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攻牙机（攻丝机）的 PLC 控制核心是精准的主轴转速 / 进给同步 + 攻丝深度定位 + 故障保护，需结合伺服 / 步进驱动、传感器反馈实现 “快进→攻丝→退丝→复位” 的自动化流程。以下是从硬件选型、控制逻辑到程序框架的完整落地指南（以常用的「伺服攻牙机」为例，适配三菱 FX / 西门子 S7-1200 等主流 PLC）。

一、攻牙机控制核心需求（先明确目标）

1. 动作流程：启动→主轴正转（攻丝）+ Z 轴进给（同步）→ 到达设定深度→主轴反转（退丝）+ Z 轴回退（同步）→ 复位到原点；

2. 核心要求：

• 转速与进给严格同步（避免丝锥断裂，攻丝进给率 = 螺距 × 主轴转速）；

• 深度精准定位（±0.05mm）；

• 故障保护（过载、断丝锥、限位、急停）；

• 可灵活调整攻丝深度、转速、进给速度。

二、硬件选型（按功能模块配置）

三、核心控制逻辑（PLC 程序框架）

以三菱 FX5U PLC 为例，采用「结构化文本（ST）+ 梯形图（LD）」结合的方式，核心分为 5 个阶段：

1. 初始化与参数设定（HMI 交互）

• HMI 设定参数写入 PLC 寄存器（D 区）：

  寄存器	含义	示例值
  D100	攻丝深度（mm）	20.0
  D101	主轴攻丝转速（rpm）	500
  D102	主轴退丝转速（rpm）	800（更快）
  D103	螺距（mm）	1.5（M10 丝锥）

• 初始化逻辑（梯形图）：

  plaintext

• LD     M8002          // 上电初始化
  MOV    K0 D200        // Z轴当前位置清零
  SET    M0             // 原点标志置位
  RST    M100           // 运行标志复位
  RST    M200           // 故障标志复位

2. 原点回归（开机必做）

• 逻辑：PLC 触发 Z 轴回零→触碰原点接近开关→Z 轴停止，位置清零；

• ST 代码（定时中断执行）：

  st

• IF M0 = FALSE THEN // 未回零
      // 控制Z轴以低速（如100mm/min）回零
      Y0 := TRUE; // Z轴回零触发
      IF X0 = TRUE THEN // 原点开关触发
          Y0 := FALSE;
          D200 := 0.0; // Z轴位置清零
          M0 := TRUE; // 回零完成
      END_IF;
  END_IF;

3. 攻丝阶段（主轴 + Z 轴同步）

核心：Z 轴进给速度 = 主轴转速 × 螺距（保证每转进给 1 个螺距，避免丝锥损坏）。

• 触发条件：HMI 按下 “启动”（X1=ON）+ 原点标志 M0=ON + 无故障（M200=OFF）；

• 逻辑步骤：

1. 主轴正转（Y1=ON），转速设定为 D101（500rpm）；

2. Z 轴进给（Y2=ON），进给速度 = D101×D103=500×1.5=750mm/min；

3. 实时读取 Z 轴位置（D200），当 D200≥D100（20mm）时，触发深度到位；

• ST 代码：

  st

• IF X1 = TRUE AND M0 = TRUE AND M200 = FALSE THEN
      M100 := TRUE; // 运行标志置位
      // 主轴正转+Z轴进给
      Y1 := TRUE; // 主轴正转
      Y2 := TRUE; // Z轴进给
      // 计算Z轴实时位置（编码器反馈）
      D200 := D200 + 0.01; // 简化：每10ms增加0.01mm（实际读编码器）
      // 深度到位判断
      IF D200 >= D100 THEN
          Y1 := FALSE;
          Y2 := FALSE;
          M101 := TRUE; // 深度到位标志
      END_IF;
  END_IF;

4. 退丝阶段（主轴反转 + Z 轴回退）

• 触发条件：深度到位标志 M101=ON；

• 逻辑步骤：

1. 主轴反转（Y3=ON），转速设定为 D102（800rpm）；

2. Z 轴回退（Y4=ON），回退速度 = D102×D103=800×1.5=1200mm/min；

3. Z 轴回到原点（D200≤0），触发复位；

• ST 代码：

  st

• IF M101 = TRUE THEN
      Y3 := TRUE; // 主轴反转
      Y4 := TRUE; // Z轴回退
      D200 := D200 - 0.01; // Z轴位置递减
      // 回到原点
      IF D200 <= 0.0 THEN
          Y3 := FALSE;
          Y4 := FALSE;
          M101 := FALSE;
          M100 := FALSE;
          M0 := TRUE; // 复位原点标志
      END_IF;
  END_IF;

5. 故障保护（核心！避免设备损坏）

• 过载保护：主轴驱动器过载信号（X5=ON）→ 立即停机，触发报警；

• 限位保护：Z 轴正 / 负限位（X2/X3=ON）→ 停机；

• 急停保护：急停按钮（X4=ON）→ 所有输出复位；

• 梯形图逻辑：

  plaintext

• LD     X4 OR X2 OR X3 OR X5 // 急停/限位/过载
  OUT    M200                 // 故障标志置位
  LD     M200
  RST    Y1                   // 主轴正转停止
  RST    Y2                   // Z轴进给停止
  RST    Y3                   // 主轴反转停止
  RST    Y4                   // Z轴回退停止
  SET    Y5                   // 报警灯亮

四、关键优化（提升稳定性）

1. 同步控制优化：

• 伺服采用「电子齿轮比」实现严格同步（Z 轴电子齿轮比 = 螺距 × 编码器分辨率 / 主轴每转脉冲数）；

• 避免 PLC 脉冲指令同步（易丢脉冲），优先用伺服驱动器的「主轴跟随功能」。

2. 深度补偿：

• 加入温度补偿（D104），根据环境温度微调攻丝深度（如温度每升高 5℃，深度 + 0.01mm）；

• 多次攻丝后，根据实际深度偏差自动修正 D100。

3. 断丝锥检测：

• 通过主轴电流检测（伺服驱动器反馈电流值到 PLC），若电流突增超过阈值（如额定电流 150%），判定为卡丝锥，立即停机。

五、不同驱动类型的适配调整

六、常见故障与 PLC 排查逻辑

总结

攻牙机 PLC 控制的核心是「同步 + 精准 + 保护」：

1. 新手先实现基础动作流程（原点→攻丝→退丝→复位）；

2. 进阶优化同步精度（电子齿轮比）和故障保护（过载、断丝锥）；

3. 最终通过 HMI 实现参数化调整，适配不同规格丝锥 / 工件。