华中数控型数控系统连接调试与PLC编程

模块三数控系统PLC编程

项目五认识数控机床用PLC

一、PLC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CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等的开关量信号状态为条件，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、工件的夹紧松开、液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。

与“数字控制”比较，“顺序控制”的信息主要是开关量信号。PLC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）。

HNC-8型数控系统PMC采用内置式软PLC实现对机床的顺序控制。PLC用户程序是用户根据机床实际控制需要，用PLC程序语言梯形图进行编制的。HNC-8型数控系统PLC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-【LADDER】专用软件进行编辑。通过编译将PLC用户程序翻译成数控系统能接受的文件，数控系统进行正常调用执行。

图3-1梯形图运行监控与在线编辑修改

图3-2计算机用华中数控梯形图-【LADDER】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形，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，

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，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，在梯形图形中置于最右边。但同一个输出不可重复。

图3-3HNC-8型数控系统PLC梯形图结构

二、PLC工作原理

图3-4数控系统梯形图寄存器

图3-5PLC接口信号

PLC接口信号负责组织PLC和NC之间的信息交换，如图3-5。

◆X寄存器:机床到PLC的输入信号。

◆Y寄存器:PLC到机床的输出信号。

◆R寄存器:PLC内部中间寄存器。

◆G寄存器:PLC和轴设备到NC的输入信号。

◆F寄存器:NC到PLC和轴设备的输出信号。

◆B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

变化。断电保存寄存器也可作为PLC参数使用，用户可自定义每项参数的用途。◆P寄存器：用户参数寄存器，作为PLC参数使用，用户可自定义每项参数的用途。

HNC-8型数控系统梯型图PLC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PLC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，然后开始顺序调用用户程序PLC1及PLC2，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PLC的实际输出，如此循环往复。

三、HNC-8型数控系统PLC 规格表3-1HNC-8型数控系统PLC 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、PLC 程序结构及工作过程

数控系统先将PLC 程序转换成某种格式，CPU 即可对其进行译码和运算处理。CPU 高速读出存储在存储器中的每条指令，通过算术运算来执行程序。顺序程序的编制由编制梯形图以及其它PLC 标准语言开始的，所谓梯形图可理解为CPU 中算术运算的执行顺序。

上述过程由PLC 编程软件完成，PLC 编程软件的作用就是编制顺序程序。

1、PLC 梯形图结构要素

图3-6PLC 梯形图结构要素

左母线梯级触点

线圈

功能模块

右母线

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）、继电器线圈、功能指令模块等构成。

2、PLC程序结构及执行过程

图3-7使用子程序时顺序程序的构成

PLC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。

（1）初始化程序：初始化程序部分只在系统启动或重新载入PLC时执行一次。完成系统上电时的初始设定，如MCP所需初始点灯、进给轴的初始选择、面板使能等。初始化程序部分以iEND功能符号结束。

（2）第一级程序：第一级程序又叫快速PLC，每1ms（由参数插补周期决定）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、总线断线等信号。PLC一级程序部分以1END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。

（3）第二级程序：第二级程序又称为慢速PLC，第二级程序每n ms执行一次。n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。

第二级程序的分割是为了执行第一级程序。当分割数为n时，程序的执行过程如3-8图所示。

图3-8第二级程序分割执行过程

当最后（分割数为n）的第二级程序部分执行完后，程序又从头开始执行。这样当分割数为n时，一个循环的执行时间为n ms（1ms*n）。第一级程序每1ms执行一次，第二级程序每n*1ms执行一次。如果第一级程序的步数增加，那么在1ms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。

第二级程序部分以2END功能符号结束。

（4）PLC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

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（PLC1）：由参数“插补周期”设定。一般为1ms。

⏹第二级程序执行周期（PLC2）：plc1_time*plc2_lines/plc2_Nvalue

a)plc1_time:PLC1的执行周期

b)plc2_lines:梯图生成的语句表中plc2包含的行数

c)plc2_Nvalue:PLC2周期执行语句数（系统NC参数000002），一般为200

式中plc2_lines/plc2_Nvalue即为第二级程序分割数n。

（5）PLC程序编制：PLC程序采用结构化编程方式，主要的结构化编程方式有以下三种：

◆子程序子程序以梯形图为处理单元。子程序必须在第二级程序结束功能符号

2END之后，以功能符号SP Sxxx（xxx为子程序号）开始，以功能符号SPE结束。

在主程序中用功能模块CALL Sxxx调用子程序。

◆嵌套对于编制的子程序进行组合构成结构化程序。

图3-9嵌套

◆条件分支主程序循环执行并检测条件是否满足。如果满足。执行相应的子程序。

如果条件不满足，不执行相应的子程序。

图3-10条件分支

五、PLC信号地址

表3-2HNC-8数控系统PLC信号地址

单字节内部继电器（R）双字节内部寄存器（W）四字节内部寄存器（D）定时器（T）

计数器（C）

子程序（S）

标号（L）400字节(R0~~R399) 400字节(W0~~W199) 400字节(D0~~D99) 128（T0~~T127）128(C0~~C127）——

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