第七章數(shù)控系統(tǒng)中的PLC控制PLC的組成、分類及工作過程；PLC與CNC、MT之間的信息交換；PLC控制功能（M、S、T）的實現(xiàn)方法；PLC在數(shù)控機床主軸運動、潤滑系統(tǒng)、自動換刀等方面的具體應用。

第一節(jié)概述PLC-通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。數(shù)控系統(tǒng)內部信息流大致分為兩類：一是控制機床坐標軸運動的連續(xù)數(shù)字信息；一是通過PLC控制的輔助功能（M、S、T等）信息。(哪些信息？)

一、PLC的結構、特點及其工作過程（一）PLC的基本結構1．

CPU（完成動作和速度要求不太快的控制）2．存儲器（RAM/ROM）（用戶程序、工作數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序）3．輸入/輸出單元（I/O）4．編程器（在線、離線）5．電源模塊（供CPU、編程器、接口板）6．外部設備內部采用總線結構第二節(jié)數(shù)控系統(tǒng)中的PLC（二）PLC的特點1．可靠性高2．與現(xiàn)場信號直接連接

(輸入、輸出)3．編程簡單4．靈活性好5．安裝簡單維修方便6．網(wǎng)絡通信（三）工作過程1）按下PB1，X4012）Y430通電；3）Y430閉合，指示燈亮；4）PB1被放開時，X401斷開，Y430仍保持接通，因為Y430的觸點接通后，其中的一個觸點起到了自鎖作用；5）當行程開關LS1被壓下時，X403的線圈接通，X403的常閉觸點斷開，Y430的線圈斷電，指示燈滅，Y430的自鎖功能復位。6）PB1被按下的同時，X401的另一個常開觸點接通另一個梯級，這時若觸點M100也處于閉合狀態(tài)，定時器通電，到達定時器設定的時間后，定時器斷開。二、數(shù)控系統(tǒng)中的PLC分類1．內裝型PLC—指PLC內置于CNC裝置內，從屬于CNC裝置，與CNC裝置集于一體。

2．獨立型PLC獨立型PLC是完全獨立于CNC裝置、具有完備的硬件和軟件功能、能夠獨立完成CNC系統(tǒng)規(guī)定控制任務的裝置。

第三節(jié)數(shù)控系統(tǒng)中PLC的信息交換PLC、CNC和MT之間的信息交換包括四個部分。1．CNC傳送給PLC2．PLC傳送給CNC3．PLC傳送給MT

4．MT傳送給PLC

CNC與PLC之間的信息交換是CNC將所需執(zhí)行的M、S、T功能代碼送到PLC，由PLC控制完成相應的動作。然后再由PLC送給CNC完成信號FIN。1）PLC的輸入PLC共有104個輸入信號，其中41個外部輸入信號—I1～I41，機床上的有關輸入信號。另外63個內部邏輯輸入信號，由CNC傳送給PLC—I42～I104。

2）PLC的輸出PLC共有64個輸出信號，其中24個外部輸出信號通過I/O1輸出，其編號為O1～O24，它們主要是給機床輸入各種開關信號。另外40個內部邏輯輸出信號通過內部存儲器由PLC傳送給CNC，其編號為O25～O64。

第四節(jié)數(shù)控系統(tǒng)中的PLC控制功能實現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)中，機床離散信息的控制主要是M、S、T功能代碼，通過PLC輸入/輸出接口，來協(xié)調刀具軌跡和機床順序動作的控制。1．M功能的實現(xiàn)段前輔助功能（I），如M03、M04、M07等。段后輔助功能（A），如M02、M05、M09等。只在本程序段中起作用，對其它程序段不起作用（C），如M06等。輔助功能動作類型的不同，在譯碼后的處理方法也不同。輔助功能的有關編碼信息通過PLC輸入接口傳送到相應寄存器中，供PLC的邏輯處理軟件掃描采樣，并輸出處理結果，通過輸出接口來控制有關執(zhí)行元件。

2．S功能的實現(xiàn)—用S4位代碼來編程S4位代碼編程是指用S后跟4位十進制數(shù)字來直接指定主軸轉速，如S1200表示主軸轉速為1200r/min，為了提高主軸轉速的穩(wěn)定性，保證低速切削時有足夠的轉矩，有些數(shù)控系統(tǒng)以600r/min為標準，增設了一級齒輪變速，并通過輔助功能代碼來進行換檔。

