數(shù)控原理與系統(tǒng)-第6章課件-PMC

數(shù)控原理與系統(tǒng)

第6章可編程機床控制器6.1概述6.2數(shù)控機床用可編程控制器6.3PMC的梯形圖6.4PMC的常用指令6.5梯形圖的應(yīng)用設(shè)計

第6章可編程機床控制器

6.1概述6.1.1可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展

可編程控制器是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置,PLC與CAD/CAM和工業(yè)機器人已成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的三大支柱。

1．可編程控制器的基本概念

可編程控制器(ProgrammableController)簡稱PC,個人計算機(PersonalComputer)也稱PC，為了避免混淆，人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC(ProgrammablelogicController)，本書也采用PLC作為可編程控制器的簡稱，將PLC應(yīng)用于數(shù)控機床的控制時，有的廠家將其稱作PMC。第6章可編程機床控制器

6.1概述國際電工委員會(InternationalElectricalCommittee)在1987年頒布的PLC標準草案中對PLC作了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！倍x：第6章可編程機床控制器

6.1概述2．可編程控制器的發(fā)展公認的世界第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制的；早期的PLC由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能；20世紀70年代初微處理器出現(xiàn)并引入，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理、等功能,成為真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置；為了方便熟悉繼電接觸控制系統(tǒng)的電氣工程技術(shù)人員使用，PLC采用了和繼電接觸器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算的計算機存儲元件都以繼電器命名。人們稱PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物；20世紀80年代初，PLC在先進工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應(yīng)用20世紀末期，PLC的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要第6章可編程機床控制器

6.1概述3．可編程控制器的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強（2）配套齊全，功能完善，適用性強（3）易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（4）系統(tǒng)設(shè)計周期短，維護方便，改造容易（5）體積小，重量輕，能耗低4．可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域（1）開關(guān)量的邏輯控制（2）模擬量控制（3）運動控制（4）過程控制（5）數(shù)據(jù)處理（6）通信及聯(lián)網(wǎng)第6章可編程機床控制器

6.1概述6.1.2可編程控制器的原理與工作過程1．可編程控制器的硬件組成可編程控制器雖然外觀各異，但其硬件結(jié)構(gòu)大體相同。主要由中央處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入輸出器件(I/O接口)、電源及編程設(shè)備幾大部分構(gòu)成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖6—1所示圖6-1PLC控制系統(tǒng)示意圖PLC電源單元編程器中央器處器輸入存口接理出輸口接模擬量輸入開關(guān)量輸入其它輸入電磁閥接觸器其它執(zhí)行裝置儲PLC的基本結(jié)構(gòu)第6章可編程機床控制器

6.1概述2．可編程控制器的軟件

PLC要在上述硬件環(huán)境下運行，還需有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)支持，PLC的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件兩大部分。至今為止還沒有一種能適合于各種可編程序控制器的通用編程語言，由國際電工委員會(IEC)1994年5月在PLC標準中推薦的五種編程語言的表達方式如下：(1)梯形圖(Ladderdiagram)(2)指令表(Instructionlist)(3)順序功能圖(Sequentialfunctionchart)(4)功能塊圖(Functionblockdiagram)(5)結(jié)構(gòu)文本(Structuredtext)第6章可編程機床控制器

6.1概述3．可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理與計算機的工作原理基本上是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但個人計算機與PLC的工作方式有所不同：計算機一般采用等待命令的工作方式。如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式。當鍵盤有鍵按下或I/O口有信號時則中斷轉(zhuǎn)人相應(yīng)的子程序。PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是以循環(huán)掃描方式完成的。第6章可編程機床控制器

6.1概述(1)可編程控制器的分時處理及掃描工作方式PLC系統(tǒng)正常工作時要完成的任務(wù)有：①計算機內(nèi)部各工作單元的調(diào)度、監(jiān)控。②計算機與外部設(shè)備間的通訊。③用戶程序所要完成的工作。這些工作都是分時完成的。每項工作又都包含著許多具體的工作，以用戶程序的完成來說又可分為以下三個階段：第6章可編程機床控制器

6.1概述1）輸入處理階段也稱輸入采樣階段。在這個階段中，可編程序控制器讀入輸入口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入數(shù)據(jù)暫存區(qū)中。在執(zhí)行程序過程中，即使輸入口狀態(tài)有變化，輸入數(shù)據(jù)暫存區(qū)中的內(nèi)容也不變，直到下一個周期的輸入處理階段，才讀入這種變化。2）程序執(zhí)行階段在這個階段中，可編程控制器根據(jù)本次讀入的輸入數(shù)據(jù)，依用戶程序的順序逐條執(zhí)行戶程序。執(zhí)行的結(jié)果均存儲在輸出狀態(tài)暫存區(qū)中。3）輸出處理階段也叫輸出刷新階段。這是一個程序執(zhí)行周期的最后階段?？删幊炭刂破鲗⒈敬斡脩舫绦虻膱?zhí)行結(jié)果一次性地從輸出狀態(tài)暫存區(qū)送到各個輸出口，對輸出狀態(tài)進行刷新。

這三個階段也是分時完成的。為了連續(xù)地完成PLC所承擔的工作，系統(tǒng)必須周而復始地依一定的順序完成這一系列的具體工作。這種工作方式叫做循環(huán)掃描工作方式。第6章可編程機床控制器

6.1概述(2)PLC的掃描周期及其兩種工作狀態(tài)

PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行(RUN)狀態(tài)與停止(STOP)狀態(tài)。運行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)停止狀態(tài)一般用于程序的編制與修改圖6-3給出了運行和停止兩種狀態(tài)

PLC在RUN工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次圖6-3所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1～100ms。

第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器6.2.1PMC的類型數(shù)控機床CNC系統(tǒng)內(nèi)部處理的信息大致可分為兩大類。一類是圍繞著數(shù)控系統(tǒng)如何對刀具軌跡進行控制，即通過插補運算、位置控制、速度控制等單元對機床各坐標軸的運動進行控制，以控制刀具走出零件輪廓軌跡。這種控制坐標軸運動的連續(xù)數(shù)字量信息主要由CNC系統(tǒng)本身去完成，我們稱這一部分為“數(shù)字控制”。然而，要完成機床加工過程的自動控制，僅有上述的數(shù)字控制部分還不夠。另一類為刀具更換、主軸啟停、換向變速、零件裝卸、液壓、冷卻、潤滑等輔助機械動作進行控制的離散開關(guān)量信息。這一類輔助機械動作一般是順序執(zhí)行的，所以我們稱這一部分控制為“順序控制”。完成順序控制功能的裝置稱為順序控制裝置，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)都必不可少地采用PLC作為順序控制裝置。它接收以二—十進制代碼表示的S、T、M等機械順序動作信息，經(jīng)過信號處理，使執(zhí)行環(huán)節(jié)作相應(yīng)的開關(guān)動作。數(shù)控機床中為什么要有PLC？順序程序的編制流程數(shù)控系統(tǒng)PMC程序的作用？對機床控制面板的各個按鍵、旋鈕輸入信號進行編譯處理，以控制數(shù)控系統(tǒng)運行狀態(tài)。對輔助功能指令（M、S、T）的譯碼，對輔助功能的接口信號進行譯碼處理，將它轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制指令，通過與其它狀態(tài)的邏輯運算控制機床的運行。如刀具交換、冷卻啟停、工作臺交換等。機床外部輸入輸出信號的控制，將機床側(cè)的各類開關(guān)信號送入PLC，經(jīng)邏輯運算后，將運算結(jié)果送入到輸出口，控制機床側(cè)的動作，如：液壓系統(tǒng)的啟停、刀庫（或轉(zhuǎn)塔）、機械手、工作臺交換機構(gòu)等的控制。伺服控制，控制主軸和伺服進給驅(qū)動裝置的使能信號，以滿足伺服驅(qū)動的條件，控制機床的運行。編輯狀態(tài)(EDIT)：在此狀態(tài)下，編輯存儲到CNC內(nèi)存中的加工程序文件。存儲運行狀態(tài)（MEM）:在此狀態(tài)下，系統(tǒng)運行的加工程序為系統(tǒng)存儲器內(nèi)的程序。手動數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)（MDI）：在此狀態(tài)下，通過MDI面板可以編制最多10行的程序并被執(zhí)行，程序格式和通常程序一樣。手輪進給狀態(tài)（HND）：在此狀態(tài)下，刀具可以通過旋轉(zhuǎn)機床操作面板上的手搖脈沖發(fā)生器微量移動。手動連續(xù)進給狀態(tài)（JOG）：在此狀態(tài)下，持續(xù)按下操作面板上的進給軸及其方向選擇開關(guān)，會使刀具沿著軸的所選方向連續(xù)移動。機床返回參考點（REF）：在此狀態(tài)下，可以實現(xiàn)手動返回機床參考點的操作。通過返回機床參考點操作，CNC系統(tǒng)確定機床零點的位置。

DNC狀態(tài)（RMT）：在此狀態(tài)下，可以通過閱讀機（加工紙帶程序）或RS-232通信口與計算機進行通信，實現(xiàn)數(shù)控機床的在線加工。作用1：對機床控制面板各個按鍵、旋鈕輸入信號進行編譯處理以控制數(shù)控系統(tǒng)運行狀態(tài)。例：數(shù)控機床工作狀態(tài)開關(guān)PＭC控制

