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模块六 数控系统中的 PLC 控制

模块六 数控系统中的 PLC 控制. 株洲职业技术学院 电子工程系. 第一节 概述 第二节 数控系统中 PLC 的信息交换 第三节 M 、 S 、 T 功能的实现 习题. 第一节 概 述. 1. 独立型 PLC 所谓独立型 PLC ， 实际上也就是一个通用型 PLC ， 它完全独立于 CNC 装置， 具有完备的硬件和软件， 能够独立完成逻辑顺序控制任务。 它与 CNC 装置、 数控机床之间的关系如图 6.1 所示。. 图 6.1 独立型 PLC 与 CNC 、 数控机床之间的关系. 2. 内装型 PLC

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模块六 数控系统中的 PLC 控制

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  1. 模块六 数控系统中的PLC控制 株洲职业技术学院 电子工程系

  2. 第一节 概述 第二节 数控系统中PLC的信息交换 第三节 M、S、T功能的实现 习题

  3. 第一节 概 述 1. 独立型PLC 所谓独立型PLC， 实际上也就是一个通用型PLC， 它完全独立于CNC装置， 具有完备的硬件和软件， 能够独立完成逻辑顺序控制任务。 它与CNC装置、 数控机床之间的关系如图6.1所示。

  4. 图6.1 独立型PLC与CNC、 数控机床之间的关系

  5. 2. 内装型PLC 内装型PLC也叫内置型PLC， 其全部功能包含在CNC装置内， 从属于CNC装置， 与CNC装置集成于一体， 如图6.2所示。

  6. 图6.2 内装型PLC的CNC系统框图

  7. 图6.3 内装型PLC逻辑结构图 (a) PLC和CNC共用CPU； (b) PLC专用CPU

  8. 第二节 数控系统中PLC的信息交换 一 数控系统中PLC的信息交换 数控系统中PLC的信息交换即以PLC为中心， 在CNC、 PLC和机床之间进行的信息传递。

  9. 1．机床至PLC（MT→PLC） • 机床侧的开关量信号通过I／O单元接口输入至PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。

  10. 2．PLC至机床（PLC→MT） • PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送到机床侧，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。 • 举例 在SINUMERIK 810数控系统中，机床侧某电磁阀的动作由PLC的输出信号来控制，设该信号用Q1．4来定义。该信号通过I／O模块和I／O端子板输出至中间继电器线圈，继电器的触点又使电磁阀的线圈得电，从而控制电磁阀的动作。同样，Q1．4信号可在PLC STATUS状态下，通过观察QBl的第4位“0”或“1”来获知该输出信号是否有效。

  11. 3．CNC至PLC（CNC→PLC） • CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址）均由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。 • 举例 数控指令的M、S、T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。在SINUMERIK810数控系统中，M03指令经译码后，送入FY27．3寄存器中。

  12. 4．PLC至CNC （PLC→CNC） • PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。 • 举例SINUMERIK 810数控系统中，Q108.5为PLC至CNC的进给使能信号。

  13. PLC通过信息交换接受CNC的命令信息， 实现辅助功能的控制， 并把逻辑控制的结果信息送回CNC装置， 以同步零件程序的执行。 PLC与CNC之间交换的信息分两个方向进行传输， 其中由CNC发给PLC的信息主要包括各种功能代码（M、 S、 T）的信息、 手动/自动方式信息以及各种使能信息等； 而由PLC发给CNC的信息主要包括M、 S、 T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。

  14. 二 实例分析 1. 资源配置 FAGOR系统内部与PLC有关的信号流向及与外部的连接如图6.4所示。

  15. 图6.4 FAGOR系统中PLC与CNC装置的连接

  16. 除了上述CNC与PLC之间、 PLC与机床之间的开关量I/O信号之外， FAGOR 8025/8030数控系统的PLC还有以下内部资源： （1） 2047个标志器(内部继电器)。 （2） 255个16位寄存器。 （3） 32个计时器(可选择计时范围10 ms～655 s)。 （4） 6个计数器(可逆计数范围-32 768～+32 767或0～65 535)。

  17. 2. 内部资源功能描述 1) PLC的内部开关量输入 PLC共有104个开关量输入信号， 用字母“I”后跟数字编号表示， 如I1、 I16等。各PLC内部开关量输入信号的含义如表6.1所示。

  18. 表6.1 PLC内部开关量输入信号的含义

  19. 2) PLC的内部开关量输出 PLC共有64个开关量输出信号， 用字母“O”后跟数字编号表示， 如O1、 O16等。 其中O1～O24为24个外部开关量输出信号， 通过连接器I/O1与机床上的执行元件（电磁阀、 接触器、 继电器等）相连； 另外40个内部逻辑输出信号通过内部公共存储器单元由PLC传送给CNC， 其编号对应为O25～O64。 各PLC内部开关量输出信号的含义如表6.2所示。

  20. 表6.2 PLC内部开关量输出信号的含义

  21. 3） PLC的标志器 标志器(内部继电器)实质上就是存储器的二进制位， 共有2047个， 用字母“M”后跟数字编号表示， 如M1、 M102等。 由于PLC都配有后备电池， 因而当电源关断时， 标志器中的逻辑状态仍然保持不变。 4） PLC的寄存器 寄存器用于存放数据信息， 其编号为字母“R”后跟数字， 如R1、 R105等。

  22. 3. CNC与PLC之间的信息交换 (1) 通过激活标志器， 在CNC中产生报警、 提示信息。 (2) 通过激活标志器对CNC中的变量进行读写或修改。 (3) 执行M、 S、 T功能过程中对R201～R203的内容进行更新。

  23. 表6.3 标志器与寄存器之间的对应关系

  24. 表6.4 M、 S、 T功能与寄存器之间的对应关系

  25. 第三节 M、 S、 T功能的实现 1. M功能的实现 M功能也叫辅助功能， 可用来控制主轴的正反转及停止， 主轴齿轮箱的变速， 冷却液的开关， 卡盘的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和还刀等动作。

  26. 表6.5 基本辅助功能动作类型

  27. 2. S功能的实现 S功能主要完成主轴转速的控制， 有S2位代码和S4位代码两种编程形式。 1） S2位代码 S2位代码用字母“S”后跟2位十进制数的形式来指定主轴转速， S00～S99共100级。

  28. 2. S功能的实现 2） S4位代码 S4位代码用字母“S”后跟4位十进制数的形式来指定主轴转速， 例如， S1500就直接表示主轴转速为1500 r/min。

  29. 图6.5 S功能处理框图

  30. 3. T功能的实现 T功能即刀具功能， T代码后跟2～5位数字表示要求的刀具号和刀具补偿号。 数控机床根据T代码， 通过PLC可以管理刀库， 自动更换刀具， 即根据刀具和刀具座的编号可以简便、 可靠地进行选刀和换刀控制。 图6.6所示为采用固定存取换刀控制方式的T功能处理框图。

  31. 图6.6 T功能处理框图

  32. 习 题 1 数控系统中的PLC有哪几种配置形式？简述其特点。 2 数控系统中PLC信息交换的主要目的是什么？ 3 CNC与PLC之间、 PLC和机床之间是如何进行信息交换的？ 4 M功能可分为几种动作类型？如何实现M功能？ 5 简述随机换刀控制和固定换刀控制的特点。

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