電氣控制與可編程控制器 第3版 課件 第七章 數(shù)控設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)及內(nèi)置PLC

第七章數(shù)控設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)及內(nèi)置PLC第一節(jié)數(shù)控車床的電氣控制系統(tǒng)分析第二節(jié)數(shù)控加工中心的電氣控制系統(tǒng)分析第三節(jié)數(shù)控設(shè)備內(nèi)置PLC概述第四節(jié)西門子CNC系統(tǒng)的內(nèi)置PLC第五節(jié)FUNUC數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置PLC計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）從低檔到高檔、從較封閉的專用微機(jī)系統(tǒng)到開放體系結(jié)構(gòu)的IPC數(shù)控系統(tǒng)，產(chǎn)品系列、種類繁多。硬件結(jié)構(gòu)上，能與主軸驅(qū)動(dòng)器、各伺服軸驅(qū)動(dòng)器相連接；軟件上，依靠?jī)?nèi)裝的CNC程序，識(shí)別機(jī)械加工程序、控制各軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)及機(jī)床的輔助動(dòng)作，完成多種復(fù)雜機(jī)械零件的高精度加工。各種數(shù)控機(jī)床的使用使得機(jī)械制造過(guò)程發(fā)生了根本性的變化。

普通數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控車、銑床等），在控制線路上有明顯的共同特點(diǎn)：均具有類似的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和各運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有類似的工作方式和操作方式，均具有輔助功能、過(guò)載保護(hù)功能、超程保護(hù)功能及故障診斷功能，總之，具有幾乎類似的電路與類似的基本功能。但復(fù)雜數(shù)控設(shè)備如數(shù)控加工中心則要求數(shù)控系統(tǒng)具有更多的輔助功能：如加工中自動(dòng)選刀、雙工作臺(tái)自動(dòng)交換、多種加工自動(dòng)循環(huán)、刀具長(zhǎng)度及直徑的自動(dòng)補(bǔ)償、刀具壽命管理等。以兩種典型數(shù)控機(jī)床控制電路為例，說(shuō)明數(shù)控設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的工作原理，并進(jìn)一步分析典型數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC（又稱為PMC）的編程方法

第一節(jié)數(shù)控車床的電氣控制系統(tǒng)分析

802S數(shù)控系統(tǒng)控制的C0630型車床的電氣控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

OP020為帶圖形顯示的NC操作面板，又稱為第一操作面板，可輸入數(shù)控加工程序并監(jiān)視加工過(guò)程；MCP為機(jī)床控制面板，稱為第二操作面板，主要用來(lái)選擇工作方式、主軸速度、進(jìn)給速度及完成手動(dòng)控制；ECU為數(shù)控系統(tǒng)主控制單元，需要24V直流電源供電；DI/O為數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC的輸入輸出模塊；x2為25芯D型插座，是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)連接線；x3為模擬主軸控制輸出，是9芯D型插座，可連接主軸變頻器；x4為主軸編碼器輸人，是15芯D型插座，用來(lái)監(jiān)視主軸速度；x8為串行接口RS232，是9芯D型插座；x9為25芯D型插座，用于連接操作及機(jī)床面板；x10為手輪接口，為10芯接線端子；x20也為10芯接線端子，作為高速輸人接口，用于連接產(chǎn)生機(jī)床參考點(diǎn)到達(dá)脈沖的接近開關(guān)；x2003、x2004為PLC輸人接線端子，連接16輸人點(diǎn)，x2005、x2006為PLC輸出接線端子，連接16輸出點(diǎn)。在ECU數(shù)控主機(jī)的內(nèi)部，NCK表示數(shù)控基本軟件模塊，PLC表示內(nèi)置可編程控制器軟件模塊。

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)間的11根連線用于提供步進(jìn)電機(jī)的五相十拍脈沖信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器與ECU的6根連線中十PULS、一PULS為正、負(fù)脈沖信號(hào)，十DIR、一DIR為正、負(fù)方向信號(hào)，＋ENA、一ENA為正、負(fù)使能信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器交流電源為85Ⅴ，直流電源為24V

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路數(shù)控車床電氣控制主電路主軸電機(jī)

