机床数控系统的PLC及编程
第五章数控机床的PLC控制
3. 计算机的通用语言
计算机的通用语言可以实现梯形图法和指令语句表法难以实 现的复杂逻辑控制功能，但它没有梯形图法形象。比指令语句表 编程复杂，因此较难掌握。常用的通用语言有c、BASIC、 PASCAl。、FORTRAN等，其中c语言采用较多。
《数控原理与数控系统》
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武ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ软件工程职业学院
5.2 数控机床的PLC
符号 G R D
信号的种类 PLC向CNC系统的输出信号 内部继电器 保持型存储器的数据
《数控原理与数控系统》
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5.3 典型PLC的指令系统
5.3.2 FANUC PLC的基本指令
2．基本指令使用
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5.3 典型PLC的指令系统
5.3.2 FANUC PLC的基本指令
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5.3 典型PLC的指令系统
5.3.2 FANUC PLC的基本指令
2．基本指令使用
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5.3 典型PLC的指令系统
5.3.2 FANUC PLC的基本指令
2．基本指令使用
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5.3 典型PLC的指令系统
2．基本指令使用
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5.3 典型PLC的指令系统
5.3.2 FANUC PLC的基本指令
2．基本指令使用
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5.3 典型PLC的指令系统
基于PLC的数控机床控制系统设计
基于PLC的数控机床控制系统设计数控机床是现代制造业中的核心设备之一，其在工业生产中的自动化程度非常高，能够实现高效、高精度的加工。
而PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工控领域的专用计算机，其稳定性和可靠性非常高，适用于数控机床控制系统的设计。
硬件设计方面，首先需要选定适用于数控机床控制的PLC，一般推荐选择功能强大、性能稳定的工业级PLC。
其次，需要根据实际应用需求选择适配的输入输出模块，用于与机床的各个传感器和执行器进行连接。
然后，根据数控机床的运动结构，选择合适的电机驱动器和编码器等设备。
最后，需要设计数控机床的操作面板，用于人机交互，包括显示屏、按钮、旋钮等。
软件设计方面，PLC的控制程序需要通过编程语言进行编写，常用的编程语言包括梯形图、指令表、结构化文本等。
在编程中，首先需要实现数控机床的各种基本功能，例如：自动进给、自动下刀、自动换刀等。
然后，针对具体的加工要求，编写相应的加工程序，包括工件的坐标系设定、刀具半径补偿、切削速度设定等。
此外，还需要编写相应的报警和故障处理程序，以保证数控机床的安全运行。
设计完整的基于PLC的数控机床控制系统后，还需要进行相应的调试和测试。
通过连接各个部件，验证控制逻辑是否按预期工作，检查机床运动是否平稳、精确。
在测试过程中，还需要模拟各种异常情况，如断电、通信异常等，确保系统能够正确处理这些异常情况，保证机床的安全性和可靠性。
总之，基于PLC的数控机床控制系统设计需要考虑到硬件和软件两个方面，确保系统功能完善、稳定可靠。
通过合理的硬件设计和编写高效的控制程序，可以实现数控机床的自动化加工，提高生产效率和产品质量。
数控机床PLC控制
1.内装型PLC
内装型PLC从属于CNC装置，PLC与CNC装置之间的 信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与数控机床之 间则通过CNC输入/输出接口电路实现信号传送：
内装型PLC具有如下特点：
（1）内装型PLC实际是CNC装置带有的PLC功能。一般作为CNC装 置的基本功能提供给用户；
控装置（CNC）和PLC综合起来而设计制造的“内装 型”（Build-in Type）PLC。 另一类是专业的PLC生产厂家的产品，它们的输入/输 出信号接口技术规范，输入/输出点数、程序存储容量 以及运算和控制功能均能满足数控机床的控制要求， 称为“独立型”（Sdand-alone Type）PLC。
