PLC軸控功能對(duì)進(jìn)給軸的擴(kuò)展應(yīng)用

廣州數(shù)控設(shè)備有限公司 （廣東 510530） 徐亮波

1. PLC軸控功能簡(jiǎn)述

在廣州數(shù)控G S K980T D系列、FANUC 0i系列數(shù)控系統(tǒng)中，都提供有PLC軸控功能，通過(guò)該功能可以將進(jìn)給軸從CNC的管理下分離出來(lái)，由PLC信號(hào)直接進(jìn)行控制?？梢詮腜LC側(cè)賦予移動(dòng)量、進(jìn)給速度等指令，使其與CNC管理下運(yùn)動(dòng)中的其他軸各自獨(dú)立地進(jìn)行移動(dòng)。因此，可以使用CNC的任意軸對(duì)轉(zhuǎn)塔、托盤(pán)和分度臺(tái)等周邊設(shè)備進(jìn)行控制。通過(guò)PLC控制軸可進(jìn)行快速移動(dòng)、切削進(jìn)給和返回參考點(diǎn)等常用動(dòng)作。

PLC軸控制中，使用信號(hào)進(jìn)行各類控制。CNC提供了4組DI／DO信號(hào)通道，通過(guò)在PLC側(cè)對(duì)信號(hào)進(jìn)行各類控制來(lái)實(shí)現(xiàn)控制進(jìn)給軸的動(dòng)作（見(jiàn)圖1）。

圖 1

2. PLC軸控功能的信號(hào)

在大多數(shù)控系統(tǒng)中，CNC與PLC之間的數(shù)據(jù)通信都是通過(guò)G、F信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中G信號(hào)是PLC－>CNC的信號(hào)，F(xiàn)信號(hào)為CNC－>PLC的信號(hào)。PLC軸控功能中也是通過(guò)這兩類信號(hào)來(lái)與CNC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。其中主要有以下幾個(gè)：①控制軸選擇信號(hào)EAXn，功能：為1時(shí)，通知CNC進(jìn)給軸將由P L C控制。②控制中信號(hào)EACNTn，功能：為1時(shí)，通知PLC進(jìn)給軸當(dāng)前已處于PLC控制中。③軸控制指令信號(hào)ECg，功能：設(shè)定P L C軸控制的指令類型，如快速移動(dòng)、切削進(jìn)給等。④軸控制進(jìn)給速度信號(hào)EIFg，功能：設(shè)定PLC軸移動(dòng)的速度。⑤軸控制數(shù)據(jù)信號(hào)EIDg，功能：設(shè)定PLC軸移動(dòng)的距離。⑥軸控制指令閱讀信號(hào)EBUFg，功能：通知CNC開(kāi)始讀取用于PLC軸控制的指令數(shù)據(jù)程序段，CNC在讀取數(shù)據(jù)后將開(kāi)始執(zhí)行。⑦軸控制指令閱讀完成信號(hào)EBSYg，功能：通知PLC軸控單元已經(jīng)讀取了PLC軸控制的一個(gè)指令數(shù)據(jù)程序段。⑧控制軸選擇狀態(tài)信號(hào)*EAXSL，功能：為1時(shí)，通知PLC進(jìn)給軸正在進(jìn)行PLC軸控工作。⑨復(fù)位信號(hào)ECLRg，功能：通知CNC，復(fù)位相應(yīng)的PLC控制軸運(yùn)動(dòng)。

3. PLC軸控功能基本步驟

使用PLC軸控的基本操作步驟如下：①將進(jìn)給軸切換為PLC軸控制。②指定進(jìn)給軸執(zhí)行的動(dòng)作，包括指令類型、速度、移動(dòng)距離等。③反轉(zhuǎn)閱讀信號(hào)，通知CNC開(kāi)始讀取設(shè)定的數(shù)據(jù)。④重復(fù)②、③步驟直到全部程序段讀完。⑤等待PLC軸控進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)結(jié)束，返回CNC控制。

4. PLC軸控功能的應(yīng)用

（1）利用PLC軸控功能使進(jìn)給軸作為主軸使用。在一些非標(biāo)機(jī)床上，需要安裝多個(gè)附加主軸或動(dòng)力頭，而一般系統(tǒng)的主軸輸出都有限，此時(shí)可利用PLC軸控功能把普通的進(jìn)給軸轉(zhuǎn)換成附加主軸使用。主軸旋轉(zhuǎn)一般只需要旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，因此，利用PLC軸控功能控制進(jìn)給軸往一個(gè)方向按一定的速度不停移動(dòng)即可。

