株洲职业技术学院

电子工程系

第一节 概述 第二节 数控系统中PLC的信息交换 第三节 M、S、T功能的实现

习题

第一节 概 述1. 独立型 PLC

所谓独立型 PLC ， 实际上也就是一个通用型 PLC ， 它完全独立于 CNC 装置， 具有完备的硬件和软件， 能够独立完成逻辑顺序控制任务。 它与 CNC 装置、 数控机床之间的关系如图 6.1 所示。

图 6.1 独立型 PLC 与 CNC 、 数控机床之间的关系

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2. 内装型 PLC

内装型 PLC 也叫内置型 PLC ， 其全部功能包含在 CNC 装置内， 从属于CNC 装置， 与 CNC 装置集成于一体， 如图 6.2 所示。

图 6.2 内装型 PLC 的 CNC 系统框图

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图 6.3 内装型 PLC 逻辑结构图

(a) PLC 和 CNC 共 用 CPU ； (b) PLC 专 用CPU

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PLC

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(a)

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(b)

第二节 数控系统中 PLC 的信息交换

一 数控系统中 PLC 的信息交换 数控系统中 PLC 的信息交换即以 PLC 为

中心， 在 CNC 、 PLC 和机床之间进行的信息传递。

1 ．机床至 PLC （ MT→PLC ）

机床侧的开关量信号通过 I ／ O 单元接口输入至 PLC 中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用 PLC 的地址均可由 PLC程序设计者自行定义。

2 ． PLC 至机床（ PLC→MT ）

PLC 控制机床的信号通过 PLC 的开关量输出接口送到机床侧，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC 的地址均可由 PLC 程序设计者自行定义。

举例 在 SINUMERIK 810 数控系统中，机床侧某电磁阀的动作由 PLC 的输出信号来控制，设该信号用Q1 ． 4 来定义。该信号通过 I ／ O 模块和 I ／ O端子板输出至中间继电器线圈，继电器的触点又使电磁阀的线圈得电，从而控制电磁阀的动作。同样，Q1 ． 4 信号可在 PLC STATUS 状态下，通过观察QBl 的第 4 位“ 0” 或“ 1” 来获知该输出信号是否有效。

3 ． CNC 至 PLC （ CNC→PLC ）

CNC 送至 PLC 的信息可由 CNC 直接送入PLC 的寄存器中，所有 CNC 送至 PLC 的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址）均由CNC 厂家确定， PLC 编程者只可使用，不可改变和增删。

举例 数控指令的 M 、 S 、 T 功能，通过 CNC译 码 后 直 接 送 入 PLC 相 应 的 寄 存 器 中 。 在SINUMERIK810 数控系统中， M03 指令经译码后，送入 FY27 ． 3 寄存器中。

4 ． PLC 至 CNC （ PLC→CNC ） PLC 送至 CNC 的信息也由开关量信号或寄

存器完成，所有 PLC 送至 CNC 的信号地址与含义由 CNC 厂家确定， PLC 编程者只可使用，不可改变和增删。

举 例 SINUMERIK 810 数 控 系 统中， Q108.5 为 PLC 至 CNC 的进给使能信号。

PLC 通过信息交换接受 CNC 的命令信息， 实现辅助功能的控制， 并把逻辑控制的结果信息送回 CNC 装置， 以同步零件程序的执行。

PLC 与 CNC 之间交换的信息分两个方向进行传输， 其中由 CNC 发给 PLC 的信息主要包括各种功能代码（ M 、 S 、 T ）的信息、 手动 /自动方式信息以及各种使能信息等； 而由 PLC发给 CNC 的信息主要包括 M 、 S 、 T 功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。

