數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中并非單純的軌跡及定位控制，往往還有一些機(jī)床的邏輯動(dòng)作需要相應(yīng)的控制，這就要求在機(jī)床的電氣控制中既有數(shù)字控制系統(tǒng)NC又有邏輯控制系統(tǒng)PLC，兩者之間實(shí)現(xiàn)信息交換有多種方法。本文介紹了在實(shí)際設(shè)計(jì)、研制半自動(dòng)提速鐵路軸承內(nèi)、外滾道超精機(jī)項(xiàng)目中，數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床伺服電機(jī)進(jìn)給數(shù)控程序和機(jī)床其他動(dòng)作的PLC程序控制兩者之間的通信聯(lián)絡(luò)方法，此方法能有效地將上述兩者的控制結(jié)合起來(lái)。該機(jī)床目前已制造完成用于軸承生產(chǎn)加工中，實(shí)踐證明，該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，效果良好。

1 數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　數(shù)控系統(tǒng)中，執(zhí)行數(shù)控NC功能的NCK軟件程序和執(zhí)行邏輯功能的PLC程序，需由用戶根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況加以編制。軟件設(shè)計(jì)中，主控程序是NcK軟件程序；機(jī)床邏輯動(dòng)作由NCK軟件程序輸出給PLc的輔助功能來(lái)完成。

　　1.1 輸出給PLC的輔助功能

　　輔助功能又稱M功能或M指令，是控制機(jī)床加工操作時(shí)作一些輔助動(dòng)作的開(kāi)／關(guān)功能，其主要用于機(jī)床加工時(shí)的工藝性指令，靠繼電器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)其控制過(guò)程。輔助功能M代碼是以地址M為首后跟2位數(shù)字組成，共100種(M00一M99)。機(jī)床上的各種開(kāi)關(guān)操作可以通過(guò)零件程序中的M功能指令激活。M功能在使用時(shí)，每個(gè)程序段可以有5個(gè)M指令。M指令的值從O到99，為整數(shù)。其中少數(shù)幾個(gè)M指令已經(jīng)由系統(tǒng)生產(chǎn)廠商設(shè)置了一些固定功能，具體參見(jiàn)表1，其余部分可供機(jī)床生產(chǎn)廠商使用。

表1M功能表

　　1.2 PLC向NCK傳送的信號(hào)

　　PLC用戶程序和NcK(數(shù)控核心)之間通過(guò)不同的數(shù)據(jù)區(qū)可進(jìn)行信號(hào)和數(shù)據(jù)的交換，PLC用戶程序與交換無(wú)關(guān)，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)這是自動(dòng)進(jìn)行的。PLC／NCK的控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)會(huì)循環(huán)刷新。信號(hào)分為普通信號(hào)、運(yùn)行方式信號(hào)、通道信號(hào)和進(jìn)給軸／主軸信號(hào)。其中，在PLC-NcK的通道控制信號(hào)中，3200的PLC變量中的V32000006．1是讀入使能禁止信號(hào)，其含義及使用方法如表2所示。

　　從表2可以看到，當(dāng)對(duì)V32000006．1置“1”，禁止下一個(gè)程序段的數(shù)據(jù)傳送到插補(bǔ)器，這時(shí)NC程序處于停止等待狀態(tài)；當(dāng)對(duì)v32000006．1復(fù)位清“0”，下一個(gè)程序段的數(shù)據(jù)傳輸給插補(bǔ)器，這時(shí)NC程序開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行該下一程序段，因此，通過(guò)對(duì)v32000006．1的置“1”和復(fù)位清“0”就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)NC程序段的運(yùn)行控制。在機(jī)床設(shè)計(jì)中，某些情況下只有結(jié)束輔助功能才可以執(zhí)行下一個(gè)NC程序段，因此，這時(shí)可以通過(guò)禁止讀入信號(hào)阻止程序段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換執(zhí)行。

