0 前言

　　數(shù)控系統(tǒng)CNC主要由MMC、NCK、PLC組成，機(jī)床的控制由NCK、MMC和PLC協(xié)調(diào)配合共同完成。MMC主要負(fù)責(zé)數(shù)控系統(tǒng)的屏幕顯示及數(shù)控鍵盤的控制；NCK主要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理等有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、插補(bǔ)運(yùn)算、譯碼、位置伺服控制等；PLC主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些動(dòng)作，沒有軌跡上的具體要求，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等一些輔助動(dòng)作，它還接受機(jī)床操作面板的指令，一方面直接控制機(jī)床的動(dòng)作，另一方面將一部分指令送往CNC用于加工過程的控制。PLC是數(shù)控機(jī)床控制中蕈要部分。

1 數(shù)控機(jī)床中PLC的類型

　　用于數(shù)控機(jī)床的PLC一般分為兩類：一類是以獨(dú)立專業(yè)化的PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)順序控制系統(tǒng)，稱為獨(dú)立型(或外裝型)PLC。獨(dú)立式PLC也稱外裝式PLC，它獨(dú)立于NC裝置，具有獨(dú)立完成控制功能的PLC。在采用這種應(yīng)用方式，可根據(jù)用戶自己的特點(diǎn)，選用不同專業(yè)PLC廠商的產(chǎn)品，并且可以更為方便的對控制規(guī)模進(jìn)行調(diào)整。另一類是CNC的生產(chǎn)廠家為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制，而將CNC和PLC綜合起來設(shè)計(jì)，稱為內(nèi)嵌型(或集成型)PLC。內(nèi)嵌型PLC是CNC裝置的一部分，NC和PLC之間的信號傳遞是在內(nèi)部總線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因而有較高的交換速度和較寬的信息通道，它們可以共用一個(gè)CPU也可以是單獨(dú)的CPU，這種結(jié)構(gòu)從軟硬件整體上考慮，PLC和NC之間沒有多余的導(dǎo)線連接，增加了系統(tǒng)的可靠性，而且NC和PLC之間易實(shí)現(xiàn)許多高級功能，PLC中的信息也能通過CNC的顯示器顯示，這種方式對于系統(tǒng)的使用具有較大的優(yōu)勢。高檔次的數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這種形式的PLC。

2 PLC在數(shù)控機(jī)床中控制功能

　　PLC在數(shù)控機(jī)床中歸納起來一般有如下幾個(gè)控制功能：

　　a．操作面板的控制：操作面板分為系統(tǒng)操作面板和機(jī)床操作面板。系統(tǒng)操作面板的控制信號先是進(jìn)入NC，然后由NC送到PLC，控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行。機(jī)床操作面板控制信號，直接進(jìn)入PLC，控制機(jī)床的運(yùn)行；

　　b．機(jī)床外部開關(guān)輸入信號：將機(jī)床側(cè)的開關(guān)信號輸入PLC，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。這些開關(guān)信號，包括很多檢測元件信號(如：行程開關(guān)、接近開關(guān)、模式選擇開關(guān)等等)；

　　c．輸出信號控制：PLC輸出信號經(jīng)外圍控制電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對象，控制刀庫、回轉(zhuǎn)工作臺、冷卻電機(jī)、潤滑電機(jī)及主軸等；

　　d．M、S、T功能實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)送出M、S、T指令給PLC，經(jīng)過譯碼，輸出控制信號，控制主軸正反轉(zhuǎn)和啟動(dòng)停止、刀架換刀等等；

　　e．報(bào)警處理控制：PLC收集強(qiáng)電柜、機(jī)床側(cè)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的故障信號，將報(bào)警標(biāo)志區(qū)中的相應(yīng)報(bào)警標(biāo)志置位，數(shù)控系統(tǒng)便顯示報(bào)警號及報(bào)警文本以方便故障診斷。

3 數(shù)控系統(tǒng)PLC接口信號和地址分配

　　3.1 PLC與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床間的信息交換

　　相對于PLC，機(jī)床和NC就是外部。PLC與機(jī)床以及NC之間的信息交換，對于PLC的功能發(fā)揮，是非常重要的。PLC與外部的信息交換，通常有四個(gè)部分:

　　a.機(jī)床側(cè)至PLC:機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號通過I/O單元接口輸人到PLC中，除極少數(shù)信號外，絕大多數(shù)信號的含義及所配置的輸人地址，均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家可以方便地根據(jù)機(jī)床的功能和配置，對PLC程序和地址分配進(jìn)行修改。例I0.0等;

