0 概述

　　在机械加工行业中，使用着大量的机床。由于数控机床有精度高、一致性好、效率高、柔性好等众多的优点，随着数控技术的迅速发展，数控机床的普及渐渐地成为机械行业的潮流。在此潮流的驱动下，每年有大量的数控机床由机床厂家生产出来，同时每年也有相当数量的旧机床进行数控化改造。

　　在数控机床中，数控系统要完成对数控机床的三个方面的控制：进给轴的运动、主轴的运动以及辅助功能。其中进给轴的运动及主轴的运动控制可以由专业生产厂家提供的成品的硬件及控制软件来完成(数控系统、驱动器、伺服电机、主轴电机及相应的机械传动链)，许多情况下这两项控制功能是即插即用的，而且对于不同的机床它们的控制也是大同小异的。而诸如冷却、润滑、排屑、刀具交换、驱动使能及报警等辅助功能的控制是由数控系统中的PLC(Programmable Losaccontler)——可编程序控制器来完成的。其中PLC的控制程序则是由数控机床的生产家或数控改造者，根据每一台机床不同的辅助功能而具体开发的。因此在数控机床的生产及机床的数控化改造中，PLC控制程序的编制及调试都占有相当的工作量，所以提高PLC控制程序的通用性和可移植性，就可以很好地提高数控机床的生产或机床的数控化改造的效率及可靠性。

　　提高数控机床PLC控制程序的通用性和可移植性，PLC控制程序的结构可以采用模块化的设计思想等方法。这里不作详述，本文介绍一个I/O处理程序的设计思路，来提高数控机床PLC控制程序的通用化程度。

1 问题的提出

　　对于同一种数控机床，如果其选用的输入/输出元件的规格作了变动，(例如：接近开关由常闭点改为常开点，电磁刹车由通电刹车改为断电刹车等。)这时都不得不对PLC控制程序加以修改。能否不修改PLC控制程序，而PLC也能适应或兼容外部的输A/输出元件的这种变化呢?或者当设计PLC程序的时候，不知道外部的输入/输出元件的逻辑特性时是否可以将其统一对待，先进行编程呢?

2 问题的解决

　　如果我们设计数控机床的PLC控制程序时，能为PLC的数字输入/输出接口构建一个映像寄存器，而该映像寄存器与数字输入/输出接口的对应关系由PLC来控制，且PLC的控制程序对数字输人/输出接口的读/写操作，都间接地通过对这个映像寄存器来进行，那么这个问题就可以迎刃而解。

　　2.1 处理的思路

　　具体的做法是，我们编制一个I/O处理子程序，将PLC的数字输入接口的信号，同机床用户数据进行一定的逻辑运算，将结果存入PLC的内部辅助寄存器中——数字输人映像寄存器，而PLC控制程序则从该映像寄存器中获得经过处理的数字输入信号。这里的机床用户数据，是可以通过数控系统的键盘进行编辑的数据，且PLC的控制程序可以引用该数据。对于输出，PLC的控制程序将对数字输出接口的信号存人PLC的内部辅助寄存器中——数字输出映像寄存器，由该程序将其与机床用户数据进行一定的逻辑运算，最后将结果输出到PLC的数字输出接口。即除了这个I/O处理子程序外，PLC的其它控制程序不直接使用数字输A/输出接口的地址。

　　2.2 数字输入接口

　　对数字输入接口信号的处理分为有效性和逻辑性二种情况。输Jk/输出信号的常开/常闭的变化与逻辑性处理相对应，输人/输出信号是否被屏蔽则与有效性处理相对应。如图1所示。

图1对数字输入接口的处理

　　2.2.1 对逻辑性的处理

　　对数字输入接口信号的逻辑性处理，是根据逻辑“异或”运算原理：任何数与“1”相“异或”其值取反，任何数与“0”相“异或”其值不变。

　　例如：输人接口10=10011001，它同A=00001111进行逻辑“异或”运算，结果10的高4位其值不变，而10的低4位其值取反了。

　　2.2.2 有效性的处理

　　对数字输入接口信号的有效性处理，是根据逻辑“与”运算原理：任何数与“1”相“与”其值不变，任何数与“0”相“与”其值为“0”。

　　例如：输入接口IO=10011001，它同B=00001111进行逻辑“与”运算，结果Io的低4位其值不变，而10的高4位被屏蔽了。

　　现将对数字输入接口信号的逻辑性和有效性处理图示如下：

　　2.3 数字输出接口

　　对数字输出接口信号的处理与数字输入接口信号的处理相类似。如图2所示。

图2对数字输出接口的处理

3 程序举例

　　以西门子数控系统为例，该I/O处理子程序编制如图3。

图3 I／O处理子程序

　　其中VW45001000、VW45001002、VW45001004、VW45001006为机床用户数据。MWO为数字输入映像寄存器，MW2为数字输出映像寄存器。IW0为数字输入接口信号，QW0为数字输出接口信号。以上皆为16位数据。

　　这样，当数控机床的输入/输出元件的规格作了变动，我们只需对VW45001000、VW45001002、VW45001004、VW45001006等机床用户数据进行修改，就可以使PLC的控制程序适应或兼容这种变化，而不必修改PLC控制程序。