两侧的竖线称为电力轨，用以模拟继电器电路的电源（有些PLC的梯 形图只有左侧的竖线）。
(2） 梯形图与继电器逻辑电路（RLC）在操作上的差别 梯形图与继电器电路的控制逻辑相似，但其工作顺
序与继电器电路不同。 在RLC中，逻辑控制的结果取决于继电器线圈、触
点和其它机电器件的动作时间。 而梯形图则是沿从上到下，从左到右，一个梯级一
（4）采用内装型PLC结构，CNC系统可以具有某些高 级控制功能。如梯形图编辑和传送功能，在CNC内部 直接处理大量信息等。
2. 独立型PLC
独立型PLC又称外装型或通用型PLC。对数控机床而 言，独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件结 构和软件功能，能够独立完成规定的控制任务。
独立型PLC具有如下特点： （1)独立型PLC具有如下基本的功能结构： CPU及其控制电路； 系统程序存储器； 用户程序存储器； 输入/输出接口电路； 与编程机等外部设备通讯的接口和电源
PLC应用的基本电气知识
1 . NC侧与MT侧的概念
可编程序控制器(PLC)在机床数控系统中应用
可编程序控制器(PLC)在机床数控系统中应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。
随着PLC技术的发展，它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。
在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要.永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC 更精准,且程序的设计和调试相当方便。
本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。
整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强,具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴.数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成，输入装置可将不同加工信息传递于计算机.在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作.输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数,故障诊断参数等)，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存,待工作一段时间后,再将输出与原始资料作比较、对照,可帮助判断机床工作是否维持正常.数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。
它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。
可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；还对机床外部开关（行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制;对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。
华中数控世纪星PLC编程说明书
华中数控PLC编程说明书武汉华中数控股份有限公司二零零一年七月前言华中数控内置式PLC已集成在数控装置内，具有48路输入/输出点。
华中数控PLC采用C语言编程，具有灵活、高效、使用方便等特点。
本说明详细介绍了内置式PLC的基本原理、寄存器操作接口、PLC程序的编写与安装等内容，并给出了大量C语言程序示例代码。
关于PLC硬件接线请参阅《华中数控世纪星硬件联接说明书》阅读本文之前，必须具有C语言编程的基本知识。
目录前言 (2)目录 (3)第一章华中数控内置式PLC基本原理 (7)1.1华中数控内置式PLC的结构及相关寄存器的访问 (7)1.2华中数控内置式PLC的软件结构及其运行原理 (8)第二章华中数控内置式PLC的编程与安装 (9)2.1华中数控PLC程序的编写及其编译 (9)2.2华中数控PLC程序的安装 (12)第三章华中数控PLC寄存器定义与接口函数说明 (12)3.1访问PLC寄存器的系统变量 (13)3.2寄存器F系统约定 (14)3.3.1 轴状态字 (14)3.3.2 轴移动的指令位置，单位：内部脉冲当量 (14)3.3.3 轴当前的实际位置，单位：内部脉冲当量 (15)3.3.4 