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1、143 模块三模块三数控系统数控系统 PLCPLC 编程编程 项目五项目五认识数控机床用认识数控机床用 PLCPLC 一、一、PLCPLC 基本结构基本结构 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。 顺序控制主要指以顺序控制主要指以 CNCCNC 内部和机床各行程开关内部和机床各行程开关、传感器传感器、按钮按钮、继电器等的开关量信号继电器等的开关量信号 状态为条件状态为条件， 并按
2、照预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停并按照预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、 刀具的转换刀具的转换、 工件的夹紧松开工件的夹紧松开、 液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。 与与“数字控制数字控制”比较比较， “顺序控制顺序控制”的信息主要是开关量信号的信息主要是开关量信号。 PLCPLC 控制的范围包括全控制的范围包括全 部顺序控制和简单的数字控制（如：轴点动部顺序控制和简单的数字控制（如：轴点动） 。 HNC-8HNC-8 型数控系统型数控系统 PMCPMC 采用内置式软采用内置式软 PLCPLC 实现对机床的顺序控制。实现对机床的顺序控制。PL
3、CPLC 用户程序是用户用户程序是用户 根据机床实际控制需要根据机床实际控制需要，用用 PLCPLC 程序语言梯形图进行编制的程序语言梯形图进行编制的。HNC-8HNC-8 型数控系统型数控系统 PLCPLC 用户程用户程 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- -【LADDERLADDER】 专用软件进行编辑专用软件进行编辑。 通过编译将通过编译将 PLCPLC 用户程序翻译成数控系统能接受的文件用户程序翻译成数控系统能接受的文件， 数控系统进行数控系统进行 正常调用执行。正常调用执行。 图图
4、 3-13-1 梯形图运行监控与在线编辑修改梯形图运行监控与在线编辑修改 图图 3-23-2 计算机用华中数控梯形图计算机用华中数控梯形图- -【LADDERLADDER】专用软件】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 形形，梯形图的编辑就是根据机床实际控制要求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，进行机床顺序控制的梯形图设
5、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。形图形中置于最右边。但同一个输出不可重复。 图图 3-33-3 HNC-8HNC-8 型数控系统型数控系统 PLCPLC 梯形图结构梯形图结构 二、二、PLCPLC 工作原理工作原理 图图 3-43
6、-4 数控系统梯形图寄存器数控系统梯形图寄存器 145 图图 3-53-5 PLCPLC 接口信号接口信号 PLCPLC 接口信号负责组织接口信号负责组织 PLCPLC 和和 NCNC 之间的信息交换，如图之间的信息交换，如图 3-53-5。 X X 寄存器寄存器: :机床到机床到 PLCPLC 的输入信号。的输入信号。 Y Y 寄存器寄存器:PLC:PLC 到机床的输出信号。到机床的输出信号。 R R 寄存器寄存器:PLC:PLC 内部中间寄存器。内部中间寄存器。 G G 寄存器寄存器:PLC:PLC 和轴设备到和轴设备到 NCNC 的输入信号。的输入信号。 F F 寄存器寄存器:NC:NC
7、 到到 PLCPLC 和轴设备的输出信号。和轴设备的输出信号。 B B 寄存器为断电保存寄存器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变化。断电保存寄存器也可作为 PLCPLC 参数使用，用户可自定义每项参数的用途。参数使用，用户可自定义每项参数的用途。 P P 寄存器：用户参数寄存器，作为寄存器：用户参数寄存器，作为 PLCPLC 参数使用，用户可自定义每项参数的用途参数使用，用户可自定义每项参数的用途。 HNC-8HNC-8 型数控系统梯型图型数控系统梯型图 PLCPLC 采用循环扫描
8、的方式，在程序开始执行的时候，第一采用循环扫描的方式，在程序开始执行的时候，第一 次上电或重新载入次上电或重新载入 PLCPLC 会运行一次初始化会运行一次初始化， 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然后开始顺序调用用户程序 PLC1PLC1 及及 PLC2PLC2，当一个扫描周期完成的时候所有的结果都被，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传送到输出映象寄存器用以控制 PLCPLC 的实际输出，如此循环往复。的实际输出，如此循环往复。 146 三、三、HNC-8HNC-8 型数控系统型数控系
9、统 PLCPLC 规格规格 表表 3-13-1 HNC-8HNC-8 型数控系统型数控系统 PLCPLC 基本规格基本规格 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、四、PLCPLC 程序结构及工作过程程序结构及工作过程 数控系统先将数控系统先将 PLCPLC 程序转换成某种格式，程序转换成某种格式，CPUCPU 即可对其进行译码和运算处理。即可对其进行译码和运算处理。CPUCPU 高速高速 读出存储在存储器中的每条指令读出存储在存储器中的每条指令， 通过算术
