基于凱恩帝系統的數控機床工作方式的設計與分析

林政江

摘要：針對配置凱恩帝數控系統的數控機床，為保證數控機床工作方式功能控制的簡便可靠，設計基于MOVE、SFRN、COD、MOVOR功能指令控制的工作方式，包括硬件控制電路的設計，編制相關工作方式控制梯形圖，實際應用表明，PMC程序的可讀性強，易移植。為其它數控機床的工作方式的設計提供一種簡捷實用的解決思路。

關鍵詞：數控機床;工作方式;KND數控系統;功能指令;PLC

0? 引言

一般數控機床有編輯（EDIT）、自動（AUTO）、手動（JOG）、手輪（MPG）、單動輸入（MDI）、在線加工（DNC）、回零（HOME）7種工作方式，根據不同的加工狀態選擇合適的工作方式。工作方式的選擇是通過硬件和軟件來實現的，在操作面板上安裝有工作選擇波段開關，開關連接到數控系統的IO輸入輸出模塊上，同時在數控系統內裝PLC里面編制好方式選擇控制梯形圖，梯形圖中處理IO輸入模塊上的信號，根據信號的變化，控制數控系統中G信號和F信號，而每一個固定的G、F信號和工作方式是一一對應的，也就是G和F信號有效了，工作方式也就正確了。

1? 工作方式功能介紹

要想進行工作方式設計，首先介紹一下數控機床七種工作方式的含義。

①EDIT：程序編輯方式，在此狀態下可以在數控系統程序區編輯需要加工的程序。

②AUTO：自動加工方式，在這種狀態下，數控系統會自動執行事先已經輸進去的加工程序。

③JOG：手動移動方式，在這種狀態下，按下操作面板上的各個伺服軸的進給方向按鈕，軸就可以向對應的方向移動。

④MPG：手輪移動方式，可以用操作面板上的手搖脈沖發生器（簡稱手輪）控制伺服軸的移動。

⑤MDI：單動輸入方式，有點類似AUTO工作方式，它可以自動執行單程序段。

⑥DNC：在線加工方式，有的加工程序比較大，而數控系統的內存容量比較小，無法全部存到數控系統中，此時可以用網線將系統與電腦相連，實時讀取電腦中的程序進行加工。

⑦HOME：回參考點方式，機床各坐標軸回參考點時，要撥到此方式下才能進行回零。

2? 凱恩帝數控系統工作方式選擇的原理

凱恩帝K2000MC3i數控系統的工作方式與G信號和F信號地址的關系如表1所示，凱恩帝數控系統中的G信號和F信號地址定義是固定的，用戶無法修改，而X信號和Y信號地址用戶是可以自己定義的[2]，例如設計的梯形圖使G48.0為1時，G48.1、G48.2、G48.3、G48.4、G48.5為0時，這些G信號由PLC送給CNC，當CNC接收到這些G信號后，系統工作方式自動進入回零方式（HOME），如表1所示，同時CNC輸出F71.2、F71.0、F69.7信號（由0變為1）給PLC，系統屏幕所顯示的工作方式變為回零方式，以便提醒操作者此時數控系統處于回零方式。

3? 數控機床工作方式的設計與分析

3.1 X信號輸入地址與G信號地址的定義

因為數控機床操作面板上的工作方式有七種（段位0至段位6，二進制即000至110）。因此輸入信號的地址X與G信號的地址關系如表2所示，例如當波段開關撥到單動輸入方式（MDI）時，X46.7、X46.6、X46.5為011，配合相應的梯形圖處理，使得G28.2、G28.1、G28.0為000，即系統運行模式進入單動輸入方式（MDI）。

3.2 工作方式選擇控制電路設計

該數控機床所有工作方式的選擇是通過輸入信號X46.5至X46.7之間的配合來完成的，工作方式選擇控制電路如圖1所示，工作方式選擇功能有3個輸入信號連接到凱恩帝數控系統CN8接口上[3]，分別被定義為X46.5、X46.6、X46.7，圖1中三個開關的公共端接到A01接口上，這個接口提供直流24V，例如當開關旋到編輯工作方式時，X46.5閉合，X46.6和X46.7斷開，那么此時X46.5=1，X46.6=X46.7=0，系統切換到編輯工作方式。

3.3 工作方式梯形圖設計與分析

工作方式梯形圖如圖2所示，先通過MOVE（邏輯乘數據傳送）指令將G28的后三位清空，然后通過MOVE（邏輯乘數據傳送）指令將X46的高3位（X46.5、X46.6、X46.7）傳送給R850，通過SFRN（寄存器右移N位）指令[4]將R850里的數據右移5位，從高3位移動到低3位中去。通過COD（代碼轉換）指令進行轉換，將數據放置到R853中，最后通過MOVOR（邏輯或后的數據傳送）指令將R853里面的數據傳送到G28里，從而達到X信號與G信號進行溝通的目的，確定了工作方式。

4? 結語

實際應用表明波段開關工作模式采用多種功能指令MOVE、SFRN、COD、MOVOR編制相關梯形圖更簡潔明了，易于查看，易于移植，檢查維修方便。

參考文獻：

[1]王勇，張浩，芮延年.基于FANUC 0ID系統的數控機床運行模式的設計[J].自動化應用，2015（11）：18-20，45.

[2]北京凱恩帝數控技術有限公司.K2000MCi銑床用數控系統連接調試手冊[Z].2017.

[3]王勇，董同飛，湯垚，劉幫.基于PMC控制的主軸分段無級液壓變速控制系統設計[J].自動化應用，2018（02）：1-4，11.

[4]李波，褚天鋮，任坤，王勇，劉幫.基于KND數控系統的第二模擬主軸功能設計與實現[J].自動化應用，2020（01）：26-28.