3．T功能的實現(xiàn)根據(jù)T代碼通過PLC可以實現(xiàn)數(shù)控機床的自動換刀及刀庫管理，即根據(jù)刀具和刀具座的編號，可以方便可靠地進行選刀和換刀控制。換刀功能分為固定存取和隨機存取換刀控制。

一、典型PLC介紹FANUC系列的PLC中，有基本指令和功能指令兩種，不同型號，其功能指令的數(shù)量有所不同，除此之外，指令系統(tǒng)完全相同。在基本指令和功能指令執(zhí)行中，PLC用一個堆棧寄存器暫存邏輯操作的中間結果，堆棧寄存器有9位。第五節(jié)

數(shù)控系統(tǒng)中的PLC應用實例1．基本指令—共12條序號指令處理內容1RD讀指令信號的狀態(tài)，并寫入ST0中。在一個梯級開始的節(jié)點是常開節(jié)點時使用2RD.NOT將信號的“非”狀態(tài)讀出，送入ST0中，在一個梯級開始的節(jié)點是常閉點時使用3WRT輸出運算結果（ST0的狀態(tài)）到指定地址4WRT.NOT輸出運算結果（ST0的狀態(tài)）的“非”狀態(tài)到指定地址5AND將ST0的狀態(tài)與指定地址的信號狀態(tài)相“與”后，再置于ST0中6AND.NOT將ST0的狀態(tài)與指定的信號的“非”狀態(tài)相“與”后，再置于ST0中7OR將指定地址的狀態(tài)與ST0相“或‘后，再置于ST08OR.NOT將地址的“非”狀態(tài)與ST0相“或‘后，再置于ST09RD.STK堆棧寄存器左移一位，并把指定的地址的狀態(tài)置于ST010RD.NOT.STK堆棧寄存器左移一位，并把指定地址的狀態(tài)取“非”后再置于ST011AND.STK將ST0和ST1的內容執(zhí)行邏輯“與”，結果存于ST0，堆棧寄存器右移一位12OR.STK將ST0和ST1的內容執(zhí)行邏輯“或”，結果存于ST0，堆棧寄存器右移一位2．功能指令數(shù)控機床用的PLC指令必須滿足數(shù)控機床信息處理和動作順序控制的特殊要求，例如CNC輸出的M、S、T二進制代碼信號的譯碼（DEC）；加工零件的計數(shù)（CTR）；機械運動狀態(tài)或液壓系統(tǒng)動作狀態(tài)的延時（TMR）確認；刀庫、分度工作臺沿最短路徑旋轉和現(xiàn)在位置至目標位置步數(shù)的計算（ROT）；換刀時數(shù)據(jù)檢索（DSCH）和數(shù)據(jù)變址傳送指令（XMOV）等。

二、PLC應用實例1．主軸運動的控制HS.M 手動操作開關AS.M 自動操作開關CW.M 主軸正轉按鈕CCW.M 主軸反轉按鈕OFF.M 主軸停轉按鈕SPLGEAR 齒輪低速換檔到位行程開關SPHGEAR 齒輪高速換檔到位行程開關LEGAR 手動低速換檔到位開關HEGAR 手動高速換檔到位開關程序中應用了譯碼和延時2個功能指令，所涉及到的M功能是：M03 主軸正轉M04 主軸反轉M05 主軸停轉M41 主軸齒輪換低速檔M42 主軸齒輪換高速檔2.潤滑系統(tǒng)自動控制某數(shù)控機床潤滑系統(tǒng)的電氣控制原理圖如圖7-24所示3．自動換刀控制在具有自動換刀功能的數(shù)控機床上，刀庫選刀控制（T指令）和刀具交換控制（M06指令）是PLC控制的重要組成部分。目前，自動換刀一般有兩種方式：一是刀套編碼方式的固定選刀；二是隨機選刀。1）刀套編碼方式刀套編碼方式是通過對刀庫中的刀套進行編碼，并將與刀套編碼相對應的刀具放入指定的刀套中，然后根據(jù)刀套的編碼選取刀具的方式。如圖7-27所示為刀套編碼選刀控制。圖7-27刀套編碼選刀控制2）隨機換刀在隨機換刀方式中，刀庫中的刀具能與主軸中的刀具任意地直接交換。要實現(xiàn)這種控制需要在PLC內部設置一個模擬刀庫的數(shù)據(jù)表，其長度和表內設置的數(shù)據(jù)與刀庫的容量和刀具號相對應。在FANUCPLC中，應用數(shù)據(jù)檢索功能