冷卻泵電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC輸入、輸出接線I0.0第一把刀到位I1.0X軸正向限位I0.1第二把刀到位I1.1Z軸正向限位I0.2第三把刀到位I1.2X軸負(fù)向限位I0.3第四把刀到位I1.3Z軸負(fù)向限位I0.4第五把刀到位I1.4X軸參考點(diǎn)減速開關(guān)I0.5第六把刀到位I1.5Z軸參考點(diǎn)減速開關(guān)I0.6刀架鎖緊到位I1.6驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)備好輸入I0.7機(jī)床報(bào)警輸入I1.7急停按鈕輸入PLC的輸入點(diǎn)DIPMC的輸出點(diǎn)DQQ0.0主軸正轉(zhuǎn)接觸器Q1.0主軸速度Ⅰ、Ⅲ檔輸出Q0.1主軸反轉(zhuǎn)接觸器Q1.1主軸速度Ⅱ、Ⅳ檔輸出Q0.2主軸制動(dòng)接觸器Q1.2主軸速度Ⅰ、Ⅱ檔輸出Q0.3冷卻控制接觸器Q1.3主軸速度Ⅲ、Ⅳ檔輸出Q0.4刀架正轉(zhuǎn)繼電器Q1.4

主軸速度Ⅰ檔顯示燈Q0.5刀架反轉(zhuǎn)繼電器Q1.5主軸速度Ⅱ檔顯示燈Q0.6導(dǎo)軌潤(rùn)滑繼電器Q1.6主軸速度Ⅲ檔顯示燈Q0.7機(jī)床報(bào)警輸出Q1.7

主軸速度Ⅳ檔顯示燈*關(guān)于西門子數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置PLC編程方法，參考第四節(jié)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）產(chǎn)品種類繁多，其核心是微機(jī)控制系統(tǒng)，能與主軸驅(qū)動(dòng)器、各伺服軸驅(qū)動(dòng)器相連接，依靠?jī)?nèi)部CNC程序，識(shí)別機(jī)械加工程序、控制各軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)及機(jī)床的輔助動(dòng)作，完成機(jī)械零件的高精度加工。數(shù)控加工中心是功能最完備的數(shù)控機(jī)床，與普通數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控車、銑床）相比，控制線路上有明顯的共同特點(diǎn)：具有類似的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和各運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有類似的工作方式和操作方式，均具有過(guò)載、超程保護(hù)及故障診斷功能，即具有幾乎同樣的基本功能；不同之處是數(shù)控加工中心比一般的數(shù)控機(jī)床具有更多的輔助功能：如加工中自動(dòng)選刀、雙工作臺(tái)自動(dòng)交換、多種加工自動(dòng)循環(huán)、刀具長(zhǎng)度及直徑的自動(dòng)補(bǔ)償、刀具壽命管理等。加工中心早期使用的數(shù)控系統(tǒng)多為8位或16位專用微機(jī)控制器，功能相對(duì)較少，運(yùn)算速度不高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量先進(jìn)的高性能計(jì)算機(jī)被直接用作加工中心數(shù)控系統(tǒng)的控制器，如32位或64位高性能工業(yè)控制機(jī)（IPC）已被廣泛使用。

第二節(jié)數(shù)控加工中心的電氣控制系統(tǒng)分析以IPC為核心的CNC系統(tǒng)稱為開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)，這類CNC系統(tǒng)產(chǎn)品在保留傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，增加了更多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能，如：

1)具有和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊和聯(lián)網(wǎng)的能力：該功能將數(shù)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接相連。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以將經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)驗(yàn)證的NC代碼存盤備用，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上由CAD/CAM軟件生成的NC代碼能夠隨時(shí)向數(shù)控系統(tǒng)傳送。在復(fù)雜曲面加工時(shí)，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成DNC加工模式，可消除數(shù)控系統(tǒng)程序內(nèi)存容量小的限制。

2)

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制加工的能力：數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程加工是指在遠(yuǎn)離數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)上由操作人員對(duì)已經(jīng)安裝正確的工件進(jìn)行加工。該種加工模式要求數(shù)控機(jī)床有較高的網(wǎng)絡(luò)資料交換能力，在加工時(shí)數(shù)控機(jī)床將控制權(quán)限交與網(wǎng)絡(luò)，由遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床將加工過(guò)程的資料和圖像反饋給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。

