PLC軸控功能對進給軸的擴展應用

廣州數控設備有限公司 （廣東 510530） 徐亮波

1. PLC軸控功能簡述

在廣州數控G S K980T D系列、FANUC 0i系列數控系統中，都提供有PLC軸控功能，通過該功能可以將進給軸從CNC的管理下分離出來，由PLC信號直接進行控制。可以從PLC側賦予移動量、進給速度等指令，使其與CNC管理下運動中的其他軸各自獨立地進行移動。因此，可以使用CNC的任意軸對轉塔、托盤和分度臺等周邊設備進行控制。通過PLC控制軸可進行快速移動、切削進給和返回參考點等常用動作。

PLC軸控制中，使用信號進行各類控制。CNC提供了4組DI／DO信號通道，通過在PLC側對信號進行各類控制來實現控制進給軸的動作（見圖1）。

圖 1

2. PLC軸控功能的信號

在大多數控系統中，CNC與PLC之間的數據通信都是通過G、F信號來實現的。其中G信號是PLC－>CNC的信號，F信號為CNC－>PLC的信號。PLC軸控功能中也是通過這兩類信號來與CNC進行數據通信。其中主要有以下幾個：①控制軸選擇信號EAXn，功能：為1時，通知CNC進給軸將由P L C控制。②控制中信號EACNTn，功能：為1時，通知PLC進給軸當前已處于PLC控制中。③軸控制指令信號ECg，功能：設定P L C軸控制的指令類型，如快速移動、切削進給等。④軸控制進給速度信號EIFg，功能：設定PLC軸移動的速度。⑤軸控制數據信號EIDg，功能：設定PLC軸移動的距離。⑥軸控制指令閱讀信號EBUFg，功能：通知CNC開始讀取用于PLC軸控制的指令數據程序段，CNC在讀取數據后將開始執行。⑦軸控制指令閱讀完成信號EBSYg，功能：通知PLC軸控單元已經讀取了PLC軸控制的一個指令數據程序段。⑧控制軸選擇狀態信號*EAXSL，功能：為1時，通知PLC進給軸正在進行PLC軸控工作。⑨復位信號ECLRg，功能：通知CNC，復位相應的PLC控制軸運動。

3. PLC軸控功能基本步驟

使用PLC軸控的基本操作步驟如下：①將進給軸切換為PLC軸控制。②指定進給軸執行的動作，包括指令類型、速度、移動距離等。③反轉閱讀信號，通知CNC開始讀取設定的數據。④重復②、③步驟直到全部程序段讀完。⑤等待PLC軸控進給軸運動結束，返回CNC控制。

4. PLC軸控功能的應用

（1）利用PLC軸控功能使進給軸作為主軸使用。在一些非標機床上，需要安裝多個附加主軸或動力頭，而一般系統的主軸輸出都有限，此時可利用PLC軸控功能把普通的進給軸轉換成附加主軸使用。主軸旋轉一般只需要旋轉方向和旋轉速度，因此，利用PLC軸控功能控制進給軸往一個方向按一定的速度不停移動即可。

現以C組PLC軸控指令來控制第3軸作為附加主軸進行說明，控制步驟如下：①將進給軸切換為PLC軸控制，進行正、反轉操作時，將進給軸的PLC軸控信號置1，切換進給軸到PLC軸控狀態（見圖2）。②指定進給軸執行的動作，包括指令類型、速度、移動距離等。指定進給軸的移動類型為G01移動，移動速度和移動距離設置在D0和D1數據中。反轉時，將移動距離進行（0 － 距離）運算，得到反方向的移動距離（見圖3）。③反轉閱讀信號，通知CNC開始讀取設定的數據：閱讀信號與閱讀完成信號為一對信號，當兩個信號的狀態不相同時，CNC就讀取PLC中指定的軸控數據，當兩個信號的狀態相同時，表示CNC已讀取當前段軸控數據，PLC中可以準備下一段指令數據（見圖4）。④重復②、③步驟，在步驟③的示例程序中，只要不進行停止操作，就一直在不停地讀取步驟②中指定的軸控數據，這樣進給軸一直處于旋轉過程中，不會因為移動距離結束而停下來。⑤指定停止操作，停止進給軸的運動。執行停止操作時，通過復位信號使進給軸結束運動。在檢測到進給軸停止后，將PLC軸控信號復位（見圖5）。

圖 2

圖 3

圖 4

通過以上5步，就實現了控制進給軸按預先設定的速度進行正轉、反轉的旋轉操作，并可隨時停止旋轉，動作流程與一般主軸的旋轉過程基本相同。

（2）PLC軸控功能在磨削中的應用。在有些磨削加工中，在基本軸進行連續進給的同時，需要砂輪進行振蕩。一般的數控系統中都不具有振蕩功能，需要專用的磨削數控系統，而利用PLC軸控功能即可實現砂輪控制軸的振蕩動作。現以C組PLC軸控指令來控制第3軸作為砂輪振蕩軸進行說明，控制步驟如下：①將砂輪控制軸切換為PLC軸控制。進行振蕩操作時，將進給軸的PLC軸控信號置1，切換進給軸到PLC軸控狀態。R702.0表示移動方向，啟動振蕩時設置其初始方向為正方向（見圖6）。②指定進給軸執行的動作，包括指令類型、速度、移動距離等，指定進給軸的移動類型為G01移動，移動速度和移動距離設置在D0和D1數據中。反方向移動時，將移動距離進行（0 － 距離）運算，得到反方向的移動距離（見圖7）。③反轉閱讀信號，通知CNC開始讀取設定的數據。閱讀信號與閱讀完成信號為一對信號，當兩個信號的狀態不相同時，CNC就讀取PLC中指定的軸控數據，當兩個信號的狀態相同時，表示CNC已讀取當前段軸控數據，PLC中可以準備下一段指令數據。在反轉閱讀信號的同時反轉移動方向，使CNC交叉讀取到正、反兩個方向的移動數據，從而實現振蕩動作（見圖8）。④重復②、③步驟。在步驟③的示例程序中，只要不進行停止操作，就一直在不停的讀取步驟②中指定的軸控數據，這樣進給軸一直處于正、反運動的振蕩過程中。⑤指定停止操作，停止進給軸的運動。執行停止操作時，通過復位信號使進給軸結束運動。在檢測到進給軸停止后，將PLC軸控信號復位（見圖9）。

通過以上5步，就實現了控制進給軸按預先設定的速度和移動距離進行正、反方向的振蕩運動，并可隨時停止振蕩，可與基本X、Z軸進行組合，實現磨削加工。

圖 5

圖 6

圖 7

圖 8

圖 9

5. 結語

現在數控系統進給軸的有效個數越來越多，對許多機床而言都有剩余。PLC軸控功能擴展了進給軸的應用范圍，使進給軸能發揮更多的作用，實現一些系統本身不具備的功能，以滿足機床的使用。