1 引言

　　眾所周知，數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床的控制主要包括兩方面，即位置控制和順序控制，位置控制是指對數(shù)字量信號的控制，如機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動、工作臺的位移與速度等。這些主要由NC來完成。順序控制是指對開關(guān)量信號的控制，主要是由PLC來完成。PLC主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的動作，沒有穆動軌跡方面的具體要求，控制輔助裝置完成相應(yīng)開關(guān)動作，它還可以接受MCP的指令，一方面直接控制輔助裝置做出某種動作，另一方面將部分指令送往NC用于對加工過程的控制。PLC是數(shù)控機(jī)床控制中的重要組成部分。本文是以HNC 8型系統(tǒng)為例，針對數(shù)控機(jī)床需要實(shí)現(xiàn)的各種基本功能，詳細(xì)說明PLC編程中的編程方法及其技巧。

2 CNC—PLC—MT接口信號分析

　　PLC、CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置)和MT(機(jī)床)之間的信息交互主要包括4個部分㈦.

　　CNC與PLC之間進(jìn)行信息交互主要由G信號與F信號完成。F信號是由CNC系統(tǒng)輸入到PLC的信號，該信號一般分為兩種，一種是系統(tǒng)發(fā)送給PLC的指令，要求機(jī)床處于某種狀態(tài)，比如內(nèi)部復(fù)位信號，M代碼譯碼信號等；另外一種是通知PLC系統(tǒng)當(dāng)前處于何種狀態(tài)，進(jìn)而點(diǎn)亮某個指示燈。比如：工作方式選擇指示燈等。G信號是由PLC側(cè)輸出到CNC系統(tǒng)部分的信號，它對系統(tǒng)部分進(jìn)行控制或者通知系統(tǒng)當(dāng)前機(jī)床處于何種狀態(tài)。比如復(fù)位完成信號，工作方式控制信號等，需要說明的是，F(xiàn)、G信號的地址與具體含義已由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商確定，PLC編程者只能使用而不能進(jìn)行地址分配。

　　PLC與MT之間信息交互主要依靠X信號與Y信號，X信號主要接收來自外界的信號，比如行程開關(guān)信號，按鍵信號等；Y信號是由PLC輸出到機(jī)床側(cè)的信號。根據(jù)機(jī)床控制的要求，Y信號控制機(jī)床側(cè)的電磁閥、信號指示燈等電器，以滿足機(jī)床運(yùn)行的需要。

　總之，PLC、CNC和MT是一個整體，缺一不可，X信號負(fù)責(zé)接收外界(操作人員)傳輸給PLC的信號，PLC再將信號經(jīng)過某種邏輯運(yùn)算以G信號的形式通知CNC系統(tǒng)，CNC控制伺服做出某種動作，同時CNC會反饋F信號給PLC，通知PLC外界(操作人員)信號接收有效，PLC通過Y信號通知外界(操作人員)，系統(tǒng)已經(jīng)響應(yīng)按鍵信號。

3 PLC在HNC一8型系統(tǒng)中的控制功能

　　在數(shù)控PLC控制中，主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸、主軸、輔助裝置以及系統(tǒng)狀態(tài)的控制。進(jìn)給軸控制主要包括手動進(jìn)給、自動進(jìn)給、進(jìn)給軸倍率、手持單元等；主軸控制包括手動進(jìn)給、自動進(jìn)給、進(jìn)給軸倍率控制等；輔助裝置控制包括潤滑、冷卻、排屑、換刀等；系統(tǒng)狀態(tài)控制包括急停、復(fù)位、工作方式選擇等。其中在主軸手動控制中包括主軸停止、正反轉(zhuǎn)、定向等。

　　圖2中各軟件模塊之間互有關(guān)聯(lián)或相互交叉，比如手持單元上有急停按鈕，又有進(jìn)給軸手動控制；系統(tǒng)控制中的自動方式，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸自動控制等。

4 典型控制功能PLC程序?qū)崿F(xiàn)

　　數(shù)控PLC采用循環(huán)掃描原理執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行過程大致分為三個階段：輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段，輸出刷新階段。數(shù)控PLC中要實(shí)現(xiàn)的功能很多，這里以HNC-8型系統(tǒng)PLC的幾個典型模塊為例，說明數(shù)控PLC的編程方法與技巧。下面的例子中假設(shè)所有X信號與Y信號在某個子程序中已與相應(yīng)內(nèi)部繼電器相關(guān)聯(lián)，這里所有的x信號與Y信號全部用相應(yīng)的內(nèi)部繼電器表示，提高程序的通用性。

　　4.1 內(nèi)部復(fù)位按鍵功能實(shí)現(xiàn)

　　在HNC-8型數(shù)控系統(tǒng)工作過程中，按下急停后，伺服啟動完成繼電器置0，釋放急停時，經(jīng)過定時器定時完成后，伺服啟動完成繼電器置1。按下復(fù)位按鍵，系統(tǒng)自身會處于初始狀態(tài)，而且還會要求機(jī)床處于初始狀態(tài)。