系統(tǒng)工作狀態(tài)與接口和信號的對應(yīng)關(guān)系列表工作狀態(tài)信號狀態(tài)ZRNDNC1MD4MD2MD1接口地址G43.7G43.5G43.2G43.1G43.0編輯EDIT--011自動運行AUTO(MEM)-0001手動數(shù)據(jù)輸入MDI--000手輪HND--100手動連續(xù)近給JOG0-101返回參考點REF(ZRN)1-101DNC運行RMT-1001表中，1為信號接通，0為斷開,-為無關(guān)0，1都無效2）輸入/輸出地址分配：數(shù)控機床狀態(tài)開關(guān)信號的輸入/輸出地址是由數(shù)控系統(tǒng)的I/OLINK模塊進行分配的。編輯狀態(tài)：輸入信號（面板操作開關(guān)）地址為X4.1，輸出信號（指示燈）地址為y4.1。自動運行：輸入信號（面板操作開關(guān)）地址為X4.0，輸出信號（指示燈）地址為y4.0。遠程運行：輸入信號（面板操作開關(guān)）地址為X4.3，輸出信號（指示燈）地址為Ｙ4.3。手輪進給：輸入信號（面板操作開關(guān)）地址為X6.7，輸出信號（指示燈）地址為y6.7.手動數(shù)據(jù)輸入：輸入信號（面板操作開關(guān)）地址為X4.2，輸出信號（指示燈）地址為y4.2。手動連續(xù)進給：輸入信號(面板操作開關(guān))地址為X6.5，輸出信號（指示燈）地址為y6.5。返回參考點：輸入信號（面板操作開關(guān)）地址為X6.4，輸出信號（指示燈）地址為y6.4。信號F3.6表示系統(tǒng)處于編輯狀態(tài)；信號F3.5表示系統(tǒng)處于自動運行狀態(tài)；信號F3.3表示系統(tǒng)處于手動數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)；信號F3.4表示系統(tǒng)處于DNC狀態(tài)；信號F3.2表示系統(tǒng)處于手動連續(xù)進給狀態(tài)；信號F3.1表示系統(tǒng)處于手輪控制狀態(tài)；信號F4.5表示系統(tǒng)處于返回參考點狀態(tài)。狀態(tài)開關(guān)PMC控制梯形圖M00(程序停):中斷程序執(zhí)行的功能。程序段內(nèi)的動作完成后，主軸及冷卻停止。這以前的狀態(tài)信息被保護，按循環(huán)起動按鈕時可重新起動程序運行。M01(程序選擇停):只要操作者接通機床操作面板上的選擇停按鈕，就可進行與程序停相同的動作。選擇停按鈕斷開時，此指令被忽略。M02(程序結(jié)束):是指示加工程序結(jié)束指令。在完成該程序段的動作后，主軸及冷卻停止，控制裝置和機床復位。

M30(程序結(jié)束):是指示加工程序結(jié)束指令。在完成該程序段的動作后，主軸及冷卻停止，控制裝置和機床復位。程序自動回到程序的頭。M03、M04、M05:主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)及主軸停止指令。M07、M08、M09:冷卻液1、2打開及冷卻液關(guān)指令。M98、M99:子程序調(diào)用及子程序結(jié)束指令。M19、M29:主軸定向停和剛性攻絲指令。作用2：對輔助功能指令（M、S、T）的譯碼例：數(shù)控機床輔助功能代碼（Ｍ代碼）PＭC控制系統(tǒng)M代碼控制時序圖輔助功能M代碼PMC控制以前學習的PLC和數(shù)控機床PMC的區(qū)別？顯示器用戶外部計算機

CNC裝置CNC

I/O接口電路機床操作面板強電電路行程開關(guān)、機床電氣等主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給電機主軸電機冷卻、潤滑液壓等輔助設(shè)備

PLC

I/O接口電路第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器PLC在CNC系統(tǒng)中是介于CNC裝置與機床之間的中間環(huán)節(jié)。它根據(jù)輸入的離散開關(guān)量信息，在內(nèi)部進行邏輯運算，并完成輸出功能。CNC系統(tǒng)中用PLC實現(xiàn)控制的類型可分為內(nèi)裝型和獨立型兩類。(1)獨立型PLC(stand-alone-type)獨立型PLC實際上是通用型PLC，它完全獨立于CNC裝置，具有完備的硬件和軟件，能夠獨立完成CNC系統(tǒng)所要求的控制任務(wù)。獨立型PLC與數(shù)控機床之間的關(guān)系如圖6-4所示。早期國產(chǎn)的NC系統(tǒng)，在不具備內(nèi)裝PLC的情況下，采用獨立型PLC。獨立型PLC的特點是：可根據(jù)數(shù)控機床對控制功能的要求靈活選購或自行開發(fā)。有自己的I／O接口電路，PLC與CNC裝置、PLC與機床側(cè)的連接都通過I／0接口電路連接。PLC本身采用模塊化結(jié)構(gòu)，裝在插板式籠箱內(nèi)，I／O點數(shù)可通過I／O模塊或插板的增減靈活配置?？梢詳U大CNC的控制功能，可以形成兩個以上的附加軸控制。在性能／價格比上不如內(nèi)裝型PLC。第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器(2)內(nèi)裝型PLC(built-in-type)

內(nèi)裝型PLC是指PLC內(nèi)含在CNC裝置內(nèi)，從屬于CNC裝置，并與CNC裝置集于一體，如圖6-5所示。由于PLC的硬件和軟件都被作為CNC系統(tǒng)的基本功能而統(tǒng)一設(shè)計，其性能指標也由CNC系統(tǒng)來確定。內(nèi)裝型PLC與所從屬的CNC裝置之間的信號傳送均在PLC內(nèi)部進行，并且內(nèi)裝型PLC一般也不單獨配置I/O接口，而是通過CNC裝置本身的I/O電路完成輸入/輸出功能。這樣內(nèi)裝型PLC的硬件電路既可以單獨設(shè)計在其本身的印刷電路板內(nèi)，也可安排在CNC裝置的某一塊電路板中(如有的數(shù)控系統(tǒng)將內(nèi)裝型PLC電路設(shè)計在CNC裝置的CPU板上)。內(nèi)裝型PLC既可以與CNC共用一個CPU，也可以為PLC設(shè)置專用的CPU。前者可更充分地利用CNC裝置中微處理器的余力來完成PLC功能，并且使用元器件較少，但I/O點數(shù)不可能太多，規(guī)模也有限，一般適用于PLC功能相對簡單的場合。后者由于有自己的CPU專門負責PLC的功能，能力較強，適合于規(guī)模較大、邏輯復雜、動作速度要求較快出控制場合。顯示器輸入/輸出設(shè)備外部計算機CNC裝置CNCPLC

