0 前言
某客户的数控专用机床，既要求扩大运动控制轴的数量，又要求多样化的控制要求，还要有相当好的性价比，为满足其工作特性和经济性的要求，开发了PLC轴功能。
1 带有PLC轴的专机数控系统
专用机床的工作要求：某专用数控机床，共配置4个运动轴，其中3个轴需要插补运行，第4轴可不参与插补运行，只做有限的定位运行，客户求为其配置一套经济适用的数控系统。经过综合比较，决定采用三菱E60数控系统，E60系统具备有3轴插补运行的性能，同时还可以带一个PLC轴，而PLC轴可以自动和手动运行，处理得当可以用主加工程序控制，如对伺服轴的运动控制。E60系统性能可靠稳定，是三菱CNC系列中的经济型产品，如果对其功能进行深度开发，同样能够具备多样和优秀的性能。本文将重点叙述PLC轴开发的技术关键。
2 PLC轴功能的开发
PLC轴与伺服轴有什么区别?如何控制PLC轴的运行?特别是在自动加工程序中如何控制PLC轴的运行?
数控系统中的PLC轴是指该轴的运行模式、运行速度、运行位置、启动指令完全由“PLC程序”控制，不同于伺服轴直接由“加工程序”控制。(由加工程序控制时必须做适当的处理)。对NC伺服轴而言，PLC轴是相对独立的。对PLC轴的处理类似对通用伺服轴的处理。
2.1 PLC轴相关PLC程序的开发
由于PLC轴的运行完全取决于PLC程序，所以对其相关的PLC程序的开发研究是很重要的。启用PLC轴功能的专用指令见图1。
图1 设定PLC轴的PLC程序
图1中的第1行为启用PLC轴功能的专用指令，在该指令中，用R11为起始元件号(Rn可以任意设置，在图1中设置为R2400)，指定Rn随后的一批元件专门用于对PLC轴功能的处理。因此有必要对其接口作出说明：
Rn=2-启动PLC轴功能；
Rn+1-表示PLC轴的工作状态；
Rn+2-表示PLC轴的报警状态；
Rn+3-向PLC轴发出各种运行指令；
Rn+4-设定PLC轴中的轴号；
Rn+5-选择PLC轴的运行模式；
Rn+6(Rn+7)-设定PLC轴的运行速度；
Rn+8(Rn+9)-设定PLC轴的运行距离；
Rn+l10(Rn+11)-显示PLC轴的当前位置；
Rn+12(Rn+13)-显示PLC轴的剩余行程。
启用PLC轴的相关PLC程序见图1，在PLC程序中要对运行模式、运行位置、运行速度进行设置，也要发出“启动”、“停止”、“复位”等指令。PLC程序处理的若干问题：
a．112400必须=2一选定PLC轴运行模式；
Rn可以任意设置，在图1中设置Rn=R2400，R2400=2就指定了PLC轴运行模式；
b．必须先选定运行模式；延时一定时间后再发启动“start”信号；启动信号必须用脉冲形式发；在实际编制PLC轴的相关程序时，曾经用同一信号同时发出“选择模式”和“启动信号”，结果PLC轴总不运行，修改程序后，PLC轴才能运行；
c．PLC轴的“点动模式”运行与NC伺服轴的“点动模式”有所不同。对于NC轴(如X轴)，当X+=ON，X轴正向运行；当X+=OFF，X轴停止运行。是真实的“JOG点动”运行。而选择PLC轴“点动模式”运行后，启动指令=ON，PLC轴运行，启动指令=OFF，PLC轴并不停止运行，要停止PLC轴运行，必须发出停止指令，这在编制PLC程序时必须注意。图2是实用的PLC程序，说明了必须用脉冲指令发出的一些信号。
2.2 PLC轴实际使用中的若干问题
a．PLC轴的选型：PLC轴使用的驱动器和伺服电机完全与NC伺服轴相同；