臥式加工中心外形

一、INCON-M40F數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、加工中心電氣控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)機(jī)床強(qiáng)電

1.主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

三、加工中心主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）是按照用戶編制的數(shù)控加工指令，使數(shù)控機(jī)床的主軸與各進(jìn)給軸之間協(xié)調(diào)運(yùn)行，進(jìn)行零件加工的。加工過(guò)程中，CNC系統(tǒng)一般只向主軸驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出速度指令U*ω，驅(qū)動(dòng)單元將該指令與旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)出的實(shí)際速度Uω相比較，經(jīng)數(shù)字化的速度調(diào)節(jié)器ASR和磁鏈函數(shù)發(fā)生器運(yùn)算，得到轉(zhuǎn)子當(dāng)前的希望力矩U*T與希望磁鏈?zhǔn)噶縐*ψ2，再分別與實(shí)際力矩、磁鏈運(yùn)算結(jié)果UT、Uψ2相比較，且經(jīng)過(guò)力矩、磁鏈調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到等效直流電動(dòng)機(jī)（兩相旋轉(zhuǎn)軸系）的轉(zhuǎn)矩電流分量U*it1和勵(lì)磁電流分量U*im1，再經(jīng)過(guò)矢量變換運(yùn)算得到變頻裝置的三相定子電流希望值i*a、I*b、i*c，通過(guò)控制SPWM驅(qū)動(dòng)器及IGBT變頻主回路使負(fù)載三相電流跟隨希望值，就可以完成主軸的速度閉環(huán)控制。為實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部復(fù)雜的運(yùn)算和實(shí)時(shí)控制，驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部使用了大規(guī)模專用集成電路、高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP和集成功率驅(qū)動(dòng)模塊IPM，使得驅(qū)動(dòng)單元具有體積小、重量輕、運(yùn)算速度高、切削精度高的特點(diǎn)。

2.三菱主軸驅(qū)動(dòng)單元、主軸電機(jī)的硬件配置主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主軸驅(qū)動(dòng)單元、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸再生制動(dòng)外接電阻三大部分組成。四、加工中心進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與主軸傳動(dòng)系統(tǒng)相比，數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有功率小，控制精度要求更高的特點(diǎn)。具體要求是：高精度、快響應(yīng)、寬調(diào)速范圍和低速大轉(zhuǎn)矩。對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的要求是：

1）在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平滑運(yùn)轉(zhuǎn)，低速下無(wú)爬行現(xiàn)象。

2）具有強(qiáng)的過(guò)載能力，滿足低速、大轉(zhuǎn)矩的要求。

3）電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，以滿足快速響應(yīng)的要求。

4）電動(dòng)機(jī)應(yīng)能承受頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)沖擊。

一套數(shù)控機(jī)床有多套進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在加工過(guò)程中，各軸伺服驅(qū)動(dòng)單元從CNC系統(tǒng)接受其該到達(dá)的位置控制信號(hào)，并分別將伺服電機(jī)的實(shí)際位置信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給CNC，由數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)完成各軸的閉環(huán)位置控制。使各進(jìn)給軸的動(dòng)作、主軸的動(dòng)作正確配合，完成零件加工。機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)曾經(jīng)經(jīng)歷了開環(huán)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)兩個(gè)階段，目前廣泛使用交流伺服系統(tǒng)。

交流伺服系統(tǒng)工作原理

CNC系統(tǒng)向伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出速度指令U*ω，驅(qū)動(dòng)單元將該指令與旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)出的實(shí)際速度Uω相比較，經(jīng)速度調(diào)節(jié)器ASR運(yùn)算得到轉(zhuǎn)子當(dāng)前的希望力矩U*T，即為希望的定子電流幅值I*，將該幅值分別與三個(gè)正弦波位置信號(hào)相乘，得到變頻裝置的三相定子電流希望值i*a、I*b、i*c如下：

ia*=I*sinθ

ib*=I*sin(θ-1200)

ic*=I*sin(θ+1200)