I/O接口電路機床操作面板強電電路、行程開關(guān)、機床電氣等主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給電機主軸電機冷卻、潤滑液壓等輔助設(shè)備圖6-5內(nèi)裝型PLC的CNC系統(tǒng)框圖S

M,T顯示器用戶外部計算機

CNC裝置CNC

I/O接口電路機床操作面板強電電路行程開關(guān)、機床電氣等主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給電機主軸電機冷卻、潤滑液壓等輔助設(shè)備圖6-4獨立型PLC的CNC系統(tǒng)框圖

PLC

I/O接口電路第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器現(xiàn)在的CNC系統(tǒng)一般都具有內(nèi)裝型PLC。本章以FANUC0i系統(tǒng)的PLC—PMCSax型號來介紹數(shù)控機床可編程序控制器的控制信號、編程指令及控制應(yīng)用。不同的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，其內(nèi)裝型的PLC所使用的編程語言、信號定義是不同的。FANUC公司所用的編程語言是梯形圖，本章主要介紹該梯形圖的編程指令及其應(yīng)用。因FANUC公司將其CNC系統(tǒng)內(nèi)裝的PLC稱為PMC，故以后的介紹沿用這一稱謂。第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器6.2.2PMC的控制對象1．PMC的控制信號PMC的控制信號來自兩個部分，一個是機床MT側(cè)，一個是NC側(cè)，如圖6-6所示（1）MT側(cè)的信號(X信號、Y信號)（2）NC側(cè)的信號(G信號、F信號)數(shù)控系統(tǒng)機床接收驅(qū)動負載電源公共端DI/DOGFXY*ESP,*DECx等保持型繼電器Counter(C)Timer(T)Keeprelay(K)Datatable(D)Variabletable(D)中間繼電器(R)第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器2．S、T、M功能的處理（1）S功能處理S功能主要完成對主軸轉(zhuǎn)速的控制，常用S2位或S4位代碼指定。所謂S2位代碼，是指用S代碼后跟隨2位十進制數(shù)字來指定主軸轉(zhuǎn)速。應(yīng)首先制定2位代碼與主軸轉(zhuǎn)速的對應(yīng)表，通過PMC處理可以比較容易地用S2位代碼指定主軸轉(zhuǎn)速。所謂S4位代碼，是指用S代碼后跟隨4位十進制數(shù)字，可直接指定主軸轉(zhuǎn)速。S4位代碼表示轉(zhuǎn)速的范圍為0～9999r/min,它的處理過程相對于S2代碼形式要簡單一些。CNC裝置送出S代碼(如四位代碼)進入PMC，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換(獨立型PMC)、限位控制和D/A變換，最后輸出給主軸電機伺服系統(tǒng)。其中限位控制是使當S代碼對應(yīng)的轉(zhuǎn)速大于規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速時，限定在最高轉(zhuǎn)速。當S代碼對應(yīng)的轉(zhuǎn)速小于規(guī)定的最低速度時，限定在最低轉(zhuǎn)速。為了提高主軸轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，增大轉(zhuǎn)矩，調(diào)整轉(zhuǎn)速范圍，還可增加1～2級機械變速檔,通過PMC的M代碼功能實現(xiàn)控制。第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器（2）T功能的實現(xiàn)T功能即為刀具功能，T代碼后跟隨2～5位數(shù)字表示要求的刀具號和刀具補償號。數(shù)控機床根據(jù)T代碼通過PLC可以管理刀庫，自動更換刀具。即根據(jù)刀具和刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選刀和換刀控制。根據(jù)取刀/換刀位置是否固定，可將換刀功能分為隨機存取換刀控制和固定存取換刀控制。在隨機存取換刀控制中，取刀和換刀與刀具座編號無關(guān)，換刀位置是隨機變動的。在執(zhí)行換刀的過程中，當取出所需的刀具后，刀庫不需轉(zhuǎn)動，而是在原地立即存入換下來的刀具，由數(shù)控系統(tǒng)記憶每把刀具在刀庫中的實際位置。這時取刀、換刀、存刀一次完成，縮短了換刀時間，提高了生產(chǎn)效率，但刀具的控制和管理要復雜一些。在固定存取換刀控制中，被取刀具和被換刀具的位置都是固定的，也就是說換下的刀具必須放回預先安排好的固定位置。顯然這種方法增加了換刀時間，但其控制要簡單些。第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器（3）M功能處理M功能也稱為輔助功能。PMC完成的M功能是很廣泛的，根據(jù)不同的M代碼，可控制主軸的正反轉(zhuǎn)及停止，主軸齒輪箱的變速，冷卻液的開、關(guān)，卡盤的夾緊和松開，以及自動換刀裝置機械手取刀、歸刀等運動。輔助功能的執(zhí)行條件是不完全相同的。有的輔助功能在經(jīng)過譯碼處理送到工作寄存器后就立即起作用，有些輔助功能要等到它們所在程序段中的坐標軸的運動完成之后才起作用，還有一些輔助功能一旦被編入執(zhí)行后便一直有效，直至被注銷或取代為止。根據(jù)這些輔助功能動作類型的不同，在譯碼后的處理方法也有所差異。6.2.3PMC的信號存儲器及地址PMC對機床側(cè)和NC側(cè)的輸入/輸出信號、內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、保持型繼電器PMC參數(shù)）和數(shù)據(jù)表進行分別存儲，共分為4個存儲器，如圖6-7所示。每個存儲器內(nèi)對不同的信號又用不同的地址加以區(qū)分。每個地址由地址號和位號（0～7）組成（對應(yīng)8個信號）。格式為：在地址號的開頭必須指定一個字母，4位數(shù)字的前零可省略，用來表示信號類型，可用字母及指令范圍地址表如表6-1所示。在功能指令中指定字節(jié)單位的地址時，小數(shù)點及位號可以省略，如X127。