b．PLC轴号的设置：在数控系统的实际连接时，一般将PLC轴连接在NC伺服轴的最后一轴，PLC轴驱动器上轴号的设置根据连接按顺序设置，如3NC轴+1PLC轴，NC轴号设置为0，1，2，PLC轴轴号就设置为3；
c．PLC轴只能连接于第1通道；
d．PLC轴在显示屏上不能显示，在显示屏上看不到PLC轴的运行位置等数据，需要通过另外的方法加以处理；
e．PLC轴可以设定绝对原点，设置方法与NC轴相同；也可以设置相对原点，回原点参数(#2025速度，#2028)都有效。
2.3 与PLC轴有关的参数设置
a．#1001这一参数是对“系统数”和“PLC轴数”的设置，也就是确定有几个系统和有无“PLC轴”。#1002为轴数设定。设定有几个NC伺服轴和几个PLC轴，以上参数是必须设定的；
b．参数#2018是设定“有无伺服轴运行”，在调试阶段不带实际系统运行时经常使用，但该参数对PLC轴不起作用。即使设定了相应的参数，PLC轴仍然可实际运行，这点必须注意。
3 PLC轴在自动加工程序中的应用
3.1 工作机械的特殊要求
某专用机床有4个运动轴，其中3轴(X，Y，Z)用于正常的加工，PLC轴用作上料轴。客户对工作机械的要求是：PLC轴必须参加全自动运行，即通过“加工程序”能够控制PLC轴的运动，同时也能够随时通过外部信号控制PLC轴的运动。
专机的全自动工作顺序如下：
N10 M20-上料架前进上料；
N100(正常加工循环+上料架退回原位装料)；
N200 M80-上料架前进卸料+上料。
在全自动的加工循环中，最后一步的“上料架前进卸料+上料”动作是必须等待工件加工完毕后才执行。生产厂家要求：只要工人装料完毕，就马上使上料架前进到“上料工位”，待上一工件加工结束后，直接卸下，换上“待加工工件”，这样就节省了“上料架前进”的这一段时间。加快了生产节拍。
对于数控系统而言，这一要求的实质是：在自动加工过程中，只要接到某一外部操作信号，就启动PLC轴运动，而且，正常的加工过程不受影响，照常运行。如果没有发出外部信号，就按全自动加工程序运行。如何才能满足客户的要求呢?
3.2 自动加工程序中使用PLC轴的方法
在包含PLC轴的自动加工程序中，必须将PLC轴选择为G1运行模式，由于其动作比较简单可以将其运动速度设定为一固定值。其运行距离可以通过外部参数设定，三菱E60 CNC提供了这一功能，在参数#6301对应PLC程序中的文件寄存器R2801，所以只要修改参数就可以设定运行距离。由于在本专机上只有三个定位位置，因此可以直接在PLC程序中进行设定。
在具体加工程序编制时，用不同的M指令设置不同的运行位置并发出启动信号。可以用PLC轴的当前位置作为不同M指令的完成条件。
包含PLC轴的全自动程序
N10 M2l一(设定PLC轴，选择Gl模式)指令PLC轴前进到上料位置．
N100(正常加工循环+上料架退回原位装料)
N200 M80一(设定PLC轴，选择G1模式)指令PLC轴前进到卸料位置
相关的PLC程序如图3。
图3 用M指令设定PLC轴的运行参数并发出启动信号
对应于外部操作信号，可用外部操作信号“X20”直接设置不同的运行位置并发出启动信号。(如图3所示的PLC程序)，而其运行模式仍然町以用G1模式，这样就能满足
基于三菱E60数控系统的专用机床，通过使用PLC轴，节约了数控系统的成本，该PLC轴既能够参加全自动运行，也能够相对于NC轴独立运行，使数控系统具有了更大的柔性。该系统在专用机床上使用一年，客户反映良好。
(审核编辑: 沧海一土)