該希望值與三相電流反饋比較，分別經(jīng)各自的電流調(diào)節(jié)器ACR進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制SPWM合成電路、驅(qū)動(dòng)電路及IGBT變頻主回路使負(fù)載三相電流跟隨希望值，使驅(qū)動(dòng)單元完成伺服軸的速度閉環(huán)控制。關(guān)于伺服軸的位置閉環(huán)控制及運(yùn)算，則由CNC系統(tǒng)自身來(lái)完成。交流伺服系統(tǒng)連接電路加工中心的伺服驅(qū)動(dòng)采用了三菱MR-J2-A系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器，圖中的強(qiáng)電接線端子L1、L2、L3、PE分別為AC220V三相電源進(jìn)線及屏蔽線，U、V、W為驅(qū)動(dòng)器向主軸電機(jī)供電的變頻輸出動(dòng)力線端子。交流伺服驅(qū)動(dòng)器上有4個(gè)信號(hào)電纜插座CN1A、CN1B、CN2和CN3。

①CN2作為接伺服馬達(dá)編碼器的專用電纜。②CN3作為RS232C串行通訊口也使用專用電纜。③CN1A和CN1B的信號(hào)較為復(fù)雜，就速度控制方式來(lái)說(shuō)：CN1A的LA與LAR、LB與LBR、LZ與LZR是伺服系統(tǒng)反饋給CNC的在當(dāng)前位置編碼器信號(hào)；LG、VC用來(lái)接受數(shù)控系統(tǒng)的模擬電壓指令（±10V），SON、SG用來(lái)傳遞伺服ON信號(hào)；EMG、LSP和LSN是外界發(fā)向伺服系統(tǒng)的開關(guān)量控制信號(hào)，分別為急停輸入、正轉(zhuǎn)行程極限和反轉(zhuǎn)行程極限輸入信號(hào)，以SG為信號(hào)公共點(diǎn)，正常運(yùn)行需閉合，斷開意味著報(bào)警，因此使用中均短接；④CN1B的ALM與SG之間為伺服警報(bào)輸出端.五.加工中心的邏輯控制電路

1．加工中心的PLC的I/O點(diǎn)分配加工中心的操作面板開關(guān)、傳感器、電磁閥、顯示燈、報(bào)警燈等各種電器元件，運(yùn)行中要受數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC（又稱為PMC）的程序控制，因此，這些信號(hào)作為機(jī)床強(qiáng)電邏輯電路的輸入與輸出點(diǎn)，由型號(hào)為INCON-EQ的I/O中繼模板接入，每一塊INCON-EQ只具有32點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，因此必須對(duì)加工中心所需要的控制信號(hào)進(jìn)行合理分配，既滿足運(yùn)行要求，又節(jié)省擴(kuò)展板。H400臥式加工中心上需要進(jìn)入PLC邏輯控制的信號(hào)有：（1）PLC與第二操作面板間的連接信號(hào)：（2）PLC與手輪之間的連接信號(hào)：（3）PLC與手動(dòng)操作面板間的連接信號(hào)：（4）PLC與機(jī)床主體之間的連接信號(hào)（5）PLC與各軸驅(qū)動(dòng)單元之間的連接信號(hào)（6）其它信號(hào)2．加工中心的PLC邏輯電路第三節(jié)數(shù)控設(shè)備內(nèi)置PLC概述對(duì)數(shù)控機(jī)床的電氣設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，CNC系統(tǒng)是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品，CNC主機(jī)與各伺服軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、第一操作面版、顯示器、手輪、網(wǎng)絡(luò)通訊接口等的硬件電路均為標(biāo)準(zhǔn)連接，NC系統(tǒng)軟件也已作為標(biāo)準(zhǔn)件完成配置，在應(yīng)用電路設(shè)計(jì)上十分規(guī)范。而針對(duì)受控機(jī)床具體動(dòng)作的PMC邏輯控制，從I/O點(diǎn)規(guī)劃、NC-PMC內(nèi)部聯(lián)系分析、PMC軟件編制到數(shù)控機(jī)床的邏輯動(dòng)作調(diào)試，才是CNC系統(tǒng)產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的難點(diǎn)所在。建立在CNC生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)平臺(tái)之上，針對(duì)具體數(shù)控機(jī)床的控制功能和動(dòng)作要求進(jìn)行的PMC邏輯程序開發(fā)，又稱之為數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)。

