0 概述
在機械加工行業中，使用著大量的機床。由于數控機床有精度高、一致性好、效率高、柔性好等眾多的優點，隨著數控技術的迅速發展，數控機床的普及漸漸地成為機械行業的潮流。在此潮流的驅動下，每年有大量的數控機床由機床廠家生產出來，同時每年也有相當數量的舊機床進行數控化改造。
在數控機床中，數控系統要完成對數控機床的三個方面的控制：進給軸的運動、主軸的運動以及輔助功能。其中進給軸的運動及主軸的運動控制可以由專業生產廠家提供的成品的硬件及控制軟件來完成(數控系統、驅動器、伺服電機、主軸電機及相應的機械傳動鏈)，許多情況下這兩項控制功能是即插即用的，而且對于不同的機床它們的控制也是大同小異的。而諸如冷卻、潤滑、排屑、刀具交換、驅動使能及報警等輔助功能的控制是由數控系統中的PLC(Programmable Losaccontler)——可編程序控制器來完成的。其中PLC的控制程序則是由數控機床的生產家或數控改造者，根據每一臺機床不同的輔助功能而具體開發的。因此在數控機床的生產及機床的數控化改造中，PLC控制程序的編制及調試都占有相當的工作量，所以提高PLC控制程序的通用性和可移植性，就可以很好地提高數控機床的生產或機床的數控化改造的效率及可靠性。
提高數控機床PLC控制程序的通用性和可移植性，PLC控制程序的結構可以采用模塊化的設計思想等方法。這里不作詳述，本文介紹一個I/O處理程序的設計思路，來提高數控機床PLC控制程序的通用化程度。
1 問題的提出
對于同一種數控機床，如果其選用的輸入/輸出元件的規格作了變動，(例如：接近開關由常閉點改為常開點，電磁剎車由通電剎車改為斷電剎車等。)這時都不得不對PLC控制程序加以修改。能否不修改PLC控制程序，而PLC也能適應或兼容外部的輸A/輸出元件的這種變化呢?或者當設計PLC程序的時候，不知道外部的輸入/輸出元件的邏輯特性時是否可以將其統一對待，先進行編程呢?
2 問題的解決
如果我們設計數控機床的PLC控制程序時，能為PLC的數字輸入/輸出接口構建一個映像寄存器，而該映像寄存器與數字輸入/輸出接口的對應關系由PLC來控制，且PLC的控制程序對數字輸人/輸出接口的讀/寫操作，都間接地通過對這個映像寄存器來進行，那么這個問題就可以迎刃而解。
2.1 處理的思路
具體的做法是，我們編制一個I/O處理子程序，將PLC的數字輸入接口的信號，同機床用戶數據進行一定的邏輯運算，將結果存入PLC的內部輔助寄存器中——數字輸人映像寄存器，而PLC控制程序則從該映像寄存器中獲得經過處理的數字輸入信號。這里的機床用戶數據，是可以通過數控系統的鍵盤進行編輯的數據，且PLC的控制程序可以引用該數據。對于輸出，PLC的控制程序將對數字輸出接口的信號存人PLC的內部輔助寄存器中——數字輸出映像寄存器，由該程序將其與機床用戶數據進行一定的邏輯運算，最后將結果輸出到PLC的數字輸出接口。即除了這個I/O處理子程序外，PLC的其它控制程序不直接使用數字輸A/輸出接口的地址。
2.2 數字輸入接口
對數字輸入接口信號的處理分為有效性和邏輯性二種情況。輸Jk/輸出信號的常開/常閉的變化與邏輯性處理相對應，輸人/輸出信號是否被屏蔽則與有效性處理相對應。如圖1所示。
圖1對數字輸入接口的處理
2.2.1 對邏輯性的處理
對數字輸入接口信號的邏輯性處理，是根據邏輯“異或”運算原理：任何數與“1”相“異或”其值取反，任何數與“0”相“異或”其值不變。
例如：輸人接口10=10011001，它同A=00001111進行邏輯“異或”運算，結果10的高4位其值不變，而10的低4位其值取反了。
2.2.2 有效性的處理
對數字輸入接口信號的有效性處理，是根據邏輯“與”運算原理：任何數與“1”相“與”其值不變，任何數與“0”相“與”其值為“0”。
例如：輸入接口IO=10011001，它同B=00001111進行邏輯“與”運算，結果Io的低4位其值不變，而10的高4位被屏蔽了。
現將對數字輸入接口信號的邏輯性和有效性處理圖示如下：
2.3 數字輸出接口
對數字輸出接口信號的處理與數字輸入接口信號的處理相類似。如圖2所示。
圖2對數字輸出接口的處理
3 程序舉例
以西門子數控系統為例，該I/O處理子程序編制如圖3。
圖3 I／O處理子程序
其中VW45001000、VW45001002、VW45001004、VW45001006為機床用戶數據。MWO為數字輸入映像寄存器，MW2為數字輸出映像寄存器。IW0為數字輸入接口信號，QW0為數字輸出接口信號。以上皆為16位數據。
這樣，當數控機床的輸入/輸出元件的規格作了變動，我們只需對VW45001000、VW45001002、VW45001004、VW45001006等機床用戶數據進行修改，就可以使PLC的控制程序適應或兼容這種變化，而不必修改PLC控制程序。
(審核編輯: Doris)
分享
