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143模块三数控系统PLC编程项目五认识数控机床用PLC一、PLC基本结构数控机床所受到的控制可分为两类：数字控制和顺序控制。数字控制主要指对各进给轴进行精确的位置控制，包括：轴移动距离、插补、补偿等。顺序控制主要指以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等的开关量信号状态为条件，并按照预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、刀具的转换、工件的夹紧松开、液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。与“数字控制”比较，“顺序控制”的信息主要是开关量信号。PLC控制的范围包括全部顺序控制和简单的数字控制（如：轴点动）。HNC-8型数控系统PMC采用内置式软PLC实现对机床的顺序控制。PLC用户程序是用户根据机床实际控制需要，用PLC程序语言梯形图进行编制的。HNC-8型数控系统PLC用户程序通过数控系统梯形图编辑界面进行在线编辑或通过计算机用华中数控梯形图-【LADDER】专用软件进行编辑。通过编译将PLC用户程序翻译成数控系统能接受的文件，数控系统进行正常调用执行。图3-1梯形图运行监控与在线编辑修改图3-2计算机用华中数控梯形图-【LADDER】专用软件梯形图是沿用电气控制电路（特别是继电器逻辑电路）的符号所组合而成的一种图形，梯形图的编辑就是根据机床实际控制要求，采用类似于设计继电器逻辑电路的方法，144进行机床顺序控制的梯形图设计与编制。程序编辑方式是由左母线开始至右母线结束，一行编完再换下一行，一行的接点个数由系统决定，相同的输入点可重复使用。梯形图程序的运作方式是由左上到右下的扫描。线圈及应用指令运算框等属于输出处理，在梯形图形中置于最右边。但同一个输出不可重复。图3-3HNC-8型数控系统PLC梯形图结构二、PLC工作原理图3-4数控系统梯形图寄存器145图3-5PLC接口信号PLC接口信号负责组织PLC和NC之间的信息交换，如图3-5。X寄存器:机床到PLC的输入信号。Y寄存器:PLC到机床的输出信号。R寄存器:PLC内部中间寄存器。G寄存器:PLC和轴设备到NC的输入信号。F寄存器:NC到PLC和轴设备的输出信号。B寄存器为断电保存寄存器，此寄存器的值断电后仍然保持在断电前的状态不发生变化。断电保存寄存器也可作为PLC参数使用，用户可自定义每项参数的用途。P寄存器：用户参数寄存器，作为PLC参数使用，用户可自定义每项参数的用途。HNC-8型数控系统梯型图PLC采用循环扫描的方式，在程序开始执行的时候，第一次上电或重新载入PLC会运行一次初始化，之后所有输入的状态发送到输入映象寄存器，然后开始顺序调用用户程序PLC1及PLC2，当一个扫描周期完成的时候所有的结果都被传送到输出映象寄存器用以控制PLC的实际输出，如此循环往复。146三、HNC-8型数控系统PLC规格表3-1HNC-8型数控系统PLC基本规格规格HNC8编程语言Ladder，STL第一级程序执行周期1ms程序容量梯形图语句表符号名称5000行10000行1000条指令基本指令,功能指令四、PLC程序结构及工作过程数控系统先将PLC程序转换成某种格式，CPU即可对其进行译码和运算处理。CPU高速读出存储在存储器中的每条指令，通过算术运算来执行程序。顺序程序的编制由编制梯形图以及其它PLC标准语言开始的，所谓梯形图可理解为CPU中算术运算的执行顺序。上述过程由PLC编程软件完成，PLC编程软件的作用就是编制顺序程序。1、PLC梯形图结构要素图3-6PLC梯形图结构要素左母线梯级触点线圈功能模块右母线147图中左右两条竖线为母线，两母线之间的横线为梯级，每个梯级又由一行或数行构成。每行由触点（常开、常闭）、继电器线圈、功能指令模块等构成。