0 引言

　　數(shù)控技術(shù)作為機電一體化技術(shù)中的一個重要分支。它的發(fā)展水平直接決定著一個國家裝備造業(yè)的水平，同時也影響著其它眾多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平，因此是國家發(fā)展中具有戰(zhàn)略地位的技術(shù)。從微觀層面上講，數(shù)控機床本身就是集機械、電子、液壓和氣壓等關(guān)鍵技術(shù)為一體的自動化應用設(shè)備，要讓機床準確按照操作人員的指令完成工件加工，除了準確的零件加上程序外，控制機床各個動作的PLC程序也至關(guān)重要。目前國內(nèi)市場上普遍使用的FANUC 0i系統(tǒng)是面向機床控制的專用PLC裝置，與傳統(tǒng)PLC既有相同的地方．也有很多特殊的控FANUCPMC的控制原理和普通PLC相同的是，采用循環(huán)掃描工作方式對輸入點進行采樣，經(jīng)過程序邏輯處理后，輸出給外圍電氣執(zhí)行動作。而它們的區(qū)別是，對于PMC在數(shù)控車床的應用來說信號地址可以分成大類：機床與PMC間的信號(X、Y)和數(shù)控系統(tǒng)與PMC間的信號(G、F)。

　　FANUC PMC的信號種類G、F地址由系統(tǒng)廠家確定，編程人員只可使用，不可改變或增刪。機床操作面板上的按鍵信號和狀態(tài)信號(如機床工作模式的設(shè)定、進給倍率的設(shè)定、主軸倍率的設(shè)定和進給軸的選擇等信號)都是通過PMC的x地址輸入到PMC。而機床的工作狀態(tài)和某些控制信號(如機床操作面板上的指示燈、刀架的換刀與鎖緊、主軸的正反轉(zhuǎn)等信號)都是通過PMC的Y地址輸出到機床的。由程序設(shè)計員編寫的PMC程序，對機床輸入信號進行運算后通過G地址由PMC輸入到系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的狀態(tài)信號通過F地址由系統(tǒng)輸出到PMC。只有少數(shù)高速信號(如機床回零減速信號、機床急停信號等)是通過x地址直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)，而不通過PMC，以此來提高響應速度。在PMC執(zhí)行掃描過程中第1級程序每8 ms執(zhí)行1次，而第2級程序在向CNC的調(diào)試RAM中傳送時，第2級程序根據(jù)程序的長短被自動分剖成n等分，每8ms中掃描完第1級程序后，再依次掃描第2級程序，所以整個PMC的執(zhí)行周期是n8ms。

2 典型控制程序設(shè)計

　　實踐過程中，發(fā)現(xiàn)PMC對通用型臥式數(shù)控車床的控制一般都包含這些方面：機床工作方式、急停、切削倍率、主軸倍率、主軸電機、輔助功能、冷卻電機、刀架電機和潤滑電機等。通過以下幾項功能的設(shè)計，可發(fā)現(xiàn)FANUC系統(tǒng)的PMC控制原理。

　　2.1 機床工作方式的控制

　　數(shù)控車床工作方式包括編輯方式、自動方式、手動數(shù)據(jù)輸入方式(MDI)、手輪方式和回零方式。為了準確地切換方式，采用數(shù)字式波段開關(guān)作為信號輸入點來設(shè)計。機床工作狀態(tài)由系統(tǒng)的PMC信號G信號通過組合來確定，系統(tǒng)工作狀態(tài)與信號的組合按表l進行控制。G43.0，G43.1，G43.2，G43.5，G43.7分別對應于MD1，MD2，MD4，ZRN，DNCI信號。程序設(shè)計的原理是通過將波段開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中的輸入信號進行邏輯處理，然后輸出對應的G信號給數(shù)控系統(tǒng)，最終實現(xiàn)工作方式叨換。

　　2.2 G01速度倍率的處理

　　加工過程中，操作人員根據(jù)工況調(diào)整加工速度，在程序不修改的條件下，倍率旋鈕的調(diào)節(jié)頗為重要。速度倍率功能的設(shè)計，采用了一個倍率旋轉(zhuǎn)開關(guān)，通過進給速度倍率開關(guān)選擇百分比(％)來增加或減少編程進給速度，切削進給速度倍率信號共有8位二進制編碼信號(倍率值在0～254％內(nèi)以1％為單位選擇)，G01速度倍率控制梯形圖如圖4所示。FANUC 0i系統(tǒng)切削進給速度倍率信號地址為G12。倍率開關(guān)采用數(shù)字式波段開關(guān)，倍率開關(guān)的輸入信號地址為X1.0，X1.1，X1.2，X1.3，通過代碼轉(zhuǎn)換指令CODB把開關(guān)位置指定表格的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)值傳送至G12中。由于切削進給速度倍率信號為負邏輯控制，所以表格數(shù)據(jù)用負數(shù)表示，負數(shù)在二進制中以補碼表示，倍率值為0～150％。

3 PMC的故障診斷方法

　　由PMC控制的輸入輸出故障是數(shù)控機床運行過程中最常見的故障。利用PMC進行故障診斷，首先要找出各個故障點對應輸入輸出信號，進而查詢梯形圖中的邏輯處理，順藤摸瓜地一步步往上查。最終確定故障原因。操作人員按機床面板+X按鈕想讓刀架往+X方向運行，但機床不動。對于這類故障，一般的診斷流程是3種：

　　3.1 打開梯形圖界面。搜索信號G10 0.0

　　G10 0.0是發(fā)動給數(shù)控系統(tǒng)的+X方向控制信號，在線診斷該信號顯示為低電平，沒有輸出，說明信號R203.1沒有導通。

　　3.2 查R203.1線圈信號

　　按如圖6所示的檢索情況，發(fā)現(xiàn)按動面板+X按鈕信號X29．4無變化，則輸入信號沒有接收到。　

　　機床電氣原理圖詳細繪制了機床各個模塊之間的連接關(guān)系，是機床維修人員的重要工具。通過查找測量，發(fā)現(xiàn)+X運行失效的原因是面板后面的控制信號線斷線，經(jīng)過處理故障排除。

4 結(jié)束語

　　數(shù)控機床是集成度較高的自動化系統(tǒng)。通過對具體問題的分析，可以發(fā)現(xiàn)通過研究數(shù)控機床PLC程序，一方面有助于數(shù)控機床故障的定位。特別是在定位數(shù)控機床外圍故障上，這種方法有著積極的作用；另一方面可以通過修改PMC程序和參數(shù)來修正、改善數(shù)控機床的功能，提高數(shù)控機床的性能。