PMC軟件開發(fā)的一般步驟：

1.熟悉數(shù)控機(jī)床控制電器的動(dòng)作順序和控制邏輯。

2.按照CNC提供給PMC的資源情況，合理擴(kuò)展和分配PMC的I/O點(diǎn)。

3.編寫源程序。

4.通過(guò)編譯程序?qū)⒃闯绦蛭募幾g為機(jī)器碼文件。根據(jù)編譯過(guò)程出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息提示，糾正源文件中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。

5.通過(guò)PLC仿真器模擬運(yùn)行機(jī)器碼文件，在模擬運(yùn)行中糾正控制邏輯錯(cuò)誤。

6.將調(diào)試通過(guò)的PMC軟件寫入CNC主機(jī)。不同廠家CNC系統(tǒng)的PMC程序?qū)懭敕椒ㄒ膊槐M相同。不同廠家的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC所采用的編程語(yǔ)言也各不相同，如日本FANUC數(shù)控系統(tǒng)采用梯形圖語(yǔ)言，西門子數(shù)控系統(tǒng)采用STEP-7語(yǔ)言。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)直接以工業(yè)PC為開發(fā)平臺(tái)，相應(yīng)的PMC就采用了高級(jí)語(yǔ)言如C++語(yǔ)言界面。第四節(jié)西門子CNC系統(tǒng)的內(nèi)置PLC

一、802S數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)外部數(shù)據(jù)聯(lián)系

802S數(shù)控系統(tǒng)的NC、PMC及車床強(qiáng)電之間的信號(hào)聯(lián)系地址：在進(jìn)行802S數(shù)控系統(tǒng)的PMC編程時(shí)，可以使用的分類地址如下：

1．PLC和機(jī)床強(qiáng)電之間的地址分配（1)PLC的輸入點(diǎn)DI共使用16點(diǎn)，地址從I0.0至I1.7

（2)PMC的輸出點(diǎn)DO共使用16點(diǎn)，地址從Q0.0至Q1.72．NCK和PLC軟件模塊之間的內(nèi)部信號(hào)地址分配

從PLC發(fā)向NC的內(nèi)部信號(hào)地址用符號(hào)V、單元地址數(shù)和位數(shù)來(lái)表示,為可讀/可寫信號(hào)。

（1）從PLC發(fā)向NCK的內(nèi)部信號(hào)V

例如V26000000.1為PLC發(fā)向NC的要求急停信號(hào)；32000006.6為PLC發(fā)向NC的快速移動(dòng)修調(diào)有效信號(hào),V32000007.1為PLC發(fā)向NC的NC啟動(dòng)信號(hào)V38032001.0為PLC發(fā)向NC的進(jìn)給倍率對(duì)主軸有效信號(hào)；地址從V11000000.0~V11000000.5,這幾個(gè)信號(hào)通過(guò)PLC發(fā)向NC，由NC程序及電路去點(diǎn)亮MCP上相應(yīng)的發(fā)光二極管。這些信號(hào)已由西門子數(shù)控系統(tǒng)定義，程序僅僅按定義使用。

（2）由NCK發(fā)向PLC的內(nèi)部信號(hào)V

由NCK發(fā)出的可供PMC讀入使用的內(nèi)部信號(hào)地址也用符號(hào)V、單元地址數(shù)和位數(shù)來(lái)表示。但這些V變量?jī)H作為只讀信號(hào)供PLC程序讀取，信號(hào)內(nèi)容和地址也由數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)一定義，編制PLC程序時(shí)不能改變之。例如V27000000.1為NC發(fā)出的、供PLC程序讀取的急停有效信號(hào)；V33000001.7為為NC發(fā)出的、供PLC程序讀取的程序測(cè)試有效信號(hào),V33000004.2為NC發(fā)出的、供PLC程序讀取的所有軸回參考點(diǎn)信號(hào);V25001001.1為NC發(fā)出的、供PLC程序讀取的M09輔助功能信號(hào)；V39032001.0為NC發(fā)出的、供PLC程序讀取的主軸速度超出極限信號(hào)。