第6章可編程機床控制器

6.2數(shù)控機床用可編程控制器數(shù)控機床PMC的參數(shù)有哪些？G\F信號是系統(tǒng)設(shè)定的，X\Y信號編程維修者自定義，G\F信號可查詢faunc地址說明書第6章可編程機床控制器

6.3PMC的梯形圖6.3.1梯形圖的結(jié)構(gòu)順序程序從梯形圖的開頭執(zhí)行直至梯形圖的結(jié)束，在程序執(zhí)行完后，再次從梯形圖的開頭執(zhí)行，因而稱作循環(huán)執(zhí)行。上升沿產(chǎn)生單脈沖的時序圖AABBCABC下降沿產(chǎn)生單脈沖的時序圖ABACBABC單信號接通斷開時序圖DCCDDCD

第6章可編程機床控制器

6.3PMC的梯形圖從梯形圖的開頭直至結(jié)束的執(zhí)行時間稱為循環(huán)處理時間，它取決于控制的規(guī)模（步數(shù)）和第一級程序的大小。處理周期越短，信號的響應(yīng)能力也越強。問題的產(chǎn)生：一般數(shù)控機床的PMC程序的處理時間為幾十毫秒至上百毫秒，對數(shù)控機床的絕大多數(shù)信號來說，這個速度已經(jīng)足夠了。但有些信號，尤其是脈沖信號，要求響應(yīng)的時間約20ms。解決方法：為適應(yīng)整機控制信號的不同響應(yīng)要求，PMC程序結(jié)構(gòu)通常分為兩部分，第一級程序和第二級程序，如圖6-10所示。第一級程序部分又稱高級程序；第二級程序部分又稱低級程序。第一級程序每8ms執(zhí)行一次。如果第一級程序較長，那么總的執(zhí)行時間（包括第二級程序）就會延長。因而編制第一級程序時，應(yīng)使其盡可能短（急停，限位）。PMC程序的結(jié)構(gòu)第6章可編程機床控制器

6.3PMC的梯形圖一級程序在每個8ms掃描周期時都先掃描執(zhí)行，然后8ms當中PMC掃描的剩余時間再掃描二級程序，如果二級程序在一個8ms中不能掃描完成，它會被分割成n段來執(zhí)行，在每個8ms執(zhí)行中執(zhí)行完一級程序的掃描后再順序執(zhí)行剩余的二級程序。在PMC-PA1/SA1/SA3中，8ms當中的1.25ms用于執(zhí)行第一級程序和第二級程序，剩余時間由NC使用。要點：為了減少PMC循環(huán)處理周期時間，建議在保證程序的邏輯正確性前提下，減少一級程序的同時，可以采用子程序的結(jié)構(gòu)處理。這樣既可以使程序結(jié)構(gòu)模塊化，便于調(diào)試和維修，也可以在某些功能的子程序不用時，減少循環(huán)處理時間。第6章可編程機床控制器