現(xiàn)以C組PLC軸控指令來(lái)控制第3軸作為附加主軸進(jìn)行說(shuō)明，控制步驟如下：①將進(jìn)給軸切換為PLC軸控制，進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)操作時(shí)，將進(jìn)給軸的PLC軸控信號(hào)置1，切換進(jìn)給軸到PLC軸控狀態(tài)（見(jiàn)圖2）。②指定進(jìn)給軸執(zhí)行的動(dòng)作，包括指令類型、速度、移動(dòng)距離等。指定進(jìn)給軸的移動(dòng)類型為G01移動(dòng)，移動(dòng)速度和移動(dòng)距離設(shè)置在D0和D1數(shù)據(jù)中。反轉(zhuǎn)時(shí)，將移動(dòng)距離進(jìn)行（0 － 距離）運(yùn)算，得到反方向的移動(dòng)距離（見(jiàn)圖3）。③反轉(zhuǎn)閱讀信號(hào)，通知CNC開(kāi)始讀取設(shè)定的數(shù)據(jù)：閱讀信號(hào)與閱讀完成信號(hào)為一對(duì)信號(hào)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的狀態(tài)不相同時(shí)，CNC就讀取PLC中指定的軸控?cái)?shù)據(jù)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的狀態(tài)相同時(shí)，表示CNC已讀取當(dāng)前段軸控?cái)?shù)據(jù)，PLC中可以準(zhǔn)備下一段指令數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖4）。④重復(fù)②、③步驟，在步驟③的示例程序中，只要不進(jìn)行停止操作，就一直在不停地讀取步驟②中指定的軸控?cái)?shù)據(jù)，這樣進(jìn)給軸一直處于旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)橐苿?dòng)距離結(jié)束而停下來(lái)。⑤指定停止操作，停止進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行停止操作時(shí)，通過(guò)復(fù)位信號(hào)使進(jìn)給軸結(jié)束運(yùn)動(dòng)。在檢測(cè)到進(jìn)給軸停止后，將PLC軸控信號(hào)復(fù)位（見(jiàn)圖5）。

圖 2

圖 3

圖 4

通過(guò)以上5步，就實(shí)現(xiàn)了控制進(jìn)給軸按預(yù)先設(shè)定的速度進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)操作，并可隨時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，動(dòng)作流程與一般主軸的旋轉(zhuǎn)過(guò)程基本相同。

（2）PLC軸控功能在磨削中的應(yīng)用。在有些磨削加工中，在基本軸進(jìn)行連續(xù)進(jìn)給的同時(shí)，需要砂輪進(jìn)行振蕩。一般的數(shù)控系統(tǒng)中都不具有振蕩功能，需要專用的磨削數(shù)控系統(tǒng)，而利用PLC軸控功能即可實(shí)現(xiàn)砂輪控制軸的振蕩動(dòng)作?，F(xiàn)以C組PLC軸控指令來(lái)控制第3軸作為砂輪振蕩軸進(jìn)行說(shuō)明，控制步驟如下：①將砂輪控制軸切換為PLC軸控制。進(jìn)行振蕩操作時(shí)，將進(jìn)給軸的PLC軸控信號(hào)置1，切換進(jìn)給軸到PLC軸控狀態(tài)。R702.0表示移動(dòng)方向，啟動(dòng)振蕩時(shí)設(shè)置其初始方向?yàn)檎较颍ㄒ?jiàn)圖6）。②指定進(jìn)給軸執(zhí)行的動(dòng)作，包括指令類型、速度、移動(dòng)距離等，指定進(jìn)給軸的移動(dòng)類型為G01移動(dòng)，移動(dòng)速度和移動(dòng)距離設(shè)置在D0和D1數(shù)據(jù)中。反方向移動(dòng)時(shí)，將移動(dòng)距離進(jìn)行（0 － 距離）運(yùn)算，得到反方向的移動(dòng)距離（見(jiàn)圖7）。③反轉(zhuǎn)閱讀信號(hào)，通知CNC開(kāi)始讀取設(shè)定的數(shù)據(jù)。閱讀信號(hào)與閱讀完成信號(hào)為一對(duì)信號(hào)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的狀態(tài)不相同時(shí)，CNC就讀取PLC中指定的軸控?cái)?shù)據(jù)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的狀態(tài)相同時(shí)，表示CNC已讀取當(dāng)前段軸控?cái)?shù)據(jù)，PLC中可以準(zhǔn)備下一段指令數(shù)據(jù)。在反轉(zhuǎn)閱讀信號(hào)的同時(shí)反轉(zhuǎn)移動(dòng)方向，使CNC交叉讀取到正、反兩個(gè)方向的移動(dòng)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)振蕩動(dòng)作（見(jiàn)圖8）。④重復(fù)②、③步驟。在步驟③的示例程序中，只要不進(jìn)行停止操作，就一直在不停的讀取步驟②中指定的軸控?cái)?shù)據(jù)，這樣進(jìn)給軸一直處于正、反運(yùn)動(dòng)的振蕩過(guò)程中。⑤指定停止操作，停止進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行停止操作時(shí)，通過(guò)復(fù)位信號(hào)使進(jìn)給軸結(jié)束運(yùn)動(dòng)。在檢測(cè)到進(jìn)給軸停止后，將PLC軸控信號(hào)復(fù)位（見(jiàn)圖9）。

通過(guò)以上5步，就實(shí)現(xiàn)了控制進(jìn)給軸按預(yù)先設(shè)定的速度和移動(dòng)距離進(jìn)行正、反方向的振蕩運(yùn)動(dòng)，并可隨時(shí)停止振蕩，可與基本X、Z軸進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)磨削加工。

圖 5

圖 6

圖 7

圖 8

圖 9

5. 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給軸的有效個(gè)數(shù)越來(lái)越多，對(duì)許多機(jī)床而言都有剩余。PLC軸控功能擴(kuò)展了進(jìn)給軸的應(yīng)用范圍，使進(jìn)給軸能發(fā)揮更多的作用，實(shí)現(xiàn)一些系統(tǒng)本身不具備的功能，以滿足機(jī)床的使用。