轴当前移动速度（单位：脉冲当量/插补周期） (15)3.3.5 轴的负载电流（只对本公司生产的华中11型伺服有效） (15)3.3.6 轴的最大速度（可在参数中设置） (15)3.3.7 通道用户自定义输出字(32位) (16)3.3.8 通道状态 (16)3.3.9 通道MSTB指令状态 (17)3.3.10 通道当前的M代码 (17)3.3.11 通道当前的T代码 (17)3.3.12 通道当前的B代码 (17)3.3.13 通道当前的S代码 (17)3.3.14 通道变量，通道内部参数 (17)3.3.15 系统状态字 (17)3.3.16 系统插补周期，单位：毫秒 (18)3.3.17 系统移动轴内部脉冲当量 (18)3.3.18 系统旋转轴内部脉冲当量 (18)3.3.19 系统变量组1(系统保留) (18)3.4G寄存器系统约定 (18)3.4.1 轴控制字 (18)3.4.2 设置轴移动增量值，单位：内部脉冲当量 (19)3.4.3 设置轴增量移动速度，单位：内部脉冲当量/插补周期 (19)3.4.4 轴点动速度，单位：内部脉冲当量/插补周期 (19)3.4.5 设置轴补偿值 (19)3.4.6 通道用户自定义输入 (19)3.4.7 通道控制字 (19)3.4.8 通道MST应答 (20)3.4.9 通道进给速度修调分子(分母为100) (20)3.4.10 通道快移速度修调分子(分母为100) (20)3.4.11 通道正在使用的刀具号 (20)3.4.12 通道主轴转速 (21)3.4.13 通道跳选段控制及其实现说明 (21)3.4.14 通道MST指令模态值 (22)3.4.14.1 通道当前的M代码模态值 (22)3.4.14.2 通道当前的S代码模态值 (22)3.4.14.3 通道当前的T代码模态值 (22)3.4.14.4 通道当前的B代码模态值 (22)3.4.14.5 通道是否正在执行MST指令 (22)3.4.14.6 PLC正在执行MST指令，不允许系统停止运行 (22)3.4.14.7 通道程序停止M00/程序选择停止M01 (23)3.4.15 系统控制字 (23)3.4.16 系统外部报警 (24)3.17 系统变量组2(系统保留) (24)3.5寄存器B系统约定 (24)3.5.1 刀座数 (24)3.5.2 某一刀座中的刀号(刀库表) (24)3.6可被PLC程序调用的系统函数 (24)3.6.1 设置轴回零 (24)3.6.2 设置轴点动速度 (25)3.6.3 设置轴步进指定距离 (25)3.6.4 设置轴移动距离及速率 (26)3.6.5 设置轴移动的目的地及速率 (26)3.6.6 设置指定轴停止运动 (26)3.6.7 取指定轴当前位置 (27)3.6.8 指定轴当是否停止 (27)3.6.9 设置轴手摇移动 (27)3.6.10 取手摇状态对应的位移量 (27)3.6.11 设置MST指令的响应函数 (28)第四章编写PLC程序的常用技巧与示例 (28)4.1常用运算操作符 (28)4.1.1 置1操作符|= 和置0操作符&= ~ (28)4.1.2 左移操作符〈〈和位右移操作符〉〉 (29)4.2软件滤波上升沿信号及下降沿信号的捕捉 (30)4.3顺序动作处理与典型换刀动作的实现 (31)第五章PLC运动控制的实现 (40)5.1机床轴回零控制 (40)5.2机床轴点动 (43)5.3机床轴步进 (45)5.4机床轴直线运动 (48)5.4.1 设置轴移动距离及速率 (48)5.4.2 设置轴移动的目的地及速率 (48)5.5停止机床轴运动 (48)5.5机床轴运动状态获取 (48)5.5.1 取指定轴当前位置 (48)5.5.2 判断指定轴是否停止 (48)第六章辅助指令M、S、T、B的控制 (49)6.1辅助指令响应函数及其初始化 (49)6.2访问辅助指令模态值 (50)6.2.1 通道当前的M代码 (50)6.2.2 通道当前的T代码 (50)6.2.3 通道当前的B代码 (50)6.2.4 通道当前的S代码 (50)6.3在PLC程序中控制系统辅助指令模态值与系统应答 (50)6.3.1 通道当前的M代码模态值 (50)6.3.2 通道当前的S代码模态值 (51)6.3.3 通道当前的T代码模态值 (51)6.3.4 通道当前的B代码模态值 (51)6.4辅助指令控制示例 (52)第七章机床手动控制的实现 (53)第八章主轴控制 (58)第九章刀库控制 (61)第十章断电保护区的使用 (62)第十一章三坐标数控铣PLC编写实例 (63)11.1机床简介 (63)11.2控制面板图 (64)11.3系统PLC电气原理图 (65)11.4系统PLC源程序详解 (69)第一章华中数控内置式PLC基本原理本章介绍了内置式PLC的逻辑结构及其系统运行流程。
分析PLC在数控机床控制系统中的应用