6.3PMC的梯形圖3．梯形圖程序使用子程序時順序程序的構(gòu)成子程序必須在第二級程序后指定，以SP開始，至SPE結(jié)束。整個子程序必須在順序程序結(jié)束指令END之前結(jié)束。子程序的構(gòu)成如圖6-12所示。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用PMC指令分為基本指令和功能指令兩種類型6.4.1PMC的基本指令RDRD.NOTWRTWRT.NOT其余基本指令參考《FANUCPMC梯形圖語言說明書》P57第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用6.4.2PMC的功能指令在數(shù)控機床順序控制程序編制時，對于譯碼，定時，計數(shù)，最短路徑方向選擇以及比較、檢索、轉(zhuǎn)移、代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)四則運算、信息顯示等功能，僅用一位操作的基本指令編程，實現(xiàn)起來將會很困難，程序會變得很龐大。因此，系統(tǒng)提供了具有專門控制功能的子程序，即功能指令來簡化編程，這些功能指令的使用，使順序程序的編制變得簡單方便。功能指令數(shù)量隨PMC的型號不同會有所增減，例如：PMCA、C、D有功能指令22種，PMCB有23種，PMCL有35種，PMCM有44種，而PMCSB7有70種。功能指令的功能在各PMC型號中是相同的。PA1、SA1、SA3的功能指令見表6-5。功能指令的作用？功能指令功能名用于梯形圖，命令名用于紙袋穿孔和程序顯示第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用1．功能指令通用格式及含義（1）格式：因為功能指令不能用繼電器信號表示，所以必須使用圖6-14所示的格式，格式中包括控制條件，指令，參數(shù)、W1。圖6-14所示的功能指令的代碼和運行結(jié)果狀態(tài)見表6-6。功能指令計算結(jié)果將設(shè)置在R9000到R9005（功能指令操作結(jié)果寄存器）中。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用（2）控制條件控制條件的數(shù)目和意義根據(jù)功能指令而變化?？刂茥l件輸入到寄存器中，如表6-6所示。輸入順序是固定的，不能改變或忽略。對于在控制條件中有RST的功能指令，RST享有最高優(yōu)先權(quán)，即RST=I，盡管ACT=0，RST動作也執(zhí)行。（3）指令輸出指令種類在表6-5中給出，編程器有功能指令TMR和DEC的專用鍵，分別通過T和D鍵輸入，其他功能指令通過S鍵和其后數(shù)據(jù)給定，當通過繼電器信號輸入指令時，使用軟鍵來輸入。（4）參數(shù)輸入與基本指令不同，功能指令可處理數(shù)字值。包含在數(shù)據(jù)中的參考數(shù)據(jù)和地址可通過參數(shù)來輸入，數(shù)目和意義隨功能指令變化，在編程器中使用P鍵來輸入?yún)?shù)。（5）Wl輸出當功能指令的操作結(jié)果為1位二進制時(1或0)，將其輸出至Wl，其地址由編程者自由決定。其意義根據(jù)功能指令的不同而有所變動。請注意有些功能指令沒有Wl。（6）要處理的數(shù)據(jù)功能指令處理的數(shù)據(jù)為二一十進制(BCD)數(shù)或二進制代碼。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用功能指令計算結(jié)果寄存器(R9000~R9005)見圖6-15所示。功能指令的計算結(jié)果設(shè)置在這些寄存器中。如果需要查看或利用功能指令計算結(jié)果，應(yīng)在功能指令執(zhí)行完畢后立即查看寄存器的信息，否則，在下一功能指令執(zhí)行完畢后信息會丟失。寄存器計算信息不能在順序程序的不同級別中傳送。比如，當減法指令(SUBB)在第一級程序中執(zhí)行后，在第二級程序中，不可能通過查看R9000~R9005的寄存器獲得這些信息。寄存器的計算結(jié)果可保存到同一級程序中的下一功能指令執(zhí)行完畢止。設(shè)在其中的信息根據(jù)功能指令的不同而有所區(qū)別。它可被順序程序讀出，但不可被寫入。圖6-15中的寄存器為6字節(jié)寄存器(R9000~R9005)，其中的數(shù)據(jù)可按1位或1字節(jié)為單位查看。若讀取R9000第一位數(shù)據(jù)時，可使用指令RD.R9000.1第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用2．部分功能指令說明程序結(jié)束指令:END1、END2、END1）END1（SUB1）：高級（第一級）程序結(jié)束指令。在順序程序中必須出現(xiàn)一次，可在高級程序末尾，或在沒有高級程序時，排在低級（第二級）程序開頭。2）END2（SUB2）：低級（第二級）程序結(jié)束指令。在低級程序的末尾指定。3）END（SUB64）：梯形圖程序的結(jié)束指令。功能指令END表明梯形圖程序的結(jié)束。END必須放在梯形圖程序的最后。程序結(jié)束指令的梯形圖格式如圖6-16所示。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用定時器指令：TMR、TMRB、TMRC

在數(shù)控機床的順序控制中，由于機械動作的滯后，動作完成或達到穩(wěn)定狀態(tài)都需要有一定的時間。例如主軸、卡盤、轉(zhuǎn)臺、卡具的夾緊/松開、液壓，氣動、潤滑、冷卻、沖洗、排屑、刀具交換、工件托盤的交換工作中狀態(tài)延時，液壓缸、氣缸、電磁閥動作的完成，壓力，流量等動作的確認，都需要使用定時器指令。還有，在梯形圖中為邏輯順序的需要而建立的各種信號的時序關(guān)系，也需要使用定時器指令。1)TMRTMR指令為設(shè)定時間可改的定時器，指令格式如圖6-17所示，對應(yīng)代碼表見表6-7第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用TMR定時器是延時導通定時器，延時時間按定時器號設(shè)定在固定的存儲地址中。其工作原理是：當控制條件ACT=0時，定時繼電器TM斷開；當ACT=1時，定時器開始計時，到達預定的時間后，定時繼電器TM接通。設(shè)定定時器可以由CNC的DPL／MDI單元進行設(shè)置。對于l至8號定時器，設(shè)定時間的單位為48ms，對于9至40號定時器設(shè)定時間的單位為8ms。對于定時器1至8，少于48ms的時間被舍棄。定時器9至40設(shè)定的時間以8ms為單位，任何余數(shù)都要被忽略，例如，如果設(shè)置為38ms，余數(shù)6(38=8X4+6)被舍棄，實際設(shè)定的時間僅為32ms。需要注意的是，如果定時器號有重復，或超出允許范圍，其工作將無法預料。TMR定時器在主軸定向中的應(yīng)用實例。順序程序中定時器的功能相當于繼電器硬線邏輯電路中的延時繼電器。梯形圖如圖6-18所示。在加工中心機床加工過程中，在自動換刀或鏜孔加工前有時需要使用主軸定向功能。當選擇自動工作方式時，AUTO為“1”，當M06(換刀指令)或M19(主軸定向指令)為“1”時，主軸定向繼電器ORCM為“1”，且執(zhí)行主軸定向功能，同時使定時器TMR初始化，假如在4．5s（根據(jù)需要設(shè)定）內(nèi)定向沒有到達，則TM01為“1”，并使Wl為“1”，Wl可以接通指示燈或蜂鳴器，以指示定向有誤，并終止加工程序的執(zhí)行。假如在4．5s之內(nèi)定向到達，則ORAR的常閉觸點為“0”，W1就為“0”。表示主軸已實現(xiàn)定向，可以按加工程序繼續(xù)運行。TMRTMRBTMRB是延時時間固定的延時導通定時器。延時預定時間將和順序程序一起被寫入或固化在存儲器中，不能通過數(shù)控系統(tǒng)CRT/MDI來改寫。設(shè)計者決定定時繼電器在內(nèi)部繼電器中的地址。TMRB定時器的定時器號為〔1～100〕，預置時間為（8～262136ms），預置時間以8ms為單位，余數(shù)忽略定時器在數(shù)控機床報警燈閃爍電路的應(yīng)用數(shù)控機床在執(zhí)行加工程序中規(guī)定的M、S、T機能時，CNC裝置以BCD代碼形式輸出M、S、T代碼信號。這些信號需要經(jīng)過譯碼才能從BCD狀態(tài)轉(zhuǎn)換成具有特定功能含義的一位邏輯狀態(tài)。DEC、DECBDECB二進制譯碼第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用計數(shù)器指令:CTR,CTRC

