機(jī)床數(shù)控化中ＰＬＣ控制程序的模塊化編制

[摘要]機(jī)床PLC控制程序采用模塊化編程，通過(guò)編制不同功能的子程序完成了PLC對(duì)機(jī)床順序動(dòng)作的控制，通過(guò)利用PLC的應(yīng)用指令和內(nèi)部特殊繼電器實(shí)現(xiàn)了加工計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器功能程序段的設(shè)計(jì)，并編制了機(jī)床報(bào)警自診斷程序，通過(guò)利用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)開關(guān)在電磁閥動(dòng)作后一定時(shí)間內(nèi)的動(dòng)作是否到位檢測(cè)，確定開關(guān)有故障而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

[關(guān)鍵詞]機(jī)床數(shù)控化 PLC 控制程序

中圖分類號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0420015－01

一、控制主程序和子程序的總體思路

機(jī)床PLC控制程序編制的總體思路如下：采用模塊化編程方式，分別編制不同控制功能的子程序塊，如：手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)程序塊、自動(dòng)循環(huán)程序塊等，在機(jī)床處于不同的操作狀態(tài)時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的功能子程序，縮短了程序運(yùn)行時(shí)的掃描執(zhí)行時(shí)間并且使得程序在編制調(diào)試和故障診斷時(shí)變得簡(jiǎn)單易于查找。在控制PLC程序開頭有一個(gè)負(fù)責(zé)調(diào)度管理的主程序，該程序沒(méi)有具體的動(dòng)作控制功能，只是不斷根據(jù)外部的選擇輸入條件來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送和調(diào)用功能子程序完成相應(yīng)的控制任務(wù)。主程序內(nèi)的調(diào)用子程序的標(biāo)號(hào)指針(P)可以在P0-P62，P64-P127之間任意指定，當(dāng)調(diào)用條件滿足時(shí)執(zhí)行調(diào)用子程序指令CALL，程序流程向子程序標(biāo)號(hào)指向的步跳轉(zhuǎn)，執(zhí)行完子程序后通過(guò)執(zhí)行SRET指令程序流程返回上一級(jí)跳轉(zhuǎn)的位置完成調(diào)用。子程序的標(biāo)號(hào)及程序內(nèi)容要在主程序結(jié)束指令FEND之后進(jìn)行編寫。可以執(zhí)行子程序內(nèi)的嵌套子程序調(diào)用，最多可達(dá)到5級(jí)嵌套子程序調(diào)用。

本程序采用在主程序下編寫幾個(gè)并列的功能子程序來(lái)執(zhí)行不同的操作，如：P0為機(jī)床狀態(tài)及夾具操作程序塊用于機(jī)床狀態(tài)的邏輯監(jiān)控；P4為機(jī)床輸出管理程序塊，負(fù)責(zé)部分輸出點(diǎn)的輸出控制，在機(jī)床電源開信號(hào)給上以后就開始執(zhí)行調(diào)用。

二、設(shè)定加工計(jì)時(shí)器

在P0子程序中設(shè)置了零件加工時(shí)間計(jì)時(shí)器，當(dāng)機(jī)床運(yùn)行標(biāo)志M107接通時(shí)，開始以M8013（內(nèi)部固定秒脈沖）對(duì)計(jì)數(shù)器C101進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，直到運(yùn)行標(biāo)志M107斷開或復(fù)位。C101中的當(dāng)前值單位是秒，要以分/秒顯示則要進(jìn)行二進(jìn)制除法運(yùn)算[DIV C101 K60 D110]，該指令表示將C101中的16位數(shù)據(jù)除以常數(shù)60，將結(jié)果商數(shù)存入16位數(shù)據(jù)寄存器D110中，將余數(shù)存入16位寄存器D111中。在顯示面板調(diào)用D110，D111中的數(shù)據(jù)就可以看到加工時(shí)間節(jié)拍。C101的最大設(shè)定計(jì)數(shù)值為999，若當(dāng)前值超過(guò)999時(shí)，C101常開點(diǎn)閉合將當(dāng)前值復(fù)位置零。同時(shí)在每次啟動(dòng)加工時(shí)M103將接通脈沖執(zhí)行型[P]，數(shù)據(jù)傳送指令[MOVP K0 C 101]，該指令只在M103從OFF→ON的第一個(gè)掃描周期內(nèi)執(zhí)行將常數(shù)0送入C101，將加工計(jì)時(shí)器內(nèi)的當(dāng)前值清零，在以后的程序掃描周期內(nèi)即使M103保持ON也不執(zhí)行任何傳送操作。

三、設(shè)定加工計(jì)數(shù)器

累計(jì)加工計(jì)數(shù)器DD202可在每次全機(jī)運(yùn)行結(jié)束M133置“1”時(shí)，對(duì)32位數(shù)寄存器D202，D203使用[DINCP D202]指令加1，該脈沖執(zhí)行型指令只在M133從，“0→1”時(shí)執(zhí)行一次，以后的程序掃描中即使M133為“1”該指令也不執(zhí)行。32位寄存器的正數(shù)數(shù)值范圍為1 -2，147，483，647，足以滿足機(jī)床壽命周期內(nèi)加工計(jì)數(shù)的需求，不需要在使用中間置零。每日加工計(jì)數(shù)器則需要在第二天的加工開始之前清零。