二 实例分析1. 资源配置 FAGOR 系统内部与 PLC 有关的信

号流向及与外部的连接如图 6.4 所示。

图 6.4 FAGOR 系统中 PLC 与 CNC 装置的连接

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O1¡«O 24 I1¡«I 41

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(37о)I/O2

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PLC

除了上述 CNC 与 PLC 之间、 PLC 与机床之间的开关量 I/O 信号之外， FAGOR 8025/8030 数控系统的 PLC 还有以下内部资源：

（ 1 ） 2047 个标志器 ( 内部继电器 ) 。（ 2 ） 255 个 16 位寄存器。（ 3 ） 32 个计时器 ( 可选择计时范围 10

ms ～ 655 s) 。（ 4 ） 6 个 计 数 器 ( 可 逆 计 数 范 围 -32

768 ～ +32 767 或 0 ～ 65 535) 。

2. 内部资源功能描述1) PLC 的内部开关量输入 PLC 共有 104 个开关量输入信号，

用字母“ I” 后跟数字编号表示， 如 I1 、 I16 等。各 PLC 内部开关量输入信号的含义如表 6.1 所示。

表 6.1 PLC 内部开关量输入信号的含义

2) PLC 的内部开关量输出 PLC 共有 64 个开关量输出信号， 用

字母“ O” 后跟数字编号表示， 如 O1 、 O16 等。 其中 O1 ～ O24 为 24 个外部开关量输出信号， 通过连接器 I/O1 与机床上的执 行 元 件 （ 电 磁 阀 、 接 触 器 、 继 电 器等）相连； 另外 40 个内部逻辑输出信号通过内部公共存储器单元由 PLC 传送给CNC ， 其 编 号 对 应 为 O25 ～ O64 。 各PLC 内部开关量输出信号的含义如表 6.2所示。

表 6.2 PLC 内部开关量输出信号的含义

3 ） PLC 的标志器 标志器 ( 内部继电器 ) 实质上就是存

储器的二进制位， 共有 2047 个， 用字母“ M” 后跟数字编号表示， 如 M1 、 M102 等。 由于 PLC都配有后备电池， 因而当电源关断时， 标志器中的逻辑状态仍然保持不变。

4 ） PLC 的寄存器 寄存器用于存放数据信息， 其编号为

字母“ R” 后跟数字， 如 R1 、 R105 等。

3. CNC 与 PLC 之间的信息交换(1) 通过激活标志器， 在 CNC 中产生报警、

提示信息。 (2) 通过激活标志器对 CNC 中的变量进行读写或修改。

(3) 执行 M 、 S 、 T 功能过程中对 R201 ～ R203 的内容进行更新。

表 6.3 标志器与寄存器之间的对应关系

表 6.4 M 、 S 、 T 功能与寄存器之间的对应关系

第三节 M 、 S 、 T 功能的实现

1. M 功能的实现 M 功能也叫辅助功能， 可用来控制主轴

的正反转及停止， 主轴齿轮箱的变速， 冷却液的开关， 卡盘的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和还刀等动作。

表 6.5 基本辅助功能动作类型

2. S 功能的实现 S 功能主要完成主轴转速的控制，

有 S2 位代码和 S4 位代码两种编程形式。

1 ） S2 位代码 S2 位代码用字母“ S” 后跟 2 位十

进制数的形式来指定主轴转速， S00 ～S99 共 100级。

2. S 功能的实现2 ） S4 位代码 S4 位代码用字母“ S” 后跟 4 位十

进制数的形式来指定主轴转速， 例如， S1500 就 直 接 表 示 主 轴转速为 1500 r/min 。

图 6.5 S 功能处理框图

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3. T 功能的实现 T 功能即刀具功能， T 代码后跟

2 ～ 5 位数字表示要求的刀具号和刀具补偿号。 数控机床根据 T 代码， 通过PLC 可以管理刀库， 自动更换刀具， 即根据刀具和刀具座的编号可以简便、 可靠地进行选刀和换刀控制。

图 6.6 所示为采用固定存取换刀控制方式的 T 功能处理框图。

图 6.6 T 功能处理框图

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PLC

习 题 1 数控系统中的 PLC 有哪几种配置形式？简述其特点。

2 数控系统中 PLC 信息交换的主要目的是什么？

3 CNC 与 PLC 之间、 PLC 和机床之间是如何进行信息交换的？

4 M 功能可分为几种动作类型？如何实现M 功能？

5 简述随机换刀控制和固定换刀控制的特点。