2 應(yīng)用實(shí)例

　　半自動(dòng)提速鐵路軸承內(nèi)、外滾道超精機(jī)的自動(dòng)控制中，具有一個(gè)往復(fù)進(jìn)給軸，由數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給軸輸出接口控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，再由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制交流伺服電動(dòng)機(jī)，從而控制機(jī)床的進(jìn)給軸往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其余的電動(dòng)機(jī)或動(dòng)作由PLC輸出，通過(guò)控制繼電器或電磁閥來(lái)控制，其動(dòng)作流程圖如圖1所示。

圖1滾道超精機(jī)動(dòng)作流程圖

　　超精機(jī)動(dòng)作流程(圖1)中，所有的機(jī)床動(dòng)作除了往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和工作軸電動(dòng)機(jī)的粗、精超啟動(dòng)及停止由數(shù)控程序控制外，其余所有的機(jī)床動(dòng)作皆以M功能的形式由數(shù)控程序輸出到PLC。從動(dòng)作流程圖可以看出，芯軸插人、油石跳進(jìn)等動(dòng)作的命令輸出后，不能馬上執(zhí)行下一個(gè)NC程序段，需等動(dòng)作到位后才能繼續(xù)NC程序，這時(shí)可在PLC程序中加入傳送給NCK的讀入禁止命令，停止NC程序的繼續(xù)向下執(zhí)行，直到該動(dòng)作完成后，再由PLC向NCK發(fā)出讀入使能命令，NC才能繼續(xù)控制程序的執(zhí)行。

　　這里，以油石跳進(jìn)動(dòng)作為例來(lái)加以說(shuō)明。輔助功能M16是油石跳進(jìn)命令，數(shù)控程序命令為在N20語(yǔ)句的程序命令中，油石跳迸命令以輔助功能M16形式給出，N30和N35語(yǔ)句的程序命令是進(jìn)行超精加工的伺服電動(dòng)機(jī)往復(fù)進(jìn)給控制命令，從滾道超精機(jī)動(dòng)作流程圖可知，數(shù)控系統(tǒng)在發(fā)出油石跳進(jìn)命令后，不能馬上執(zhí)行超精加工的伺服電動(dòng)機(jī)往復(fù)進(jìn)給數(shù)控動(dòng)作，必須等到油石跳進(jìn)到位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后才能執(zhí)行下面的N30和N35動(dòng)作。正常情況下，NCK是一條接一條連續(xù)地讀人數(shù)控程序命令并往下執(zhí)行的，執(zhí)行速度很快，在發(fā)出M功能指令后，NC緊接著就執(zhí)行下一句程序段，這時(shí)PLC接受到的M功能指令可能還未來(lái)得及執(zhí)行，數(shù)控程序已繼續(xù)向下執(zhí)行了。而機(jī)床要求NcK在執(zhí)行完N20語(yǔ)句后，不能馬上執(zhí)行N30語(yǔ)句，因此，在PLC接收到NcK發(fā)來(lái)的M16命令后，可以通過(guò)PIJC梯形圖(圖2)，首先將PLC-NcK的通道控制信號(hào)中的v32000006．1設(shè)置為讀人使能禁止，禁止下一個(gè)程序段的數(shù)據(jù)傳送到插補(bǔ)器，這樣，NcK不再執(zhí)行下面的N30語(yǔ)句，當(dāng)油石跳進(jìn)動(dòng)作完成，油石跳進(jìn)到位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，取消讀人使能禁止，允許NcK讀入程序即v32000006．1設(shè)置為讀入使能，NcK再繼續(xù)執(zhí)行N30語(yǔ)句。

圖2油石跣進(jìn)動(dòng)作相關(guān)梯形圖

3 結(jié)束語(yǔ)

　　在設(shè)計(jì)制造的半自動(dòng)提速鐵路軸承滾道超精機(jī)中，使用上述方法，利用PLC_NCK的通道控制信號(hào)中的PLC變量V32000006．1，即讀人使能禁止信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控程序NC和邏輯控制程序PLc的聯(lián)絡(luò)，方法簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用。