　　b. PLC至機(jī)床:PLC的控制信號通過PLC的輸出接口送到機(jī)床側(cè)，所有輸出信號的含義和輸出地址也是由PLC程序編制者或者是使用者自行定義。例卿0等;

　　c. CNC至PLC;CNC送至PLC的信息可由CNC直接送人PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號含義和地址(開關(guān)量地址或寄存器地址)，均由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用不可改變和增刪。如數(shù)控指令的M,S,T功能，通過CNC譯碼后直接送人PLC相應(yīng)的寄存器中，例M03指令相應(yīng)的信號地址為V25001000.3;

　　d. PLC至CNC;PLC送至CNC的信息也由開關(guān)量信號或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。例如機(jī)床回參考點(diǎn)減速擋塊信號，由PLC送至CNC的地址是V38001000.70

　　3.2 NC與PLC之間的信息交換接口地址分配

　　PLC與NC之間接口地址的結(jié)構(gòu)，V表示的是NC和PLC之間的信息接口。

　　PLC到CNC的信號地址為V2600000到V32001009，這些信號功能是固定的，用戶通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)CNC的各種功能控制，見圖2。如通用接口信號地址中，運(yùn)行方式自動(dòng)、MDA手動(dòng)信號地址分別為V30000000.0, V30000000.1, V30000000.2;NC通道控制信號有:系統(tǒng)急停控制信號26000000.1;循環(huán)起動(dòng)信號V32000007.3 ; X軸進(jìn)給暫停信號V32001004.3;還有送到坐標(biāo)軸及主軸的通用信號，如V38 X100.7為回參考點(diǎn)減速擋塊信號，380X004.5為疊加快速移動(dòng)信號。

　　CNC到PLC的信號地址功能也是固定的，用戶通過PLC程序確定CNC系統(tǒng)的狀態(tài)。如系統(tǒng)復(fù)位信號地址為V33000003.7，手輪選擇1,選擇信號地址為V32001000.1等。

4 編程實(shí)例

　　下面以冷卻系統(tǒng)PLC控制為例來說明數(shù)控機(jī)床PLC程序的編制方法。

　　控制要求:冷卻液控制程序可通過機(jī)床控制面板的控制鍵啟動(dòng)或停止冷卻，也可以在自動(dòng)或MDA方式下利用M07或M08啟動(dòng)冷卻，用M09停止冷卻。在急停、冷卻電機(jī)過載、冷卻液位過低或程序測試等情況下終止冷卻輸出并報(bào)警。

　　PLC輸人輸出地址表:根據(jù)PLC所給定的地址范圍，對每個(gè)與PLC控制有關(guān)的信號賦于專用的信號名和地址。從機(jī)床輸入給PLC或從NC輸入給PLC的均稱為PLC的輸入，從PLC輸出給機(jī)床或從PLC輸出給NC的均稱為PLC的輸出。

　　整個(gè)程序完成數(shù)控系統(tǒng)對冷卻液的手動(dòng)與自動(dòng)的全過程控制。第1段程序中，冷卻手動(dòng)控制鍵K6的第一次按下或程序控制指令M07、M08將對中間標(biāo)志位M105.2完成置位操作；K6的第二次按下，程序控制指令M09將對中間標(biāo)志位M105.2完成復(fù)位操作，而由M105.2去激活冷卻輸出標(biāo)志位M105.1，M105.1在第3段程序中激活冷卻輸出Q0.3和冷卻輸出顯示的信號地址Vl 1000000.5。

　　第2段程序表示當(dāng)外界出現(xiàn)諸如急停、復(fù)位操作、程序測試狀態(tài)、冷卻電機(jī)過載報(bào)警、冷卻液面過低報(bào)警時(shí)，M105．2將被強(qiáng)行復(fù)位，中止冷卻輸出。

　　第3段程序?yàn)樾盘柕妮敵隹刂疲蒑105.1控制冷卻輸出Q0．3和冷卻輸出指示燈V11000000.5，11.6／11.7分別控制冷卻電機(jī)過載報(bào)警V1600002．2和冷卻液面過低報(bào)警V1600002.3。

5 結(jié)束語

　　數(shù)控機(jī)床通過PLC程序設(shè)計(jì)，使數(shù)控裝置、PLC、和機(jī)床本體三者緊密地結(jié)合在一起，形成一個(gè)有機(jī)整體，從而控制數(shù)控機(jī)床有條不紊地工作。數(shù)控機(jī)床PLC編程時(shí)不僅要考慮PLC和NCK之間的內(nèi)部傳輸信號接口地址，同時(shí)還要考慮機(jī)床編程指令、機(jī)床數(shù)據(jù)、機(jī)床報(bào)警和PLC的關(guān)系等。