45MP即P=4.5Kg/CM2。 根据公式计算出A≈1.82CM2。
根据圆的面积计算公式计算出缸径D等于1.6CM。
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为保险起见，通常选择比理论值大的气缸，故选择25MM缸径气缸。
3.2.2 磁偶无杆气缸
在气动系统中为执行元件。可用于汽车、地铁及数控机床的开闭门，机械手坐标的移动定位，无心磨床的零件传送、组合机床进给装置以及自动线送料等。活塞通过永磁环带动缸体外部的移动滑块做同步运动。其工作原理是在活塞上安装一组高强磁性的永磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，使两组磁环磁性相反，有很强大的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁环一起移动。如图3-1
滑块 底座
导向杆
底座
永磁环
气缸
图3-1 磁偶无杆气缸结构
3.2.3 磁偶无杆气缸的特点
（1）安装尺寸小，轴向作业空间大，比标准气缸更节省空间。
（2）磁偶无杆气缸没有活塞杆，活塞完全与外部隔离，不易吸入吸入灰尘杂质。发生漏气的情况。
（3）磁耦无杆气缸可生产超长行程规格，满足长行程使用场合需要。 （4）磁耦型外形较小，两头带有安装螺纹和螺母，安装方便。
3.3.4 元器件清单
见表3-1。
表3-1 元器件选型清单 名称 详细信息 名称 磁偶品牌：广方 无杆型号：QGCW-SA-25*1200 气缸 理论作用力：340N 工作压力：6-6.3Kg 使用温度范围：-10至80度 最大行程：2000mm 二位品牌：神驰气动 二通型号：3V1-06 电磁额定电压：AC220V 阀 额定电流：3.5A 使用压力范围：0.15～0.8Mpa 接管口径：进气=出气=PT1/8
详细信息 二位五通电磁阀 节流阀 品牌：神驰气动 型号：SNS210-08 额定电压：AC220V 额定电流：3.5A 使用压力范围：0.15～0.8Mpa 接管口径：进气=出气=PT1/4 品牌：神驰气动 型号：JSC8-02 种类：快速接头 耐压：1.0MPa 使用压力范围：0.15～0.8Mpa 材质：铜 7
3.3 气路控制原理
3.3.1 电磁阀换向控制原理
气缸往返运动通过二位五通电磁阀切换，电磁阀线圈得电后工作口14接通，气缸开始充气，排气孔23接通，防护门关闭。当电磁阀失电时，阀芯复位，工作口12接通，排气孔45接通，机床防护门打开。二位五通电磁阀原理图如图3-2
图3-2 二位五通电磁阀原理图
3.3.2 气缸减速控制
气缸减速可通过进气节流和排气节流控制。如图3-3是用过排气节流的方法进行调节气缸的速度原理图。活塞伸出减速原理：当气压通过电磁阀5再通过电磁阀1进入气缸A端，B端空气通过电磁阀4排出，气缸快速伸出，当气缸感应到减速信号后断开电磁阀4，气体经单向过节流阀3，气缸开始减速，活塞到达B端，感应到到位信号时复位。气缸缩回时的减速控制：当电磁阀5得电时，气体通过电磁阀4进入气缸B端，A端气体通过电磁阀1排出，气缸快速缩回，感应到缩回减速信号时，断开电磁阀1，气体从单向节流阀2排出，气缸缩回时开始减速。
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1 开门减速电磁阀 2 开门单向节流阀 3 关门单向节流阀 4 关门减速电磁阀 5 快速开关门电磁阀 A 气缸缩回 B 气缸伸出
图3-3 气缸减速控制原理图
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3.4 安装步骤
3.4.1 防护门传动原理
将磁偶气缸的底座与机床罩子相连接，滑块与防护门侧面相连，当磁偶无杆气缸一端进气时推动滑块向另一端移动，防护门同步移动。
3.4.2安装前准备
安装之前首先应将机床断电，机床罩子打扫干净，确保各安装面无异物,做好安装过程中的防护措施。安装时需准备工具：M6内六角、十字起、手电钻等。
3.4.3 定位孔的确定
正确的定位决定自动防护门的运行效果，安装错位可能导致防护门在关闭或开启时出现缝隙或超行程，机床罩子受力过大可能会导致变形。安装时将气缸滑块移至左端极限位置，并留有调节余量。机床门保持关闭状态，气缸底座放置在机床罩子顶端，滑块与防护门的侧面贴合，做好气缸底座和滑块的螺栓孔位置标记，根据标记位置钻好安装定位孔。