10、运算来执行程序通过算术运算来执行程序。 顺序程序的编制由编制梯形图顺序程序的编制由编制梯形图 以及其它以及其它 PLCPLC 标准语言开始的，所谓梯形图可理解为标准语言开始的，所谓梯形图可理解为 CPUCPU 中算术运算的执行顺序。中算术运算的执行顺序。 上述过程由上述过程由 PLCPLC 编程软件完成，编程软件完成，PLCPLC 编程软件的作用就是编制顺序程序。编程软件的作用就是编制顺序程序。 1 1、PLCPLC 梯形图结构要素梯形图结构要素 图图 3-63-6 PLCPLC 梯形图结构要素梯形图结构要素 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
11、的横线为梯级，每个梯级又由一行或数行构成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、常闭每行由触点（常开、常闭） 、继电器线圈、功能指令模块等构成。、继电器线圈、功能指令模块等构成。 2 2、PLCPLC 程序结构及执行过程程序结构及执行过程 图图 3-73-7 使用子程序时顺序程序的构成使用子程序时顺序程序的构成 PLCPLC 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。成。 （1 1）初始化程序：初始化程序部分只在系统启动或重新载入）初始
12、化程序：初始化程序部分只在系统启动或重新载入 PLCPLC 时执行一次。完成系统时执行一次。完成系统 上电时的初始设定上电时的初始设定，如如 MCPMCP 所需初始点灯所需初始点灯、进给轴的初始选择进给轴的初始选择、面板使能等面板使能等。初始化程序部初始化程序部 分以分以 iENDiEND 功能符号结束。功能符号结束。 （2 2）第一级程序第一级程序：第一级程序又叫快速第一级程序又叫快速 PLCPLC，每每 1ms1ms （由参数插补周期决定由参数插补周期决定）执行一次执行一次， 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、伺服报警用于处理紧急信号，如数据看门狗、急停
13、、手持设定、各轴超程、返回参考点、伺服报警、 总线断线等信号。总线断线等信号。PLCPLC 一级程序部分以一级程序部分以 1END1END 功能符号结束。如果第一级程序较长，那么总功能符号结束。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。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 3）第二级程序：第二级程序又称为慢速）第二级程序：第二级程序又称为慢速 PLCPLC，第二级程序每，第二级程序每 n n msms 执行一次。执行一次。n n 为第二为第二 级程序的分割数。程序执行时，第二级程序将被自动分割。级程序的分割数。程序执行时，
14、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。当分割数为第二级程序的分割是为了执行第一级程序。当分割数为 n n 时，程序的执行过程如时，程序的执行过程如 3-3-8 8 图所示。图所示。 图图 3-83-8 第二级程序分割执行过程第二级程序分割执行过程 当最后当最后（分割数为分割数为 n n）的第二级程序部分执行完后的第二级程序部分执行完后，程序又从头开始执行程序又从头开始执行。这样当分割这样当分割 数为数为 n n 时，一个循环的执行时间为时，一个循环的执行时间为 n n msms（1ms*n1ms*n） 。第一级程序每。第一级程序每 1ms1ms 执行一次，第二级程执行
15、一次，第二级程 序每序每 n*1msn*1ms 执行一次执行一次。 如果第一级程序的步数增加如果第一级程序的步数增加， 那么在那么在 1ms1ms 内第二级程序动作的步数就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。要相应减少，因此，分割数就要变多，整个程序处理时间变长。 第二级程序部分以第二级程序部分以 2END2END 功能符号结束。功能符号结束。 （4 4）PLCPLC 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
16、应编得尽可能地短。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第一级程序执行周期 （PLC1PLC1） ：由参数：由参数“插补周期插补周期”设定。一般为设定。一般为 1ms1ms。 第二级程序执行周期第二级程序执行周期 （PLC2PLC2） ：plc1_time*plc2_lines/plc2_Nvalueplc1_time*plc2_lines/plc2_Nvalue a)a) plc1_time:PLC1plc1_time:PLC1 的执行周期的执行周期 b)b) plc2_lines:plc2_lines:梯图生成的语句表中梯图生成的语句表中 plc2plc2 包含的行数包含的行数 c)c) plc2_Nvalue:PLC2plc2_Nvalue:PLC2 周期执行语句数（系统周期执行语句数（系统 NCNC 参数参数 000002000002） ，一般为，一般为 20020
