1 引言
众所周知，数控系统对机床的控制主要包括两方面，即位置控制和顺序控制，位置控制是指对数字量信号的控制，如机床进给运动、工作台的位移与速度等。这些主要由NC来完成。顺序控制是指对开关量信号的控制，主要是由PLC来完成。PLC主要完成与逻辑运算有关的动作，没有穆动轨迹方面的具体要求，控制辅助装置完成相应开关动作，它还可以接受MCP的指令，一方面直接控制辅助装置做出某种动作，另一方面将部分指令送往NC用于对加工过程的控制。PLC是数控机床控制中的重要组成部分。本文是以HNC 8型系统为例，针对数控机床需要实现的各种基本功能，详细说明PLC编程中的编程方法及其技巧。
2 CNC—PLC—MT接口信号分析
PLC、CNC(计算机数控装置)和MT(机床)之间的信息交互主要包括4个部分㈦.
CNC与PLC之间进行信息交互主要由G信号与F信号完成。F信号是由CNC系统输入到PLC的信号，该信号一般分为两种，一种是系统发送给PLC的指令，要求机床处于某种状态，比如内部复位信号，M代码译码信号等；另外一种是通知PLC系统当前处于何种状态，进而点亮某个指示灯。比如：工作方式选择指示灯等。G信号是由PLC侧输出到CNC系统部分的信号，它对系统部分进行控制或者通知系统当前机床处于何种状态。比如复位完成信号，工作方式控制信号等，需要说明的是，F、G信号的地址与具体含义已由数控系统生产商确定，PLC编程者只能使用而不能进行地址分配。
PLC与MT之间信息交互主要依靠X信号与Y信号，X信号主要接收来自外界的信号，比如行程开关信号，按键信号等；Y信号是由PLC输出到机床侧的信号。根据机床控制的要求，Y信号控制机床侧的电磁阀、信号指示灯等电器，以满足机床运行的需要。
总之，PLC、CNC和MT是一个整体，缺一不可，X信号负责接收外界(操作人员)传输给PLC的信号，PLC再将信号经过某种逻辑运算以G信号的形式通知CNC系统，CNC控制伺服做出某种动作，同时CNC会反馈F信号给PLC，通知PLC外界(操作人员)信号接收有效，PLC通过Y信号通知外界(操作人员)，系统已经响应按键信号。
3 PLC在HNC一8型系统中的控制功能
在数控PLC控制中，主要实现进给轴、主轴、辅助装置以及系统状态的控制。进给轴控制主要包括手动进给、自动进给、进给轴倍率、手持单元等；主轴控制包括手动进给、自动进给、进给轴倍率控制等；辅助装置控制包括润滑、冷却、排屑、换刀等；系统状态控制包括急停、复位、工作方式选择等。其中在主轴手动控制中包括主轴停止、正反转、定向等。
图2中各软件模块之间互有关联或相互交叉，比如手持单元上有急停按钮，又有进给轴手动控制；系统控制中的自动方式，可以实现进给轴自动控制等。
4 典型控制功能PLC程序实现
数控PLC采用循环扫描原理执行用户程序，执行过程大致分为三个阶段：输入采样阶段，程序执行阶段，输出刷新阶段。数控PLC中要实现的功能很多，这里以HNC-8型系统PLC的几个典型模块为例，说明数控PLC的编程方法与技巧。下面的例子中假设所有X信号与Y信号在某个子程序中已与相应内部继电器相关联，这里所有的x信号与Y信号全部用相应的内部继电器表示，提高程序的通用性。
4.1 内部复位按键功能实现
在HNC-8型数控系统工作过程中，按下急停后，伺服启动完成继电器置0，释放急停时，经过定时器定时完成后，伺服启动完成继电器置1。按下复位按键，系统自身会处于初始状态，而且还会要求机床处于初始状态。
(1)控制要求。释放急停，伺服启动未完成时，机床运行不允许，系统执行复位操作；在机床运行允许情况下，按下系统复位按键时，PLC开始执行复位，机床运行不允许，系统执行复位操作。复位完成后，机床运行允许；也就是说系统复位过程中，机床运行不允许。
(2)PLC编程思路。根据要求，复位分为三个阶段：复位开始，复位过程中，复位完成，这三个阶段PLC会控制机床处于不同的状态。故三个过程赋予相应的内部继电器，便于标志相应的过程。未按下复位按键时，释放急停，系统复位一次；按下复位按键，PLC控制机床完成某种动作，复位完成后，复位标志继电器清零，机床允许运行。总之，复位过程中，机床运行不允许，但未按下系统复位按键，机床复位完成时，机床运行允许。
假设R360.0为与急停关联的状态继电器，与复位相关的状态继电器有：R361.0，R361.1，R361.2，R361.3，机床运行允许状态继电器是R360．2，G信号与F信号有：F2560.12，G2560.9，与冷却灯、主轴停止灯关联的状态继电器有R362.4，R362.5。当释放急停，但伺服启动未完成时，先使得机床进入系统复位所要求的状态÷图中R360.2常闭触点与R360.0下降沿触点串联就是为了实现这一目的。当按下键盘上的内部复位按键时，系统复位并要求机床达到某种状态，当冷却灯关闭，停止灯打开，即为机床达到所要求状态，系统复位完成，通知系统复位完成。关闭R361.1，结束机床复位过程，并使机床运行允许。程序中设置复位过程这一中间状态，是为了表示机床必须在伺服启动完成或者系统没有复位指令的情况下才允许运行。
4.2 急停复位功能的实现
在实际操作机床过程中，很容易出现一种现象，尤其对于新手，在关闭数控机床时，忘记按下急停按钮，在没有按下急停按钮时候，这时在下次开机时，机床也应该从某个初始状态开始工作，这里设计使用常闭触点初始化机床，也就是说开机后，急停处于释放状态，机床也会处于某个初始状态(系统要求的状态)。
PLC编程思路：假设R360.0常开触点为急停按下时闭合，释放时打开，s1为清零子函数，S0为复位子函数。当系统上电后，常闭触点默认闭合，PLC自动调用s0进入初始状态。
4.3 P参数在PLC控制中的应用举例
HNC-8型系统中，系统提供了很多机床用户参数，其中大部分参数具有固定意义，只有参数【014199】可供PLC开发人员使用，该组参数主要用于配置PLE中的P变量值，如主轴、进给修调各档位修调值等，用户参数【o】-【199】分别对应PLC梯形图中的PO～P199E。
在PLC程序中可以利用COD指令将P0参数写入相应的内部继电器中，然后用MOV指令为G信号赋值，进而完成倍率修调，另外在HNC一808T中还可以直接将P参数的常开常闭触点串联在卡盘松紧中，以便于操作人员通过设置P参数(P35.0)切换卡盘的外卡与内卡功能。
5 结语
文中介绍了HNC-8型系统典型模块的PLC编写过程，详述了PLC编写与数控功能实现之间的关系。根据机床控制面板主要按键在实际工作中的作用，给出了PLC设计思路与具体步骤，特别介绍了数控PLC内部继电器、P参数的灵活运用。文中的PLC代码都已得到实验验证，对教学和数控技能培训工作有很大借鉴意义。
(审核编辑: 智汇张瑜)