分析PLC在数控机床控制系统中的应用PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化领域的控制设备。
在数控机床控制系统中，PLC起到了关键的作用，扮演着控制、监控和通信的重要角色。
PLC在数控机床控制系统中用于控制整个机床的运行和动作。
通过PLC可以实现对机床主轴、进给运动和各个辅助功能的控制。
PLC可以接收输入信号，如开关、传感器等，根据预设的程序逻辑进行处理，然后输出控制信号给执行元件，如电机、气缸等，从而控制机床的各项运动。
PLC还可以监控机床运行状态，并对可能出现的故障进行诊断和报警。
PLC可以通过接收来自各个传感器的信号，在运行过程中实时监测机床的运行状态，如主轴转速、进给速度、刀具位置等。
当监测到异常情况时，PLC能够根据预设的逻辑进行处理，并发送报警信号，通知操作人员采取相应的措施。
PLC还承担着与外部设备的通信任务。
在数控机床控制系统中，PLC可以通过与人机界面、计算机、网络等设备的连接，实现与它们之间的数据交换和通信。
这样，操作人员可以通过人机界面与PLC进行交互，设置机床参数、编写加工程序等；PLC还可以将机床的生产数据、运行状态等信息传输给计算机，进行远程监控和数据分析。
PLC还具有可编程性和灵活性的特点，可以根据具体的工艺要求进行程序修改和调整，方便实现功能的扩展和变更。
PLC还具有较高的可靠性和稳定性，能够承受恶劣的工业环境和长时间的连续工作，保障数控机床的正常运行。
PLC在数控机床控制系统中扮演着重要的角色。
它能够实现对机床的精确控制和高效监测，提高数控机床的加工精度和生产效率。
随着工业自动化的发展，PLC的应用范围将越来越广泛，对于提升数控机床的智能化水平和竞争力具有重要意义。
数控机床PLC控制基础知识
数控机床PLC控制基础知识
具有内装型PLC的CNC系统
数控机床PLC控制基础知识
子程序必须在第二级程序 后指定。
数控机床PLC控制基础知识
FANUC系统PMC的分类:
PMC—L/M：用于FANUC—OC/OD系统 PMC—SA1：用于FANUC—O i系统/O i Mate系统 PMC—SA3：用于FANUC—O i A系统 PMC—SB7：用于FANUC—16i/18i/21i及O i B/O i C系统 PMC—RB5/RB6：用于FANUC—16/18系统
数控机床PLC控制基础知识
3、CNC至PLC
• CNC至机床的信息主要是M、S、T、F等功能代码。 S功能是指用几位代码指定主轴转速，在PLC中通 过转换输出主轴转速控制指令；T功能是通过PLC 管理刀库，进行自动刀具交换；M功能是辅助功能， 根据不同的M代码，可控制主轴的正、反转和停止， 主轴齿轮箱的换档变速，切削液的开、关，卡盘 的夹紧、松开及换刀机械手的取刀、归刀等动作； F功能是通过PLC控制伺服系统完成坐标轴进给率 的输出。
数控机床PLC控制基础 知识
2020/11/21
数控机床PLC控制基础知识
5.1.1 数控机床PMC概述
PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器 PMC（Programmable Machine Controller）。 ❖数控机床的控制，由CNC和PMC协调配合共同完成。 ☺CNC主要完成哪些功能？ ☺PMC主要完成哪些功能？ CNC完成插补运算、译码、位置伺服控制等。 PMC完成工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一 些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直 接控制机床的动作，另一方面将一部分指令送往CNC用 于加工过程的控制。
20数控机床PLC语句表编程基础
一、简单梯形图编程
二、简单语句表编程
三、简单语句表程序和梯形图程序相互转换实例四、本次课小结数控机床PLC编程基础知识
1、知识目标
1）掌握数控机床PLC简单梯形图编程。 2）掌握数控机床PLC简单语句表编程。
2、能力目标
1）能进行数控机床PLC简单语句表和梯形图编程。 2）能进行简单语句表程序和梯形图程序相互转换
2016/2/3
数控机床PLC编程基础知识
二、简单语句表编程
2、AND、ANI 指令
指令的作用
AND：与指令，用于串联单个常开触点；
ANI(ANd Inverse)：与反指令，用于串联单个常闭 触点。
编程元件
AND： ANI： X、Y、M、S、T、C
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数控机床PLC编程基础知识
X0.0 X0.1 X0.2 Y0.1
数控机床PLC编程基础知识
三、简单语句表程序和梯形图程序相互转换实例 练习、根据语句表补写梯形图
