0 前言

　　某客戶的數(shù)控專用機床，既要求擴大運動控制軸的數(shù)量，又要求多樣化的控制要求，還要有相當好的性價比，為滿足其工作特性和經(jīng)濟性的要求，開發(fā)了PLC軸功能。

1 帶有PLC軸的專機數(shù)控系統(tǒng)

　　專用機床的工作要求：某專用數(shù)控機床，共配置4個運動軸，其中3個軸需要插補運行，第4軸可不參與插補運行，只做有限的定位運行，客戶求為其配置一套經(jīng)濟適用的數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)過綜合比較，決定采用三菱E60數(shù)控系統(tǒng)，E60系統(tǒng)具備有3軸插補運行的性能，同時還可以帶一個PLC軸，而PLC軸可以自動和手動運行，處理得當可以用主加工程序控制，如對伺服軸的運動控制。E60系統(tǒng)性能可靠穩(wěn)定，是三菱CNC系列中的經(jīng)濟型產(chǎn)品，如果對其功能進行深度開發(fā)，同樣能夠具備多樣和優(yōu)秀的性能。本文將重點敘述PLC軸開發(fā)的技術關鍵。

2 PLC軸功能的開發(fā)

　　PLC軸與伺服軸有什么區(qū)別?如何控制PLC軸的運行?特別是在自動加工程序中如何控制PLC軸的運行?

　　數(shù)控系統(tǒng)中的PLC軸是指該軸的運行模式、運行速度、運行位置、啟動指令完全由“PLC程序”控制，不同于伺服軸直接由“加工程序”控制。(由加工程序控制時必須做適當?shù)奶幚?。對NC伺服軸而言，PLC軸是相對獨立的。對PLC軸的處理類似對通用伺服軸的處理。

　　2.1 PLC軸相關PLC程序的開發(fā)

　　由于PLC軸的運行完全取決于PLC程序，所以對其相關的PLC程序的開發(fā)研究是很重要的。啟用PLC軸功能的專用指令見圖1。

圖1 設定PLC軸的PLC程序

　　圖1中的第1行為啟用PLC軸功能的專用指令，在該指令中，用R11為起始元件號(Rn可以任意設置，在圖1中設置為R2400)，指定Rn隨后的一批元件專門用于對PLC軸功能的處理。因此有必要對其接口作出說明：

　　Rn=2-啟動PLC軸功能；
　　Rn+1-表示PLC軸的工作狀態(tài)；
　　Rn+2-表示PLC軸的報警狀態(tài)；
　　Rn+3-向PLC軸發(fā)出各種運行指令；
　　Rn+4-設定PLC軸中的軸號；
　　Rn+5-選擇PLC軸的運行模式；
　　Rn+6(Rn+7)-設定PLC軸的運行速度；
　　Rn+8(Rn+9)-設定PLC軸的運行距離；
　　Rn+l10(Rn+11)-顯示PLC軸的當前位置；
　　Rn+12(Rn+13)-顯示PLC軸的剩余行程。

　　啟用PLC軸的相關PLC程序見圖1，在PLC程序中要對運行模式、運行位置、運行速度進行設置，也要發(fā)出“啟動”、“停止”、“復位”等指令。PLC程序處理的若干問題：

　　a．112400必須=2一選定PLC軸運行模式；

　　Rn可以任意設置，在圖1中設置Rn=R2400，R2400=2就指定了PLC軸運行模式；

　　b．必須先選定運行模式；延時一定時間后再發(fā)啟動“start”信號；啟動信號必須用脈沖形式發(fā)；在實際編制PLC軸的相關程序時，曾經(jīng)用同一信號同時發(fā)出“選擇模式”和“啟動信號”，結果PLC軸總不運行，修改程序后，PLC軸才能運行；

　　c．PLC軸的“點動模式”運行與NC伺服軸的“點動模式”有所不同。對于NC軸(如X軸)，當X+=ON，X軸正向運行；當X+=OFF，X軸停止運行。是真實的“JOG點動”運行。而選擇PLC軸“點動模式”運行后，啟動指令=ON，PLC軸運行，啟動指令=OFF，PLC軸并不停止運行，要停止PLC軸運行，必須發(fā)出停止指令，這在編制PLC程序時必須注意。圖2是實用的PLC程序，說明了必須用脈沖指令發(fā)出的一些信號。