每日加工計(jì)數(shù)器使用16位字單元D201，使用脈沖執(zhí)行型二進(jìn)制加一指令[INCP D201 ]對(duì)其進(jìn)行數(shù)值累加。使用PLC內(nèi)的內(nèi)置時(shí)鐘的日期保存寄存器D8016，將D8016的日期數(shù)值傳送到字單元D204當(dāng)中作為程序執(zhí)行時(shí)的日期，然后使用當(dāng)前日期時(shí)間D8016與程序上次執(zhí)行時(shí)間D204進(jìn)行數(shù)據(jù)比較[CMP D8016 D204 M204]，將數(shù)據(jù)比較結(jié)果按照“>、=、<”，三種狀態(tài)輸出到M204，M205，M206。

當(dāng)D8016>D204時(shí)，M204=1，M205=0，M206=0；

當(dāng)D8016=D204時(shí)，M204=0，M205=1，M206=0；

當(dāng)D8016

在程序中使用M205常閉觸點(diǎn)，若當(dāng)前日期與上次程序執(zhí)行日期不相等時(shí)，對(duì)每日加工計(jì)數(shù)寄存器D201執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送指令[MOV KO D201]，將常數(shù)K0送入D201當(dāng)中對(duì)其進(jìn)行清零，之后進(jìn)行新的一天的加工計(jì)數(shù)。

四、編制報(bào)警診斷程序

機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)自診斷程序在子程序P21中編制，主要監(jiān)控夾具開關(guān)的通斷狀態(tài)是否及時(shí)，主軸功率及主軸皮帶斷裂監(jiān)控，油壓及高壓冷卻等輔助系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在夾具開關(guān)的通斷狀態(tài)監(jiān)控中，采用內(nèi)部時(shí)間繼電器在驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作后開始計(jì)時(shí)，如果相應(yīng)的檢測(cè)開關(guān)未在時(shí)間繼電器規(guī)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)訊，則發(fā)出報(bào)警，提示該開關(guān)損壞或電磁閥輸出回路有問(wèn)題或液壓系統(tǒng)有問(wèn)題。在皮帶斷裂和功率監(jiān)控報(bào)警設(shè)計(jì)中，因?yàn)檫@種報(bào)警是非常危險(xiǎn)的，即使在運(yùn)行中偶爾發(fā)生一次，控制系統(tǒng)也要馬上對(duì)該報(bào)警自保并立即停止加工循環(huán)，由維護(hù)人員進(jìn)行檢查確認(rèn)后才能按復(fù)位按鈕消除報(bào)警。在油壓監(jiān)控中，對(duì)壓力繼電器的常開觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)實(shí)際壓力低于壓力開關(guān)設(shè)定值時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，但并不馬上報(bào)警，而是有一個(gè)時(shí)間延時(shí)，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)壓力恢復(fù)則不發(fā)出報(bào)警，這是為了防止有些大流量的液壓元件動(dòng)作時(shí)造成系統(tǒng)油壓突然波動(dòng)降低而出現(xiàn)誤報(bào)警。

在程序內(nèi)機(jī)床的報(bào)警分為一般故障報(bào)警和嚴(yán)重故障報(bào)警，一般故障報(bào)警不影響本次加工循環(huán)的運(yùn)行，可以在加工結(jié)束后再進(jìn)行處理，嚴(yán)重故障報(bào)警一旦發(fā)生，馬上中斷當(dāng)前的加工運(yùn)行停下來(lái)等待故障處理后才能啟動(dòng)繼續(xù)加工。例如油泵空開異常報(bào)警，說(shuō)明油泵的主回路空氣開關(guān)可能斷開，此時(shí)油泵可能沒(méi)有電源導(dǎo)致液壓系統(tǒng)沒(méi)有了油壓，工件的夾緊被釋放，如果此時(shí)繼續(xù)加工將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因此必須強(qiáng)制結(jié)束加工循環(huán)退回原位等待檢查。在程序內(nèi)兩個(gè)滑臺(tái)的運(yùn)行基本上是獨(dú)立的，其中一個(gè)伺服系統(tǒng)的故障不會(huì)影響到另一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，也可以在手動(dòng)情況下選擇一/二頭單獨(dú)進(jìn)行加工循環(huán)。由于電氣系統(tǒng)必須建立坐標(biāo)系后才能運(yùn)行，在機(jī)床送電之后首先不能執(zhí)行任何操作，必須等待兩個(gè)滑臺(tái)都完成原點(diǎn)歸復(fù)建立坐標(biāo)系后才能進(jìn)行其余操作。機(jī)床的夾具操作必須在滑臺(tái)都處在原位時(shí)才能進(jìn)行，否則不能進(jìn)行任何夾具的動(dòng)作操作。當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)緊急情況要復(fù)位程序時(shí)，按“復(fù)位”按鈕清除加工程序，并終止機(jī)床的加工循環(huán)，按“返回”按鈕使滑臺(tái)返回原位；“急?！卑粹o只能切斷外部的直流24V電源，機(jī)床加工程序不能清除。

參考文獻(xiàn)：

[1]何景瓷、許建平，PLC控制程序的模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)床電器，2004(5):32-33.

[2]彭道剛、楊平、楊艷華，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的現(xiàn)狀與展望，機(jī)電一體化，2004(2):6-10.

作者簡(jiǎn)介：

王紫東，男，天津人，本科，天津工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化學(xué)院自動(dòng)化051，研究方向：自動(dòng)化。