3.4.4 气缸的安装
气缸部分和机床部分用M6螺栓连接。安装时需确定各安装面无异物，有异物会发生影响防护门与气缸的平行度。磁性接近开关支架用螺钉固定在气缸两端，在移动过程中检查磁性接近开关与气缸滑块是否发生干涉，发生干涉时应调节磁性开关感应距离。安装完成后在气缸及导向杆表面涂上润滑脂，保证运行时的润滑和防锈。手动开关门，检查是否开关门到位，有无卡顿或移动阻力过大的现象，如有此类现象发生，检查气缸与防护门水平方向和垂直方向的平行度，适当调节气缸的安装角度进行解决。安装效果图3-4
3-4 安装示意图
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第四章 XK715D铣床防护门的电气部分设计
4.1 主电源及控制电路设计
4.1.1 电路设计
原XK715D铣床控制电源包含空开、变压器、开关电源等元件。L1/L2号输入两相380V交流电源，经过变压器后输出220A/220B号为220V交流电。220V交流电为机床防护门改造主电源，为电磁阀线圈和直流控制回路供电。220V交流电进入开关电源后输出10/11号为24V直流电源，24V直流电源为PMC中间继电器等提供电源。如图4-1在原有电路基础上进行增加中间继电器，电磁阀等原件。主电路220V交流电来自控制变压器，经过中间继电器常开触头为电磁阀线圈提供额定电压。经过PMC运算后输出Y信号到I/O单元，I/O单元输出24 V中间继电器线圈得电，中间继电器常开触头闭合，电磁阀线圈得电后使气路接通，推动机床防护门做开关门和减速的动作。
图4-1 主电源电路
4.1.2 电气元件选型
1.中间继电器如图4-2 品牌：欧姆龙
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型号：MY4N-CR-J 类型：内置CR元件 额定电压：DC24V 额定电流：36.9mA
触点最大开关电压：AC250V 最大开关电流：5A
最小容许负载：1mA，DC5V
图4-2 中间继电器
2.导线如图4-3 品牌：远东电缆
型号：RV 0.75平方
额定电压：AC300V~500V 额定电流：4-8A
长度：2m(机床实际测量）
功率计算电流公式：功率除以电压=电流：即：P/U=I；电磁阀率为3W，额定电压为220V。即0.003/220=1.36。而每平方毫米铜线承载电流范围4-8A，所以选用0.75平方的铜线即可。
图4-3 导线
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4.2 外部连线设计
4.2.1手动方式控制原理
（1）按钮输入控制 按下自动门按钮时，X11.0信号经过扁平电缆线传输到操作面板I/O模块，I/O单元从I/O LINK 线缆传输到I/O单元，经过I/O LINK线缆输入到PMC，经过PMC处理后通过I/O LINK线缆将Y7.0信号输送到I/O单元，I/O单元分别将Y信号输送到操作面板I/O模块和分线盘，点亮自动门指示灯，吸合中间继电器，使相应的电磁阀线圈得电。
（2）电磁接近开关输入信号 电磁接近开关感应到信号被触发时，X信号通过CB107输入到I/O单元，I/O单元通过I/O LINK线缆将信号传送给PMC，PMC经过处理后发生相应的动作。
4.2.2 PMC输入信号原理图
如图4-4。
图4-4 PMC输入信号原理图
4.2.3 自动控制原理
在自动或MDI或自动方式下，在CNC输入M11/M10指令，按下循环启动按钮时，F7.0接通，对M指令进行译码，译码后通过R地址将信号传送到PMC，PMC处理后输出Y地址，传输方式与手动方式输出相同。
4.2.4 PMC输出信号原理图
如图4-5。
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图4-5 PMC输出信号原理图
4.3 PMC程序设计
4.3.1 控制要求