2、PLC程序结构及执行过程图3-7使用子程序时顺序程序的构成PLC程序由初始化程序部分、第一级程序部分和第二级程序部分以及若干个子程序组成。（1）初始化程序：初始化程序部分只在系统启动或重新载入PLC时执行一次。完成系统上电时的初始设定，如MCP所需初始点灯、进给轴的初始选择、面板使能等。初始化程序部分以iEND功能符号结束。（2）第一级程序：第一级程序又叫快速PLC，每1ms（由参数插补周期决定）执行一次，用于处理紧急信号，如数据看门狗、急停、手持设定、各轴超程、返回参考点、伺服报警、总线断线等信号。PLC一级程序部分以1END功能符号结束。如果第一级程序较长，那么总的执行时间就会延长。因此编制第一级程序时，应使其尽可能短。（3）第二级程序：第二级程序又称为慢速PLC，第二级程序每nms执行一次。n为第二级程序的分割数。程序执行时，第二级程序将被自动分割。第二级程序的分割是为了执行第一级程序。当分割数为n时，程序的执行过程如3-8图所示。图3-8第二级程序分割执行过程当最后（分割数为n）的第二级程序部分执行完后，程序又从头开始执行。这样当分割数为n时，一个循环的执行时间为nms（1ms*n）。第一级程序每1ms执行一次，第二级程序每n*1ms执行一次。如果第一级程序的步数增加，那么在1ms内第二级程序动作的步数就要相应减少，因此，分割数就要变多，整个程序处理时间变长。第二级程序部分以2END功能符号结束。（4）PLC程序扫描周期：由于第二级程序的分割取决于第一级程序的长短，而且也决定148了二级程序的扫描周期。因此第一级程序应编得尽可能地短。第一级程序执行周期（PLC1）：由参数“插补周期”设定。一般为1ms。第二级程序执行周期（PLC2）：plc1_time*plc2_lines/plc2_Nvaluea)plc1_time:PLC1的执行周期b)plc2_lines:梯图生成的语句表中plc2包含的行数c)plc2_Nvalue:PLC2周期执行语句数（系统NC参数000002），一般为200式中plc2_lines/plc2_Nvalue即为第二级程序分割数n。（5）PLC程序编制：PLC程序采用结构化编程方式，主要的结构化编程方式有以下三种：子程序子程序以梯形图为处理单元。子程序必须在第二级程序结束功能符号2END之后，以功能符号SPSxxx（xxx为子程序号）开始，以功能符号SPE结束。在主程序中用功能模块CALLSxxx调用子程序。嵌套对于编制的子程序进行组合构成结构化程序。图3-9嵌套条件分支主程序循环执行并检测条件是否满足。如果满足。执行相应的子程序。如果条件不满足，不执行相应的子程序。图3-10条件分支五、PLC信号地址表3-2HNC-8数控系统PLC信号地址单字节内部继电器（R）双字节内部寄存器（W）四字节内部寄存器（D）定时器（T）计数器（C）子程序（S）标号（L）400字节(R0~~R399)400字节(W0~~W199)400字节(D0~~D99)128（T0~~T127）128(C0~~C127）————1495.1常用F寄存器说明轴状态寄存器0（F[轴号*80]）轴移动中：轴在移动时为1，轴未移动时为零。回零第一步：轴回零还未碰到回零挡块时，为回零第一步。回零第二步：轴回零已碰过回零挡块，在找Z脉冲时为回零第二步。回零成功：轴回零完成时，为1.第二参考点确认：轴在第二参考点时，为1.第三参考点确认：轴在第三参考点时，为1.第四参考点确认：轴在第四参考点时，为1.第五参考点确认：轴在第五参考点时，为1.轴伺服状态寄存器0（F[轴号*80+2]）伺服准备好：当伺服有使能，并且伺服未报警时，伺服会返回伺服准备好信号。轴位置控制模式：当轴为位置控制模式时，为1。轴速度控制模式：当轴为速度控制模式时，为1。轴力矩控制模式：当轴为力矩控制模式时，为1。主轴速度到达：当主轴速度到达时，为1。主轴零速：当主轴停止时，为1。