數(shù)控機床主軸M指令的PLC控制研究

陳德根

廣東科技學院，廣東東莞 523083

0 引言

可編程序控制器PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)專為工業(yè)環(huán)境而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入/輸出，控制著數(shù)控機床的機械動作過程。

在數(shù)控機床上操作面板上的各按鍵、開關信號，如：工作方式選擇、倍率選擇開關、輔助動作按鍵等，及機床處部檢測元件信號，如：行程開關、接近開關、液位開關、壓力傳感器、溫控開關等信號，通過PLC進行邏輯處理后，給機床輸出相應的控制信號或送給CNC做進一步處理，從而實現(xiàn)相應的控制功能。

加工程序中的M指令功能是輔助功能，經(jīng)過CNC譯碼后，根據(jù)不同的M指令代碼經(jīng)過PLC程序處理后可以控制主軸正反轉、主軸齒輪箱的換檔變速、主軸準停、切削液的開關、卡盤的夾緊與松開及換刀機械手的取刀和歸刀等動作。下面探討FANUC 0I系統(tǒng)的數(shù)控銑床主軸的M03（主軸正轉）、M04（主軸反轉）、M05（主軸停止）指令的PLC控制過程。

1 FANUC 0I系統(tǒng)中 PLC 的信息交換及主軸M指令的工作過程

1.1 PLC的信息交換

在數(shù)控機床的控制過程中，PLC與CNC及MT（機床）之間進行相應的信息交換完成數(shù)控程序執(zhí)行和外部操作控制等功能，這些信息包括有：MT至PLC的外部輸入X地址信號、PLC至MT的輸出Y地址信號、CNC至PLC的直接輸入F地址信號、PLC至CNC的G地址信號。這些地址信號在CNC、PLC和MT之間相互交換協(xié)調(diào)配合完成的機床的自動控制。

1.2 主軸M指令的工作過程

主軸的M輔助功能控制是由數(shù)控程序發(fā)出的控制命令包括：M03（主軸正轉）、M04（主軸反轉）、M05（主軸停止）經(jīng)PLC處理輸出去控制主軸電機工作。數(shù)控程序M指令送入數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行，系統(tǒng)根據(jù)不同的M指令輔助功能對應輸入相應F地址信號至PLC進行邏輯處理后，PLC輸出G地址信號給回數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)再輸出數(shù)字量信號控制主軸伺服驅動器從而驅動主軸電機工作。

2 M指令代碼分析

加工程序中的M指令是由PLC處理的，當加工程序中出現(xiàn)這些指令時，相應的代碼信號和M指令選通信號由CNC送給PLC，代碼對應的信號地址是由CNC廠家確定的，PLC編程者只能使用不可改變和增刪。

M指令與代碼對應的地址為F10～F13的4個字節(jié)，共32位。M指令選通信號的地址是F7.0，當該選通信號為“1”時，PLC讀取相應的M代碼信號，為PLC程序作執(zhí)行準備。

3 PLC程序設計

3.1 M指令代碼譯碼程序

將M指令對應的F地址信號進行譯碼輸出R中間繼電器，用到了二進制譯碼功能指令DECB，進行M指令代碼譯碼。DECB執(zhí)行時數(shù)控程序中M功能的F地址信號代碼與譯碼結果輸出地址R10對應的位即為“1”；不一致則為“0”。

加工程序中出現(xiàn)M03指令時，CNC對加工程序進行編程后，相應的M代碼信號F0010.3為“1”，M指令選通信號F0007.0也為“1”，M代碼信號由CNC送給PLC，經(jīng)DECB指令解碼后，暫存在PLC寄存器R0010.0當中。M04指令解碼后暫存在R0010.1當中，M05指令譯碼后暫存在R0010.2中。

3.2 主軸M指令執(zhí)行程序

通過譯碼程序輸出的中間繼電器結果來控制主軸執(zhí)行相應動作。PLC程序如圖1所示。

圖1 主軸M指令執(zhí)行程序

M指令執(zhí)行情況為：M03時中間繼電器R0010.0控制R0207.4驅動PLC輸出到CNC的G0070.5地址信號為“1”，即能實現(xiàn)CNC通過電纜發(fā)出信號控制主軸伺服驅動器驅動主軸電機正轉；M04執(zhí)行時，R0010.1控制R0207.5驅動G0070.4為“1”，CNC發(fā)出信號控制主軸電機反轉。M05停止時通過譯碼器輸出的R0010.2內(nèi)部繼電器來斷開中間繼電器R0207.4和R0207.5，從而斷開G0070.5和G0070.4地址信號來實現(xiàn)的。對于變頻主軸，可以通過PLC輸出Y地址信號控制變頻器，同樣可實現(xiàn)機床主軸的正轉、反轉和停止控制。

4 結論

數(shù)控程序中M指令的執(zhí)行是通過PLC控制對應的信號地址，實現(xiàn)CNC與MT（機床）之間控制的。在機床維修過程中監(jiān)控PLC程序執(zhí)行情況及信號地址的狀態(tài)監(jiān)控，能對主軸及其它輔助功能的故障分析和處理起到指導性作用。

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