2.2 PLC軸實際使用中的若干問題

　　a．PLC軸的選型：PLC軸使用的驅動器和伺服電機完全與NC伺服軸相同；

　　b．PLC軸號的設置：在數(shù)控系統(tǒng)的實際連接時，一般將PLC軸連接在NC伺服軸的最后一軸，PLC軸驅動器上軸號的設置根據(jù)連接按順序設置，如3NC軸+1PLC軸，NC軸號設置為0，1，2，PLC軸軸號就設置為3；

　　c．PLC軸只能連接于第1通道；

　　d．PLC軸在顯示屏上不能顯示，在顯示屏上看不到PLC軸的運行位置等數(shù)據(jù)，需要通過另外的方法加以處理；

　　e．PLC軸可以設定絕對原點，設置方法與NC軸相同；也可以設置相對原點，回原點參數(shù)(#2025速度，#2028)都有效。

　　2.3 與PLC軸有關的參數(shù)設置

　　a．#1001這一參數(shù)是對“系統(tǒng)數(shù)”和“PLC軸數(shù)”的設置，也就是確定有幾個系統(tǒng)和有無“PLC軸”。#1002為軸數(shù)設定。設定有幾個NC伺服軸和幾個PLC軸，以上參數(shù)是必須設定的；

　　b．參數(shù)#2018是設定“有無伺服軸運行”，在調(diào)試階段不帶實際系統(tǒng)運行時經(jīng)常使用，但該參數(shù)對PLC軸不起作用。即使設定了相應的參數(shù)，PLC軸仍然可實際運行，這點必須注意。

3 PLC軸在自動加工程序中的應用

　　3.1 工作機械的特殊要求

　　某專用機床有4個運動軸，其中3軸(X，Y，Z)用于正常的加工，PLC軸用作上料軸?？蛻魧ぷ鳈C械的要求是：PLC軸必須參加全自動運行，即通過“加工程序”能夠控制PLC軸的運動，同時也能夠隨時通過外部信號控制PLC軸的運動。

　　專機的全自動工作順序如下：

　　N10 M20-上料架前進上料；
　　N100(正常加工循環(huán)+上料架退回原位裝料)；
　　N200 M80-上料架前進卸料+上料。

　　在全自動的加工循環(huán)中，最后一步的“上料架前進卸料+上料”動作是必須等待工件加工完畢后才執(zhí)行。生產(chǎn)廠家要求：只要工人裝料完畢，就馬上使上料架前進到“上料工位”，待上一工件加工結束后，直接卸下，換上“待加工工件”，這樣就節(jié)省了“上料架前進”的這一段時間。加快了生產(chǎn)節(jié)拍。

　　對于數(shù)控系統(tǒng)而言，這一要求的實質是：在自動加工過程中，只要接到某一外部操作信號，就啟動PLC軸運動，而且，正常的加工過程不受影響，照常運行。如果沒有發(fā)出外部信號，就按全自動加工程序運行。如何才能滿足客戶的要求呢?

　　3.2 自動加工程序中使用PLC軸的方法

　　在包含PLC軸的自動加工程序中，必須將PLC軸選擇為G1運行模式，由于其動作比較簡單可以將其運動速度設定為一固定值。其運行距離可以通過外部參數(shù)設定，三菱E60 CNC提供了這一功能，在參數(shù)#6301對應PLC程序中的文件寄存器R2801，所以只要修改參數(shù)就可以設定運行距離。由于在本專機上只有三個定位位置，因此可以直接在PLC程序中進行設定。

　　在具體加工程序編制時，用不同的M指令設置不同的運行位置并發(fā)出啟動信號?？梢杂肞LC軸的當前位置作為不同M指令的完成條件。

　　包含PLC軸的全自動程序

　　N10 M2l一(設定PLC軸，選擇Gl模式)指令PLC軸前進到上料位置．
　　N100(正常加工循環(huán)+上料架退回原位裝料)
　　N200 M80一(設定PLC軸，選擇G1模式)指令PLC軸前進到卸料位置

　　相關的PLC程序如圖3。

圖3 用M指令設定PLC軸的運行參數(shù)并發(fā)出啟動信號

　　對應于外部操作信號，可用外部操作信號“X20”直接設置不同的運行位置并發(fā)出啟動信號。(如圖3所示的PLC程序)，而其運行模式仍然町以用G1模式，這樣就能滿足

　　基于三菱E60數(shù)控系統(tǒng)的專用機床，通過使用PLC軸，節(jié)約了數(shù)控系統(tǒng)的成本，該PLC軸既能夠參加全自動運行，也能夠相對于NC軸獨立運行，使數(shù)控系統(tǒng)具有了更大的柔性。該系統(tǒng)在專用機床上使用一年，客戶反映良好。