用户自定义参数（P）保持型存储区定时器（T）计数器（C）四字节寄存器（B）200（P0~~P199）128（T300~~T427）128（C300~~C427）200字节（B0~~B49）I/O模块（X）（Y）X0~~X512Y0~~Y512150轴伺服状态寄存器1（F[轴号*80+3]）主轴定向完成：当设置主轴定向后，主轴开始定向，完成后，伺服返回主轴定向完成信号。通道状态寄存器0（F[通道号*80+2560]）MDI：通道处于MDI模式下。进给保持：通道处于进给保持状态。循环启动：通道处于循环启动状态。螺纹切屑：通道处于螺纹切屑状态，不允许进给保持。通道复位：当通道复位或按下面板上复位按键时，通道复位有效，直到设置通道复位应答。通道状态寄存器1（F[2564]）◎自动：通道处于自动模式。单段：通道处于单段模式。手动：通道处于手动模式。增量：通道处于增量模式。回零：通道处于回零模式。手摇：通道处于手摇模式。PMC：通道处于PMC模式。注意：◎标识的寄存器仅在设置面板使能有效，并且为通道0时才有效。5.2常用G寄存器说明轴控制寄存器0（G[轴号*80]）正限位：碰到正限位时，设置为1，系统报警并且禁止正向移动。151负限位：碰到负限位时，设置为1，系统报警并且禁止负向移动。回零挡块：当机床碰到回零挡块时，设置为1。轴锁住：设置轴锁住为1时，轴禁止移动，但指令位置可以有变化。轴使能：轴的使能信号。从轴回零：当此信号为1时，主动轴回零完成后，此从动轴也开始需找Z脉冲，进行回零。从轴解除：此标志为1时，从轴耦合解除，可以单独移动从轴。轴控制寄存器1（G[轴号*80+1]）第2软限位使能：此标记为1时，轴的软限位失效，第二软限位生效。轴伺服控制寄存器0（G[轴号*80+2]）主轴定向：此标志为1时，主轴开始定向；此标志为0时，主轴取消定向。轴伺服控制寄存器1（G[轴号*80+3]）伺服使能：在总线系统中，此标志为总线伺服的使能标志。通道控制寄存器0（G[通道号*80+2560]）进给保持：设置通道进给保持。循环启动：设置通道循环启动。空运行：设置通道为空运行状态复位应答：当通道复位完成时，设置复位应答。急停：设置通道急停：复位：设置通道复位。152通道控制寄存器1（G[通道号*80+2561]）跳段：设置通道跳断状态。选择停：设置通道选择停状态。当前刀号寄存器（G[通道号*80+2563]）界面中显示的当前刀号。进给修调寄存器（G[通道号*80+2564]）设置通道的进给修调。快移修调寄存器（G[通道号*80+2565]）设置通道的快移修调。主轴修调寄存器（G[通道号*80+2566+主轴号]）设置通道中某个主轴的修调。加工件数寄存器（G[通道号*80+2579]）界面中显示的加工件数。通道控制寄存器2（G[2620]）◎自动：设置通道为自动方式。单段：设置通道为单段方式。手动：设置通道为手动方式。增量：设置通道为增量方式。回零：设置通道为回零方式。手摇：设置通道为手摇方式。PMC：设置通道为PMC方式。面板使能：要使用所有带◎标识的寄存器，必须设置面板使能位为1。增量倍率：增量倍率占用2位。00代表x1；01代表x10；10代表x100；11代表x1000。快移：设置通道0中的所有轴的移动方式为快移方式。通道控制寄存器3（G[2621]）◎手摇轴选：手摇每个轴选占4位，4位合并的数字代表当前的轴选。例如，轴选4153位为0000，代表X轴；0001，代表Y轴；0010，代表Z轴。手摇倍率：手摇每个倍率占用2位，2位合并的数字代表当前的倍率。00代表倍率x1；01代表倍率x10；10代表倍率x100。手摇1使能：设置手摇1使能后，才能使用手摇1。轴正向运动控制寄存器（G[2622]）◎轴负向运动控制寄存器（G[2622]）◎当轴需要手动，增量，回零移动或主轴正/反转时，只需设置轴的运动控制寄存器。同时设置轴的正负向移动标记。在手动时，设置轴正/负向移动标记，轴将向正向/负手动移动；在增量时，设置轴正/负向移动标记有效的周期（上升沿），轴将在增量移动一段距离；在回零时，设置轴正/负向移动标记，轴将开始回零（在距离码回零方式中，轴正/负向移动标记表示进给轴的回零方向）；在轴为速度控制模式时，设置轴正/负向移动标，轴将正