机床数控系统的PLC及编程

机床数控系统的PLC及编程

1、数控机床PLC

1.1数控机床PLC的控制对象

数控机床的控制可分为坐标轴运动的位置控制和数控机床加工过程的顺序控制两大部分。

在讨论机床各部件的关系时，通常把CNC系统的软硬件及其外部连接设备称为NC侧；把机床机械部分和操作面板及各种线路称为MT侧。

1.2PLC的信号处理

（1）CNC装置至机床

CNC的输出数据经PLC逻辑处理，通过I/O传送至机床侧。M、S、T等功能代码是CNC输出的主要信息。PLC向机床侧传递的信息主要是控制机床的执行组件以及确保机床各运动部件状态的信号和故障指示等。

（2）机床至CNC装置

从机床侧输入的开关量经PLC逻辑处理传送到CNC装置中。机床操作面板上各开关、按钮等状态是机床侧传递给PLC的主要信息。

2、PLC在数控机床中的典型应用

2.1模拟主轴控制

伺服调速系统和变频调速系统是数控机床主轴无极变速的两种主要类型。对调速性能要求不太高的数控机床中，变频调速因其具有较好的经济性得到广泛的应用。目前主流数控系统为配用变频调速功能除提供串行数字主轴接口外，还保留了模拟主轴接口或设置10V电压模拟接口。下面以三菱E60数控系统为例介绍驱动普通异步电动机实现机床主轴无极变速的方法。

（1）三菱E60数控系统

为实现模拟主轴功能，三菱E60数控系统配置FCU6-HR341或远程接口DXl20的I/O单元。实现了提供模拟主轴输出接口和1OV模拟电压的目的，模拟信号可以通过插头A0输出。

三菱E60数控系统的模拟电压输出是通过将带符号的二进制数据设定到文件寄存器R100-R103中并使模拟电压通过A0输出到外部来实现的。

图2.1 寄存器内容与模拟电压的关系

由图2.1可以得到：若文件寄存器中数据值为U，则输出电压为U/409.5。

（2）主轴命令值数据流

三菱E60数控系统的主轴速度控制S指令由6位

代码组成。

a.主轴S命令发出时输出S功能选通信号SFI和S 代码R28、R29。

b.PLC程序处理S命令后，M功能完成FINI

（Y226）、FIN2（Y227）被返回到控制器。

c.该S命令的数据与完成信号被输出到文件寄存器R8、R9或R108、R109。速度数据被输出到R8、R9或R108、R109文件寄存器中。

d.依据主轴参数SOUT的值，R108、R109数据通过I/O单元以模拟电压输出给变频器或用串行通信传送到主轴放大器。

e.R10、R11是用于监视主轴最终命令数据。

图2.2 S数据流程图

（3）CNC的主轴变速控制

由图2.2可以得出，输出S的模拟数据是主轴速度的输出按照一定规则的计算后得出的。并受主轴倍率SPII-4（Y288-A）、主轴停止SSTP（Y294）、主轴定向SORC（Y296）等信号和系统参数的影响。

（1）主轴停止SSTP（Y294）该信号为0时，S 模拟数据输出。SSTP为1时，S模拟数据为0。

（2）S模拟数据为（S指令/Slimtn）*10（V）。

主轴倍率信号的关键参数设置：变频器最低和高

频率设定分别为20和100Hz，电机额定频率50Hz，S 模拟电压10V对应电动机的最高转速。CNC控制器主轴参数具体设定如下：

#3024（SOUT）=2

#3001（Slimtl）=700

#3005（Smax1）=700

#3023（Smin）=50

如果程序指令S100，系统文件寄存器R28、R8、R108、R10的数据是100时，则R100的内容是585，对应实际输出电压为1.4V。

（3）PLC的主轴变速控制

当将参数#3024（SOUT）置为0时，CNC无主轴输出，并且不计算文件寄存器R100的内容。对文件寄存器R100的计算与操作可在PLC中进行。PLC计算程序如下图，R100的计算公式见图2.3程序注解图2.3 PLC计算程序图

由图2.3可以得到，若程序指令为S100，系统文件寄存器R108的内容是100，可得R100等于585，对应实际输出电压为1.4V。

结论

本设计程序和数控系统配合已成功地应用于数控机床的部分改造，实践证明，其运行可靠性好运行效

率高并稳定可靠。

（作者单位：沈阳机床成套设备有限责任公司）