按下自动门按钮或执行M11指令时，接通关门电磁阀防护门快速关闭，触发到减速关门信号时，接通减速电磁阀低速关门，触发关门到位信号2秒后断开减速关门电磁阀，此时机床防护门处于关闭状态，强制开门产生2011号报警，松开防护门时，报警解除。再次按下自动门按钮或执行M10指令时，接通开门电磁阀机床快速开门，触发开门减速信号时，接通减速开门电磁阀，机床低速关门，关门到位2秒后断开减速开门电磁阀，机床防护门处于关闭状态。
4.3.3 确定剩余I/O地址
剩余I/O地址可以通过查看PMC地址分配表如图4-6、图4-7。结合根据机床厂家提供的电气原理图和配电柜分线盘空位进行确定。自动门按钮可通过PMC状态表结合机床操作面板剩余备用按键查找，找到备用按键地址后在进入PMC编辑界面查找剩余地址，图4-8为机床操作面板剩余按钮。M指令通过SUB25译码指令进行确定。外部报警通过报警地址设置画面确定剩余地址如图4-9。
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图4-6 X地址分配
图4-7 Y地址分配
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图4-8 剩余按钮
图4-9 报警剩余地址
4.3.4 PMC流程图
如图4-10。
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图4-10 PMC流程图
4.3.5 I/O地址分配表
见表4-1。
表4-1 I/O地址分配表 地址 含义 地址 含义 Y7.0 开关门电磁阀 Y7.4 Y7.1 关门减速电磁阀 X11.0 Y7.2 开门减速电磁阀 X11.1 Y7.3 自动门关闭指示灯 X11.2 M11 开门指令 M10 备用地址 自动门按钮 关门到位信号 关门减速信号 关门指令 地址 X11.3 X11.4 X11.5 A1.3 含义 开门到位信号 开门减速信号 备用 机床报警 4.3.6PMC程序
（1）译码指令 如图4-11，执行M10/M11时，F7.0辅助功能选通，分别将开关门指令M10/M11译码为R100.0/R100.1。
图4-11 译码指令
（2）开关门单键交替 如图4-12，按下自动门按钮X11.0或执行M10时，
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Y7.0得电自锁，防护门打开，关门到位时触发X11.1反馈信号到CNC辅助功能结束,即M10执行完毕。X11.2再次按下自动门按钮或执行M11指令时，Y7.0失电复位，防护门关闭，开门到位时触发X11.3反馈信号到CNC辅助功能结束，及M11执行完毕。
图4-12 开关门单键交替
（3）机床关门到位延时 如图4-13，当机床关门到位时触发X11.1接通40号定时器，延时2秒后接通R400线圈。
图4-13 关门到位延时
（4）机床开门到位延时 如图4-14当机床开门到位时触发X11.3接通41号定时器，延时2秒后接通R400.1线圈。
图4-14 开门到位延时
（3）开关门减速控制 如图4-15，关门时即Y7.0为1时，机床防护门关闭，触发到关门减速信号X11.2时，接通关门减速电磁阀Y7.1并自锁，当关门到位2秒后R400.0线圈接通后断开关门减速电磁阀。开门时即Y7.0为0时，机床防护门打开，触发到开门减速信号X11.4时，接通开门减速电磁阀Y7.2并自锁，当开门到位2秒后R400.1线圈接通后断开开门减速电磁阀，Y7.0得电即开门未到位时手动关门也可断开开门减速电磁阀。
图4-15 开关门减速控制
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（4）强制开门报警信号 如图4-16，机床防护门在关闭时Y7.0状态为1，自动门按钮X11.0取常闭状态。当关门到位2秒后，R400.0线圈接通，机床关门到位信号X11.1触发，常闭触点断开，机床在关门状态强制拉开门时关门到位信号复位，X11.1接通触发A1.3报警信号。在R40.0之后串联按钮X11.0和机床关门信号Y7.0常闭时，是为了人为使用按钮开门和执行程序开门时产生误动作导致机床出现错误报警。
图4-16 报警信号
4.4 报警信息设计
4.4.1 报警信息的分类