LDN X0.0 ANI X0.1 OUT NOT Y0.1
数控机床PLC编程基础知识
四、本次课小结
基本的梯形图编程符号， 输入触点，输出继电器。 基本的语句表编程指令。 语句表和梯形图相互转换。
指令的作用
OR：或指令，用于并联单个常开触点； ORI(OR Inverse)：或反指令，用于并联单个常闭
触点。
指令的说明 OR、ORI编程元件：X、Y、M、T、C、S ；
OR、ORI指令仅用于单个触点与前面触点的并联；
若是两个串联电路块（两个或两个以上触点串联连 接的电路）相并联，则用ORB指令。
二、简单语句表编程
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机床数控系统的PLC及编程
1、数控机床PLC
1.1数控机床PLC的控制对象
数控机床的控制可分为坐标轴运动的位置控制和数控机床加工过程的顺序控制两大部分。
在讨论机床各部件的关系时，通常把CNC系统的软硬件及其外部连接设备称为NC侧；把机床机械部分和操作面板及各种线路称为MT侧。
1.2PLC的信号处理
（1）CNC装置至机床
CNC的输出数据经PLC逻辑处理，通过I/O传送至机床侧。
M、S、T等功能代码是CNC输出的主要信息。
PLC向机床侧传递的信息主要是控制机床的执行组件以及确保机床各运动部件状态的信号和故障指示等。
（2）机床至CNC装置
从机床侧输入的开关量经PLC逻辑处理传送到CNC装置中。
机床操作面板上各开关、按钮等状态是机床侧传递给PLC的主要信息。
2、PLC在数控机床中的典型应用
2.1模拟主轴控制
伺服调速系统和变频调速系统是数控机床主轴无极变速的两种主要类型。
对调速性能要求不太高的数控机床中，变频调速因其具有较好的经济性得到广泛的应用。
目前主流数控系统为配用变频调速功能除提供串行数字主轴接口外，还保留了模拟主轴接口或设置10V电压模拟接口。
下面以三菱E60数控系统为例介绍驱动普通异步电动机实现机床主轴无极变速的方法。
（1）三菱E60数控系统
为实现模拟主轴功能，三菱E60数控系统配置FCU6-HR341或远程接口DXl20的I/O单元。
实现了提供模拟主轴输出接口和1OV模拟电压的目的，模拟信号可以通过插头A0输出。
三菱E60数控系统的模拟电压输出是通过将带符号的二进制数据设定到文件寄存器R100-R103中并使模拟电压通过A0输出到外部来实现的。
图2.1 寄存器内容与模拟电压的关系
由图2.1可以得到：若文件寄存器中数据值为U，则输出电压为U/409.5。
（2）主轴命令值数据流
三菱E60数控系统的主轴速度控制S指令由6位
代码组成。
a.主轴S命令发出时输出S功能选通信号SFI和S 代码R28、R29。
b.PLC程序处理S命令后，M功能完成FINI
（Y226）、FIN2（Y227）被返回到控制器。
c.该S命令的数据与完成信号被输出到文件寄存器R8、R9或R108、R109。
速度数据被输出到R8、R9或R108、R109文件寄存器中。
d.依据主轴参数SOUT的值，R108、R109数据通过I/O单元以模拟电压输出给变频器或用串行通信传送到主轴放大器。
e.R10、R11是用于监视主轴最终命令数据。
图2.2 S数据流程图
（3）CNC的主轴变速控制
由图2.2可以得出，输出S的模拟数据是主轴速度的输出按照一定规则的计算后得出的。
并受主轴倍率SPII-4（Y288-A）、主轴停止SSTP（Y294）、主轴定向SORC（Y296）等信号和系统参数的影响。
（1）主轴停止SSTP（Y294）该信号为0时，S 模拟数据输出。
SSTP为1时，S模拟数据为0。
（2）S模拟数据为（S指令/Slimtn）*10（V）。
主轴倍率信号的关键参数设置：变频器最低和高
频率设定分别为20和100Hz，电机额定频率50Hz，S 模拟电压10V对应电动机的最高转速。
CNC控制器主轴参数具体设定如下：
#3024（SOUT）=2
#3001（Slimtl）=700
#3005（Smax1）=700
#3023（Smin）=50
如果程序指令S100，系统文件寄存器R28、R8、R108、R10的数据是100时，则R100的内容是585，对应实际输出电压为1.4V。
（3）PLC的主轴变速控制
当将参数#3024（SOUT）置为0时，CNC无主轴输出，并且不计算文件寄存器R100的内容。
对文件寄存器R100的计算与操作可在PLC中进行。
PLC计算程序如下图，R100的计算公式见图2.3程序注解图2.3 PLC计算程序图
由图2.3可以得到，若程序指令为S100，系统文件寄存器R108的内容是100，可得R100等于585，对应实际输出电压为1.4V。
结论
本设计程序和数控系统配合已成功地应用于数控机床的部分改造，实践证明，其运行可靠性好运行效
率高并稳定可靠。
（作者单位：沈阳机床成套设备有限责任公司）。