數(shù)控機床中有許多計數(shù)控制，如刀庫刀位的計數(shù)、轉(zhuǎn)臺分度的計數(shù)以及多工作臺交換等。使用計數(shù)器指令不僅能完成計數(shù)工作，而且還能對刀位、轉(zhuǎn)臺分度等的現(xiàn)在位置進行記憶，即使停電關(guān)機，記憶仍能保持。有CTR：計數(shù)器指令CTRC：二進制數(shù)據(jù)計數(shù)器指令。此類計數(shù)器可用作預置型計數(shù)器或環(huán)形計數(shù)器。計數(shù)器中的預置值或計數(shù)值的數(shù)字數(shù)據(jù)可通過系統(tǒng)參數(shù)以BCD格式或二進制格式使用。用作預置型計數(shù)器時，當達到預置值時輸出一信號，預置值可以通過DPL/MDI設(shè)置或在順序程序中設(shè)置。用作環(huán)形計數(shù)器時，達到預置值后，通過給出另一計數(shù)信號返回初始值。此計數(shù)器可用于存儲旋轉(zhuǎn)工作臺的位置，如圖6-26所示。計數(shù)器控制條件：①指定初始值（CNO）CNO=0，計數(shù)器初始值為0；CNO=1，計數(shù)器初始值為1。②指定加計數(shù)或減計數(shù)（UPDOWN）UPDOWN=0，做加法計數(shù)器；UPDOWN=1，做減法計數(shù)器。③復位（RST）RST=0時，不進行復位；RST=1，進行復位，復位時R1變?yōu)椤?”，計數(shù)器累加值變?yōu)槌跏贾?。④計?shù)信號（ACT）ACT=0，計數(shù)器不動作，R1不會變化；ACT=1，計數(shù)器在ACT上升沿時進行計數(shù)動作。計數(shù)器號：計數(shù)器編號為1～20。計數(shù)到達輸出（W1）：當計數(shù)器達到預置值或設(shè)定值時，輸出R1=1。W1的地址可任意決定。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用計數(shù)器應(yīng)用舉例：預置型計數(shù)器梯形圖見圖6-27。對要加工的工件數(shù)進行計數(shù)，達到預置值時，輸出一信號。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用代碼轉(zhuǎn)換指令:COD、CODBCOD指令是把2位BCD代碼（0—99）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成2位或4位BCD代碼數(shù)據(jù)的指令。,具體功能是把2位BCD代碼指定的數(shù)據(jù)表內(nèi)號數(shù)據(jù)（2位或4位BCD代碼）輸出到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出地址中。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用CODB指令是把2個字節(jié)的二進制代碼（0—256）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成1字節(jié)、2個字節(jié)或4個字節(jié)的二進制數(shù)據(jù)指令。具體功能是把2個字節(jié)二進制數(shù)指定的數(shù)據(jù)表內(nèi)號數(shù)據(jù)（1字節(jié)、2個字節(jié)或4個字節(jié)的二進制數(shù)據(jù)）輸出到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出地址中。由X1005.0~X1005.3輸入的4位二進制格式的倍率選擇代碼，即000（0000）～015（1111）構(gòu)成的十六個編碼之一，存入R526地址中，并根據(jù)轉(zhuǎn)換表將轉(zhuǎn)換的結(jié)果即所選擇的主軸倍率值輸出到G30中，CNC根據(jù)G30中的數(shù)值實現(xiàn)對主軸的倍率控制。邏輯乘數(shù)據(jù)傳送（MOVE）該指令的作用是把比較數(shù)據(jù)（梯形圖中寫入的）和處理數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)地址中存放的）進行邏輯乘即邏輯“與”運算，并將結(jié)果傳輸?shù)街付ǖ刂?。該指令還可用于將指定地址里的8位信號不需要的位清零。MOVE指令的梯形圖格式如圖6-32所示。圖6-33所示為MOVE指令應(yīng)用舉例的梯形圖。圖6-33中，某一編碼信號與另一信號共用由機床輸入的地址X35。用MOVE指令可將編碼信號從X35中分離出來，存于某一地址如R210二進制數(shù)據(jù)比較:COMPB