FANUC的报警可以分成两大类。一类我们可以称之为内部报警，如上图。它主要是FANUC 系统根据它所控制的对象，如：伺服放大器、串行主轴放大器、NC本体等的运行状态来产生相应的报警文本。这类报警是系统本身所固有的。另一类我们可以称之为外部报警，它主要机床厂针对所设计的机床外围的不减的运行状态通过I/O单元来产生相应的报警文本。 外部报警根据报警序号的排列可以分三种.,
（1)1000~1999：此类报警会中断当前的操作，同时将报警文本显示在系统的报警画面。
（2)2000~2999：此类报警不会中断当前操作，同时将报警文本显示在系统的操作信息画
面。此类报警可以用来做机床的相关的警告和操作提示。
（3)3000~3200：宏程序报警。机床厂可以根据一些加工中产生的机床状态，在执行专用，宏程序当中通过专用语句产生相应的报警提示，同时中断当前的操作。
4.4.2 强制开门报警信息的设置
在梯形图编辑A1.3报警信息后，如果没有设置相应的报警号以及报警内容，A1.3即使在PMC中被触发也不会显示在报警画面。如图4-17，可以通过CNC操作面板按键参数—PMC—EDIT—MESSAGE进入报警信息设置画面输入报警号和报警内容（2011 FORCED OPEN DOOR）。将对应的A1.3后面编写报警号和报警信息，报警设置完毕后触发报警会在报警信息中显示（图4-18）。
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图4-17报警信息设置
图4-18 报警信息显示
结论
本次XK15D数控铣床手动防护门自动化改造完成后，经过一周的产量测试和性能测试说明自动门改造有益于生产。加工人员在无机床信号灯的情况下也能分辨出机床是否加工完毕，产量有明显提高。在自动运行和手动运行的状态下均能平稳运行，减速效果好，无噪音，并且在一周连续运行的情况下没有发生故障，证明了本毕业论文的可行性和价值所在。
本论文中若有不足之处，欢迎大家批评指正。
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总结
2014年10月，老师对我的所准备的资料基本满意，于是我开始了对论文题目的推敲。在不断的肯定与否定中，并且结合学校数控车间实际现有的机床设备，最终把题目确定为“XK715D立式数控铣床防护门的自动化改造”。确定好题目以后，我开始准备我的论文提纲，在我在很茫然的状态下开始了我的毕业论文。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这一年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学 知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过与老师请教，对我论文的指点，收获不小。我开始阅读更多的相关书籍，并且对资料进一步收集与完善才使得我的论文得以完成。
从这次写作论文的过程中，让我知道并且明白了做人做事必须得脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
致 谢
在本次论文设计过程中，韦老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在写作论文的过程中,老师严谨的治学态度、丰富的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，答辩的各位老师表示感谢。
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参考文献
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［3］张秀珍，冯伟.数控加工课程设计指导.北京：机械工业出版社2009.11 ［4］张丽华，马利克.数控编程与加工技术.2版.—大连：大连理工大学出版社，2009.1
［5］吕景泉，自动化生产线安装与调试.2版.北京.中国铁道出版社.2015.1 ［6］罗敏，FANUC数控系统PMC编程技术.北京.化学工业出版社.2013.7 ［7］样品，葛云.液压、液力与气压传动技术.北京.科学出版社.2011.11
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