二、802S內(nèi)置PLC的編程資源和相關(guān)機(jī)床參數(shù)

1.802S數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC的編程資源

表7-5802S數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC有效操作數(shù)范圍操作地址符說(shuō)明范圍V數(shù)據(jù)V0.0到V99999999.7T計(jì)數(shù)器Y0到T15(單位:100ms)C計(jì)數(shù)器C0到C31I數(shù)字輸入I0.0到I7.7Q數(shù)字輸出Q0.0到Q7.7M標(biāo)志位M0.0到M127.7SM特殊標(biāo)志位SM0.0到SM0.6AACCU（邏輯）AC0到AC1(Udword)AACCU（算術(shù)）AC2到AC2(Dword)有效操作數(shù)范圍SM位說(shuō)明SM0.0定義帶“1”信號(hào)SM0.1第一次PLC循環(huán)“1”，后面循環(huán)“0”SM0.2緩沖數(shù)據(jù)丟失：只適用第一次PLC循環(huán)（‘0’不丟失，‘1’數(shù)據(jù)丟失）SM0.3重新起動(dòng)：第一次PLC信號(hào)‘1’，后面信號(hào)‘0’SM0.460秒周期的脈沖（占空比，30秒‘0’，30秒‘1’）SM0.51秒周期脈沖（占空比，0.5秒‘0’，0.5秒‘1’）SM0.6PLC信號(hào)周期（交替循環(huán)‘0’和循環(huán)‘1’）特殊標(biāo)志位說(shuō)明

2.與內(nèi)置PLC相關(guān)的數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)MD14512對(duì)PLC信號(hào)的“屏蔽”參數(shù)機(jī)床參數(shù)MD14512USER_DATA_HEX索引Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0[0]輸入信號(hào)有效I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0[1]輸入信號(hào)有效I1.7I1.6I1.5I1.4I1.3I1.2I1.1I1.0[4]輸入信號(hào)有效Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0[5]輸入信號(hào)有效Q1.7Q1.6Q1.5Q1.4Q1.3Q1.2Q1.1Q1.0[8]輸入信號(hào)有效K7K6K5K4K3K2K1K0

與PLC程序相關(guān)的機(jī)床參數(shù)MD14510機(jī)床參數(shù)MD14510USER_DATA_HEX[0]刀架刀位數(shù)（4或6）[1]刀架卡緊時(shí)間（單位：100ms）[2]主軸制動(dòng)時(shí)間（單位：100ms[3]潤(rùn)滑間隔（單位：1Min）[4]每次潤(rùn)滑時(shí)間（單位：100ms）

三、802S數(shù)控系統(tǒng)車床PMC程序結(jié)構(gòu)

802S數(shù)控系統(tǒng)的車床PMC程序總體結(jié)構(gòu)，由主程序加上被主程序和子程序調(diào)用的各子程序連接而成。PMC主程序梯形圖潤(rùn)滑子程序示例第五節(jié)FUNUC數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置PLC一.FANUC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC概述FUNUC數(shù)控系統(tǒng)的PMC編程時(shí)，可以使用的分類地址:

1．PMC和機(jī)床強(qiáng)電之間的地址分配

(1)PMC的輸入點(diǎn)X（機(jī)床強(qiáng)電輸入PMC）

(2)PMC的輸出點(diǎn)Y（PMC機(jī)床強(qiáng)電）

2．PMC和NC軟件模塊之間的內(nèi)部信號(hào)地址分配

(1)從PMC發(fā)向NC的內(nèi)部信號(hào)G（PMCNC）

(2)由NC發(fā)出的可供PMC讀入使用的內(nèi)部信號(hào)F（NCPMC）

在FANUC系統(tǒng)的PMC中，內(nèi)部繼電器用符號(hào)R、單元地址數(shù)和位數(shù)來(lái)表示；有斷電鎖存功能的固定存儲(chǔ)器用符號(hào)D、單元地址數(shù)和位數(shù)來(lái)表示，用電池作后備電源，可用作保持繼電器或保存定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)。依據(jù)PMC的類型不同，數(shù)控系統(tǒng)提供給用戶的R繼電器和D存儲(chǔ)器的單元數(shù)目也不同。