　　(1)控制要求。釋放急停，伺服啟動未完成時，機(jī)床運(yùn)行不允許，系統(tǒng)執(zhí)行復(fù)位操作；在機(jī)床運(yùn)行允許情況下，按下系統(tǒng)復(fù)位按鍵時，PLC開始執(zhí)行復(fù)位，機(jī)床運(yùn)行不允許，系統(tǒng)執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位完成后，機(jī)床運(yùn)行允許；也就是說系統(tǒng)復(fù)位過程中，機(jī)床運(yùn)行不允許。

　　(2)PLC編程思路。根據(jù)要求，復(fù)位分為三個階段：復(fù)位開始，復(fù)位過程中，復(fù)位完成，這三個階段PLC會控制機(jī)床處于不同的狀態(tài)。故三個過程賦予相應(yīng)的內(nèi)部繼電器，便于標(biāo)志相應(yīng)的過程。未按下復(fù)位按鍵時，釋放急停，系統(tǒng)復(fù)位一次；按下復(fù)位按鍵，PLC控制機(jī)床完成某種動作，復(fù)位完成后，復(fù)位標(biāo)志繼電器清零，機(jī)床允許運(yùn)行。總之，復(fù)位過程中，機(jī)床運(yùn)行不允許，但未按下系統(tǒng)復(fù)位按鍵，機(jī)床復(fù)位完成時，機(jī)床運(yùn)行允許。

　　假設(shè)R360.0為與急停關(guān)聯(lián)的狀態(tài)繼電器，與復(fù)位相關(guān)的狀態(tài)繼電器有：R361.0，R361.1，R361.2，R361.3，機(jī)床運(yùn)行允許狀態(tài)繼電器是R360．2，G信號與F信號有：F2560.12，G2560.9，與冷卻燈、主軸停止燈關(guān)聯(lián)的狀態(tài)繼電器有R362.4，R362.5。當(dāng)釋放急停，但伺服啟動未完成時，先使得機(jī)床進(jìn)入系統(tǒng)復(fù)位所要求的狀態(tài)÷圖中R360.2常閉觸點(diǎn)與R360.0下降沿觸點(diǎn)串聯(lián)就是為了實(shí)現(xiàn)這一目的。當(dāng)按下鍵盤上的內(nèi)部復(fù)位按鍵時，系統(tǒng)復(fù)位并要求機(jī)床達(dá)到某種狀態(tài)，當(dāng)冷卻燈關(guān)閉，停止燈打開，即為機(jī)床達(dá)到所要求狀態(tài)，系統(tǒng)復(fù)位完成，通知系統(tǒng)復(fù)位完成。關(guān)閉R361.1，結(jié)束機(jī)床復(fù)位過程，并使機(jī)床運(yùn)行允許。程序中設(shè)置復(fù)位過程這一中間狀態(tài)，是為了表示機(jī)床必須在伺服啟動完成或者系統(tǒng)沒有復(fù)位指令的情況下才允許運(yùn)行。

　　4.2 急停復(fù)位功能的實(shí)現(xiàn)

　　在實(shí)際操作機(jī)床過程中，很容易出現(xiàn)一種現(xiàn)象，尤其對于新手，在關(guān)閉數(shù)控機(jī)床時，忘記按下急停按鈕，在沒有按下急停按鈕時候，這時在下次開機(jī)時，機(jī)床也應(yīng)該從某個初始狀態(tài)開始工作，這里設(shè)計(jì)使用常閉觸點(diǎn)初始化機(jī)床，也就是說開機(jī)后，急停處于釋放狀態(tài)，機(jī)床也會處于某個初始狀態(tài)(系統(tǒng)要求的狀態(tài))。

　　PLC編程思路：假設(shè)R360.0常開觸點(diǎn)為急停按下時閉合，釋放時打開，s1為清零子函數(shù)，S0為復(fù)位子函數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)上電后，常閉觸點(diǎn)默認(rèn)閉合，PLC自動調(diào)用s0進(jìn)入初始狀態(tài)。

4.3 P參數(shù)在PLC控制中的應(yīng)用舉例

　　HNC-8型系統(tǒng)中，系統(tǒng)提供了很多機(jī)床用戶參數(shù)，其中大部分參數(shù)具有固定意義，只有參數(shù)【014199】可供PLC開發(fā)人員使用，該組參數(shù)主要用于配置PLE中的P變量值，如主軸、進(jìn)給修調(diào)各檔位修調(diào)值等，用戶參數(shù)【o】-【199】分別對應(yīng)PLC梯形圖中的PO～P199E。

　　在PLC程序中可以利用COD指令將P0參數(shù)寫入相應(yīng)的內(nèi)部繼電器中，然后用MOV指令為G信號賦值，進(jìn)而完成倍率修調(diào)，另外在HNC一808T中還可以直接將P參數(shù)的常開常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在卡盤松緊中，以便于操作人員通過設(shè)置P參數(shù)(P35.0)切換卡盤的外卡與內(nèi)卡功能。

5 結(jié)語

　　文中介紹了HNC-8型系統(tǒng)典型模塊的PLC編寫過程，詳述了PLC編寫與數(shù)控功能實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系。根據(jù)機(jī)床控制面板主要按鍵在實(shí)際工作中的作用，給出了PLC設(shè)計(jì)思路與具體步驟，特別介紹了數(shù)控PLC內(nèi)部繼電器、P參數(shù)的靈活運(yùn)用。文中的PLC代碼都已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對教學(xué)和數(shù)控技能培訓(xùn)工作有很大借鑒意義。