PLC轴控功能对进给轴的扩展应用

广州数控设备有限公司 （广东 510530） 徐亮波

1. PLC轴控功能简述

在广州数控G S K980T D系列、FANUC 0i系列数控系统中，都提供有PLC轴控功能，通过该功能可以将进给轴从CNC的管理下分离出来，由PLC信号直接进行控制。可以从PLC侧赋予移动量、进给速度等指令，使其与CNC管理下运动中的其他轴各自独立地进行移动。因此，可以使用CNC的任意轴对转塔、托盘和分度台等周边设备进行控制。通过PLC控制轴可进行快速移动、切削进给和返回参考点等常用动作。

PLC轴控制中，使用信号进行各类控制。CNC提供了4组DI／DO信号通道，通过在PLC侧对信号进行各类控制来实现控制进给轴的动作（见图1）。

图 1

2. PLC轴控功能的信号

在大多数控系统中，CNC与PLC之间的数据通信都是通过G、F信号来实现的。其中G信号是PLC－>CNC的信号，F信号为CNC－>PLC的信号。PLC轴控功能中也是通过这两类信号来与CNC进行数据通信。其中主要有以下几个：①控制轴选择信号EAXn，功能：为1时，通知CNC进给轴将由P L C控制。②控制中信号EACNTn，功能：为1时，通知PLC进给轴当前已处于PLC控制中。③轴控制指令信号ECg，功能：设定P L C轴控制的指令类型，如快速移动、切削进给等。④轴控制进给速度信号EIFg，功能：设定PLC轴移动的速度。⑤轴控制数据信号EIDg，功能：设定PLC轴移动的距离。⑥轴控制指令阅读信号EBUFg，功能：通知CNC开始读取用于PLC轴控制的指令数据程序段，CNC在读取数据后将开始执行。⑦轴控制指令阅读完成信号EBSYg，功能：通知PLC轴控单元已经读取了PLC轴控制的一个指令数据程序段。⑧控制轴选择状态信号*EAXSL，功能：为1时，通知PLC进给轴正在进行PLC轴控工作。⑨复位信号ECLRg，功能：通知CNC，复位相应的PLC控制轴运动。

3. PLC轴控功能基本步骤

使用PLC轴控的基本操作步骤如下：①将进给轴切换为PLC轴控制。②指定进给轴执行的动作，包括指令类型、速度、移动距离等。③反转阅读信号，通知CNC开始读取设定的数据。④重复②、③步骤直到全部程序段读完。⑤等待PLC轴控进给轴运动结束，返回CNC控制。

4. PLC轴控功能的应用

（1）利用PLC轴控功能使进给轴作为主轴使用。在一些非标机床上，需要安装多个附加主轴或动力头，而一般系统的主轴输出都有限，此时可利用PLC轴控功能把普通的进给轴转换成附加主轴使用。主轴旋转一般只需要旋转方向和旋转速度，因此，利用PLC轴控功能控制进给轴往一个方向按一定的速度不停移动即可。

现以C组PLC轴控指令来控制第3轴作为附加主轴进行说明，控制步骤如下：①将进给轴切换为PLC轴控制，进行正、反转操作时，将进给轴的PLC轴控信号置1，切换进给轴到PLC轴控状态（见图2）。②指定进给轴执行的动作，包括指令类型、速度、移动距离等。指定进给轴的移动类型为G01移动，移动速度和移动距离设置在D0和D1数据中。反转时，将移动距离进行（0 － 距离）运算，得到反方向的移动距离（见图3）。③反转阅读信号，通知CNC开始读取设定的数据：阅读信号与阅读完成信号为一对信号，当两个信号的状态不相同时，CNC就读取PLC中指定的轴控数据，当两个信号的状态相同时，表示CNC已读取当前段轴控数据，PLC中可以准备下一段指令数据（见图4）。④重复②、③步骤，在步骤③的示例程序中，只要不进行停止操作，就一直在不停地读取步骤②中指定的轴控数据，这样进给轴一直处于旋转过程中，不会因为移动距离结束而停下来。⑤指定停止操作，停止进给轴的运动。执行停止操作时，通过复位信号使进给轴结束运动。在检测到进给轴停止后，将PLC轴控信号复位（见图5）。

图 2

图 3

图 4

通过以上5步，就实现了控制进给轴按预先设定的速度进行正转、反转的旋转操作，并可随时停止旋转，动作流程与一般主轴的旋转过程基本相同。

（2）PLC轴控功能在磨削中的应用。在有些磨削加工中，在基本轴进行连续进给的同时，需要砂轮进行振荡。一般的数控系统中都不具有振荡功能，需要专用的磨削数控系统，而利用PLC轴控功能即可实现砂轮控制轴的振荡动作。现以C组PLC轴控指令来控制第3轴作为砂轮振荡轴进行说明，控制步骤如下：①将砂轮控制轴切换为PLC轴控制。进行振荡操作时，将进给轴的PLC轴控信号置1，切换进给轴到PLC轴控状态。R702.0表示移动方向，启动振荡时设置其初始方向为正方向（见图6）。②指定进给轴执行的动作，包括指令类型、速度、移动距离等，指定进给轴的移动类型为G01移动，移动速度和移动距离设置在D0和D1数据中。反方向移动时，将移动距离进行（0 － 距离）运算，得到反方向的移动距离（见图7）。③反转阅读信号，通知CNC开始读取设定的数据。阅读信号与阅读完成信号为一对信号，当两个信号的状态不相同时，CNC就读取PLC中指定的轴控数据，当两个信号的状态相同时，表示CNC已读取当前段轴控数据，PLC中可以准备下一段指令数据。在反转阅读信号的同时反转移动方向，使CNC交叉读取到正、反两个方向的移动数据，从而实现振荡动作（见图8）。④重复②、③步骤。在步骤③的示例程序中，只要不进行停止操作，就一直在不停的读取步骤②中指定的轴控数据，这样进给轴一直处于正、反运动的振荡过程中。⑤指定停止操作，停止进给轴的运动。执行停止操作时，通过复位信号使进给轴结束运动。在检测到进给轴停止后，将PLC轴控信号复位（见图9）。

通过以上5步，就实现了控制进给轴按预先设定的速度和移动距离进行正、反方向的振荡运动，并可随时停止振荡，可与基本X、Z轴进行组合，实现磨削加工。

图 5

图 6

图 7

图 8

图 9

5. 结语

现在数控系统进给轴的有效个数越来越多，对许多机床而言都有剩余。PLC轴控功能扩展了进给轴的应用范围，使进给轴能发挥更多的作用，实现一些系统本身不具备的功能，以满足机床的使用。