旋轉(zhuǎn)控制指令可以對刀庫、回轉(zhuǎn)工作臺等實現(xiàn)最短路徑的旋轉(zhuǎn)方向的選擇；計算現(xiàn)在位置和目標位置之間的步數(shù)；計算目標前一個位置的位置數(shù)或達到目標前一個位置的步距數(shù)。ROT：旋轉(zhuǎn)控制指令；ROTB：二進制旋轉(zhuǎn)控制指令。ROT指令的梯形圖格式見圖6-28所示。旋轉(zhuǎn)控制指令:ROT、ROTB刀庫旋轉(zhuǎn)控制第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用ROT指令的控制條件：①指定刀庫、轉(zhuǎn)臺等旋轉(zhuǎn)部件的起始位置數(shù)（RNO）。RNO=0，旋轉(zhuǎn)起始位置數(shù)為0；RNO=1，旋轉(zhuǎn)起始位置數(shù)為1。②指定要處理的位置數(shù)據(jù)的位數(shù)（BYT）。BYT=0，指定2位BCD碼；BYT=1，指定4位BCD碼。③是否由最短路徑選擇旋轉(zhuǎn)方向（DIR）。DIR=0，不選擇，旋轉(zhuǎn)正向僅為正向；DIR=1，由最短路徑選擇旋轉(zhuǎn)方向。④指定操作條件（POS）。POS=0，計算現(xiàn)在位置與目標位置之間的步距數(shù)；POS=1，計算目標前一個位置的步距數(shù)。⑤指定位置數(shù)或步距數(shù)（INC）。INC=0，指定計算位置數(shù)；INC=1，指定計算步距數(shù)。⑥執(zhí)行命令（ACT）。ACT=0，不執(zhí)行ROT指令，W1不變化；ACT=1，執(zhí)行ROT指令，并有旋轉(zhuǎn)方向輸出。第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用旋轉(zhuǎn)位置數(shù)：給出轉(zhuǎn)臺分度位置數(shù)或刀庫容量。當前位置地址：指定存儲當前位置的地址。目標位置地址：指定存儲目標位置的地址(或指令值)。如存儲CNC輸出的T代碼的地址。運行結(jié)果輸出地址：計算轉(zhuǎn)臺或刀庫等部件要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)，到達目標位置或前一位置的步數(shù)。當要使用計算結(jié)果時，總要檢測ACT是否為1。旋轉(zhuǎn)方向輸出：當選擇最短路徑時有方向控制信號，該信號輸出到W1。當W1=0時，旋轉(zhuǎn)方向為正（正轉(zhuǎn)）；當W1=1時，旋轉(zhuǎn)方向為負（反轉(zhuǎn)）。若位置數(shù)是遞增的則為正轉(zhuǎn)，反之，若位置數(shù)是遞減的則為反轉(zhuǎn)。W1地址可任意選擇第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用ROTB為二進制旋轉(zhuǎn)控制指令。在ROT指令中，表明旋轉(zhuǎn)部件分度位置數(shù)的參數(shù)在編程中是一個固定數(shù)據(jù)，而ROTB指令可以為旋轉(zhuǎn)部件分度位置號指定一個地址，即使在編程后仍允許改變。ROTB指令所處理的數(shù)據(jù)均為二進制格式。ROTB指令的控制條件、控制使用等其它內(nèi)容與ROT相同，只是控制條件之一的BYT已從ROTB中去除，數(shù)據(jù)格式的指定已成為ROTB的參數(shù)之一ROTB第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用COIN指令用來檢查參考值與比較值是否一致，可用于檢查刀庫、轉(zhuǎn)臺等旋轉(zhuǎn)體是否到達目標位置等。COIN指令的梯形圖格式如圖6-34所示。一致性檢測指令（COIN）一致性檢測指令（COIN）DSCH指令的功能是在數(shù)據(jù)表中搜索指定的數(shù)據(jù)（2位或4為BCD代碼），并且輸出其表內(nèi)號，常用于刀具T碼的檢索。DSCHB為二進制數(shù)據(jù)檢索指令，與DSCH指令一樣用于檢索數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)檢索指令（DSCH、DSCHB）第6章可編程機床控制器

6.4PMC的常用指令及應(yīng)用換刀PMC編程案例：換刀方式：

固定刀具位置選刀換刀控制方式：一般用于無換刀機械手換刀控制。

隨機刀具位置選刀換刀控制方式：加工中心配置了換刀機械手時，機床就可以采用隨機換刀。該方式中，通過換刀機械手的中間過渡，刀庫上的刀具能與主軸上的刀具任意地直接交換。數(shù)據(jù)檢索指令（DSCH、DSCHB）、一致性檢測指令（COIN）、旋轉(zhuǎn)控制指令ROT、ROTB指令、邏輯乘數(shù)據(jù)傳送（MOVE）指令在數(shù)控機床換刀控制中的應(yīng)用。PMC編程案例1：固定刀具位置選刀換刀首先對刀庫中的刀套按順序進行逐一編碼，并將與刀套編碼相對應(yīng)的刀具一一放入指定的刀套中，然后根據(jù)刀套的編碼選取刀具，刀具號就是刀套號，刀具的識別以刀套為準，因此，稱為按刀套編碼選刀的固定選刀方式。在換刀過程中，要先將主軸上的刀具放回其對應(yīng)刀套內(nèi)，再去找要更換的新刀，保證刀套與其內(nèi)所裝刀具始終保持一致，否則刀具就會發(fā)生事故。教材P182固定刀具位置選刀邏輯流程圖及PMC控制梯形圖PMC編程案例2：隨機刀具位置選刀