二、FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC的基本指令基本指令和處理內(nèi)容序號(hào)指令處理內(nèi)容1RDRD RD讀出指令信號(hào)的狀態(tài)并把它設(shè)置入ST0。在一個(gè)梯級(jí)開始的節(jié)點(diǎn)是常開節(jié)點(diǎn)時(shí)使用。2RD.NOT讀出指令信號(hào)的“非”狀態(tài)，并置入ST0。在一個(gè)梯級(jí)開始的節(jié)點(diǎn)是常閉節(jié)點(diǎn)時(shí)使用。3WRT輸出邏輯操作結(jié)果（ST0狀態(tài)）到指令地址。4WRT.NOT輸出邏輯操作結(jié)果（ST0狀態(tài)）的“非”狀態(tài)并輸出到指令地址。5AND將ST0的狀態(tài)與指定信號(hào)的狀態(tài)相“與”，再將結(jié)果置入ST0。6AND.NOT將ST0的狀態(tài)與指定信號(hào)狀態(tài)的“非”狀態(tài)相“與”，再將結(jié)果置入ST0。7OR將ST0的狀態(tài)與指定信號(hào)的狀態(tài)相“或”，再將結(jié)果置入ST0。8OR.NOT將ST0的狀態(tài)與指定信號(hào)狀態(tài)的“非”狀態(tài)相“或”，再將結(jié)果置入ST0。9RD.STK堆棧寄存器左移一位，并把指定地址的狀態(tài)置于ST0。10RD.NOT.STK堆棧寄存器左移一位，并把指定地址狀態(tài)的“非”狀態(tài)置于ST0。。11AND.STK將ST0和ST1內(nèi)容執(zhí)行邏輯“與”，并將結(jié)果存于ST0，堆棧寄存器右移一位。12OR.STK將ST0和ST1內(nèi)容執(zhí)行邏輯“或”，并將結(jié)果存于ST0，堆棧寄存器右移一位。基本指令舉例1基本指令舉例2基本指令舉例3基本指令舉例4三、FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC的功能指令功能指令格式

1．順序程序結(jié)束指令END

順序程序結(jié)束指令有END1、END2和END3從高到低三個(gè)級(jí)別，常用的結(jié)束指令是高級(jí)順序程序結(jié)束指令END1和低一級(jí)的順序程序結(jié)束指令END2。END1指令END2指令高級(jí)程序與低級(jí)程序的時(shí)間分割

2．定時(shí)器指令TMR、TMRBFANUC系列PMC中有兩條16位定時(shí)器功能指令，一種是根據(jù)數(shù)據(jù)地址通過(guò)手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入面板（MDI）在CRT界面預(yù)先設(shè)定的可變時(shí)間定時(shí)器TMR，另一種是設(shè)定時(shí)間在編程時(shí)已被編入梯形圖，不能用CRT/MDI改寫的固定時(shí)間定時(shí)器TMRB。TMRB指令TMR指令3.譯碼指令DEC譯碼指令DEC主要用于M或T功能的譯碼，指令示例如圖

關(guān)于譯碼結(jié)果輸出的規(guī)則為：當(dāng)F151中的M碼是M10時(shí)，結(jié)果輸出到內(nèi)部繼電器置R638.7為“1”狀態(tài)。本例中譯碼指令執(zhí)行條件ACT為三個(gè)信號(hào)的串聯(lián)。

