在數(shù)控車(chē)床的數(shù)控系統(tǒng)中,CNC和PLC在邏輯上是相互獨(dú)立的功能單元。其信息交換是以PLC為中心,在CNC、PLC和數(shù)控機(jī)床之間進(jìn)行信息傳遞。CNC將各種功能代碼M、S、T的信息,手動(dòng)/自動(dòng)方式信息,各種使能信息等發(fā)給PLC。而PLC將M、S、T功能的應(yīng)答信號(hào)和各坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)機(jī)床參考點(diǎn)的信息等發(fā)給CNC。PLC又將控制機(jī)床的執(zhí)行元件以及各種狀態(tài)指示和故障診斷報(bào)警等信息發(fā)給機(jī)床。而機(jī)床將操縱面板上各開(kāi)關(guān)、按鈕等信號(hào)以及各運(yùn)動(dòng)部件的限位信息等發(fā)送給PLC。
一、外置式PLC信息交換
外置式PLC是一個(gè)通用型PLC,它完全獨(dú)立于CNC裝置,具備完善的硬件和軟件,能夠獨(dú)立地完成邏輯順序控制任務(wù)。CNC和PLC都有自己的開(kāi)關(guān)量I/0接口電路,PLC的I/0點(diǎn)數(shù)和功能可根據(jù)數(shù)控機(jī)床輔助動(dòng)作的復(fù)雜程度而定。
在對(duì)某企業(yè)所使用的CK6150數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)置換時(shí),采用原有FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)加外置西門(mén)子S7-200型PLC的維修方案。PLC采用CPU226(24V直流輸/16繼電器輸出)為主單元,擴(kuò)展EM221(8進(jìn))直流24V輸進(jìn)單元和EM222(8)繼電器輸出單元組成56點(diǎn)的可編程控制器。PLC輸出分別用于控制主軸變速、冷卻油泵、刀架電機(jī)、潤(rùn)滑電機(jī)、液壓卡盤(pán)、液壓尾座以及產(chǎn)生各種控制指示等功能。
二、內(nèi)置式PLC信息交換
內(nèi)裝型PLC也稱(chēng)為內(nèi)置型PLC,其全部功能置于CNC內(nèi)部,與CNC集成于一體。PLC的硬件和軟件作為CNC的基本功能同一設(shè)計(jì),其性能指標(biāo)也由CNC系統(tǒng)來(lái)確定。PLC與CNC其他裝置之間的信號(hào)傳遞在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行,PLC開(kāi)關(guān)量的輸出通過(guò)CNC的I/0電路完成。
PLC既可與CNC之間共用CPU,也可分別設(shè)置專(zhuān)用的CPU。共用CPU固然可以充分利用CNC裝置中微處理器的資源,但是當(dāng)PLC的I/0點(diǎn)數(shù)太多時(shí),會(huì)影響到CNC功能的處理速度,一般用于中低檔的數(shù)控系統(tǒng)。采用專(zhuān)用CPU來(lái)完成PLC的功能,速度快,用于規(guī)模大、邏輯復(fù)雜、動(dòng)作速度要求高的數(shù)控系統(tǒng)中。
由于內(nèi)置型PLC與CNC采用內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)來(lái)處理信息,使得數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng),外部接線(xiàn)簡(jiǎn)單,可靠性高。
三、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的PLC
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)戒速發(fā)展,大量先進(jìn)的高性能計(jì)算機(jī)被直接用作數(shù)控系統(tǒng)的控制器?;诟咝阅墚a(chǎn)業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)為核心的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)成為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。在保存?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了更多的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他功能。其PLC常采用內(nèi)置軟PLC形式,PLC程序的開(kāi)發(fā)一般使用高級(jí)語(yǔ)言。
數(shù)控系統(tǒng)在初始化時(shí)按照“plc.h”頭文件的約定,在存儲(chǔ)區(qū)專(zhuān)門(mén)為PLC定義了由NC向PLC傳遞的內(nèi)部輸進(jìn)只讀狀態(tài)變量,以及由PLC發(fā)向NC的內(nèi)部輸出變量。這些狀態(tài)變量是NC模塊在運(yùn)行過(guò)程中保存的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài),這些數(shù)據(jù)可以供NC模塊在運(yùn)行過(guò)程中使用和修改,假如PLC模塊在運(yùn)行中需要調(diào)用這些執(zhí)行變量,則以只讀方式進(jìn)行。
狀態(tài)變量的存取格式在數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)約定,編寫(xiě)PLC程序時(shí)應(yīng)按照約定格式進(jìn)行。由于采用高級(jí)語(yǔ)言編程,與傳統(tǒng)的梯形圖等編程方法相比固然增加了編程的復(fù)雜性,但是編程的靈活性大大增加,而且使得系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大。在編制PLC控制程序時(shí)需仔細(xì)閱讀數(shù)控系統(tǒng)關(guān)于PLC的具體說(shuō)明。