4.計(jì)數(shù)器指令CRT

圖中0001為第1號(hào)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)預(yù)置值存儲(chǔ)于D450開始的兩個(gè)單元中，預(yù)置范圍0～9999，,從D450開始的五個(gè)存儲(chǔ)單元不能被其它指令使用。利用計(jì)數(shù)器指令CTR的控制條件可以選擇計(jì)數(shù)器的控制方式。圖中控制條件CN0被用來(lái)明確計(jì)數(shù)初值：如CNO=0，計(jì)數(shù)器從0開始計(jì)數(shù)；如CNO=1，則計(jì)數(shù)器從1開始計(jì)數(shù)。UPDOWN被用來(lái)明確計(jì)數(shù)向上或向下的方向：如UPDOWN=0，計(jì)數(shù)器從預(yù)置值開始向上計(jì)數(shù)；如UPDOWN=1，則向下計(jì)數(shù)。ACT為計(jì)數(shù)脈沖輸入信號(hào)，對(duì)上升沿計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器計(jì)滿后從R561.3位輸出。RST為復(fù)位。計(jì)數(shù)器指令示例

5.符合檢查指令COIN

本指令沒(méi)有序號(hào)，圖中第一個(gè)參數(shù)指示參考數(shù)值(目標(biāo)數(shù)值)的尋址方式，0001表示參考數(shù)值被存放在某個(gè)地址中，本例的參考數(shù)值被存放在D484單元；如果該參考數(shù)值不使用D484地址，而直接采用常數(shù)指定，則第一個(gè)參數(shù)0001應(yīng)改成0000指示。D452地址中的內(nèi)容為被比較數(shù)值。R561.3輸出檢查結(jié)果,當(dāng)比較數(shù)值等于參考數(shù)值時(shí),R561.3的輸出變?yōu)椤?”。該指令有兩個(gè)控制條件：BTY用來(lái)指定被處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，BTY=0表示被比較的兩個(gè)數(shù)據(jù)為2位的BCD碼，BTY=1表示被比較的兩個(gè)數(shù)據(jù)為4位的BCD碼；ACT為譯碼指令執(zhí)行條件。符合檢查指令示例

6．二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換指令COD二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換指令COD用來(lái)將BCD碼轉(zhuǎn)換為2位或4位的BCD數(shù)。二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換指令示例

7．旋轉(zhuǎn)控制指令ROT

旋轉(zhuǎn)控制指令適合于有環(huán)型位置分度的刀庫(kù)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等在旋轉(zhuǎn)定位時(shí)使用。其功能是：選擇正確的（經(jīng)由最短路徑）旋轉(zhuǎn)方向,計(jì)算當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的步數(shù)或步距數(shù)，或者計(jì)算當(dāng)前位置與目標(biāo)的前一位置的步數(shù)或步距數(shù)。旋轉(zhuǎn)控制指令編程示例

旋轉(zhuǎn)指令的控制條件說(shuō)明：

RN0指示旋轉(zhuǎn)位置編號(hào)從0還是從1開始，RN0=0，說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)位置編號(hào)以0開始（24個(gè)位置分別為0～23）；RN0=1，說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)位置編號(hào)以1開始（24個(gè)位置分別為1～24）。

BYT用來(lái)確定所處理數(shù)據(jù)（位置數(shù)據(jù)）的位數(shù)，BYT=0表示位置數(shù)據(jù)為2位BCD碼；BYT=1表示位置數(shù)據(jù)為4位BCD碼

DIR決定是否選擇最短路徑。如DIR=0，不選擇方向，旋轉(zhuǎn)方向只為正向；DIR=1時(shí)，按達(dá)到目標(biāo)位置的最短路徑選擇旋轉(zhuǎn)方向。

POS信號(hào)被用來(lái)確定計(jì)算條件。如POS=0，指令計(jì)算到達(dá)目標(biāo)位置的步數(shù)或步距數(shù)；如POS=1，則計(jì)算到達(dá)位置的前一位置的步數(shù)或步距數(shù)。

INC信號(hào)決定計(jì)算步數(shù)或步距數(shù)。INC=0時(shí)計(jì)算步數(shù)（要旋轉(zhuǎn)的位置數(shù)）；INC=1時(shí)計(jì)算步距數(shù)（要旋轉(zhuǎn)的位置空隙數(shù)）。

ACT=1是執(zhí)行該指令并輸出結(jié)果的條件。

8．加法指令A(yù)DD加法指令A(yù)DD（累加器）的功能是完成2位或4位BCD數(shù)據(jù)的加法運(yùn)算。加法指令編程示例該指令有三個(gè)控制條件：BTY用來(lái)指定