機床數控化中ＰＬＣ控制程序的模塊化編制

[摘要]機床PLC控制程序采用模塊化編程，通過編制不同功能的子程序完成了PLC對機床順序動作的控制，通過利用PLC的應用指令和內部特殊繼電器實現(xiàn)了加工計數器和計時器功能程序段的設計，并編制了機床報警自診斷程序，通過利用時間繼電器實現(xiàn)了檢測開關在電磁閥動作后一定時間內的動作是否到位檢測，確定開關有故障而發(fā)出報警信號。

[關鍵詞]機床數控化 PLC 控制程序

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420015－01

一、控制主程序和子程序的總體思路

機床PLC控制程序編制的總體思路如下：采用模塊化編程方式，分別編制不同控制功能的子程序塊，如：手動點動程序塊、自動循環(huán)程序塊等，在機床處于不同的操作狀態(tài)時執(zhí)行相應的功能子程序，縮短了程序運行時的掃描執(zhí)行時間并且使得程序在編制調試和故障診斷時變得簡單易于查找。在控制PLC程序開頭有一個負責調度管理的主程序，該程序沒有具體的動作控制功能，只是不斷根據外部的選擇輸入條件來執(zhí)行數據傳送和調用功能子程序完成相應的控制任務。主程序內的調用子程序的標號指針(P)可以在P0-P62，P64-P127之間任意指定，當調用條件滿足時執(zhí)行調用子程序指令CALL，程序流程向子程序標號指向的步跳轉，執(zhí)行完子程序后通過執(zhí)行SRET指令程序流程返回上一級跳轉的位置完成調用。子程序的標號及程序內容要在主程序結束指令FEND之后進行編寫。可以執(zhí)行子程序內的嵌套子程序調用，最多可達到5級嵌套子程序調用。

本程序采用在主程序下編寫幾個并列的功能子程序來執(zhí)行不同的操作，如：P0為機床狀態(tài)及夾具操作程序塊用于機床狀態(tài)的邏輯監(jiān)控；P4為機床輸出管理程序塊，負責部分輸出點的輸出控制，在機床電源開信號給上以后就開始執(zhí)行調用。

二、設定加工計時器

在P0子程序中設置了零件加工時間計時器，當機床運行標志M107接通時，開始以M8013（內部固定秒脈沖）對計數器C101進行脈沖計數，直到運行標志M107斷開或復位。C101中的當前值單位是秒，要以分/秒顯示則要進行二進制除法運算[DIV C101 K60 D110]，該指令表示將C101中的16位數據除以常數60，將結果商數存入16位數據寄存器D110中，將余數存入16位寄存器D111中。在顯示面板調用D110，D111中的數據就可以看到加工時間節(jié)拍。C101的最大設定計數值為999，若當前值超過999時，C101常開點閉合將當前值復位置零。同時在每次啟動加工時M103將接通脈沖執(zhí)行型[P]，數據傳送指令[MOVP K0 C 101]，該指令只在M103從OFF→ON的第一個掃描周期內執(zhí)行將常數0送入C101，將加工計時器內的當前值清零，在以后的程序掃描周期內即使M103保持ON也不執(zhí)行任何傳送操作。

三、設定加工計數器

累計加工計數器DD202可在每次全機運行結束M133置“1”時，對32位數寄存器D202，D203使用[DINCP D202]指令加1，該脈沖執(zhí)行型指令只在M133從，“0→1”時執(zhí)行一次，以后的程序掃描中即使M133為“1”該指令也不執(zhí)行。32位寄存器的正數數值范圍為1 -2，147，483，647，足以滿足機床壽命周期內加工計數的需求，不需要在使用中間置零。每日加工計數器則需要在第二天的加工開始之前清零。

每日加工計數器使用16位字單元D201，使用脈沖執(zhí)行型二進制加一指令[INCP D201 ]對其進行數值累加。使用PLC內的內置時鐘的日期保存寄存器D8016，將D8016的日期數值傳送到字單元D204當中作為程序執(zhí)行時的日期，然后使用當前日期時間D8016與程序上次執(zhí)行時間D204進行數據比較[CMP D8016 D204 M204]，將數據比較結果按照“>、=、<”，三種狀態(tài)輸出到M204，M205，M206。

當D8016>D204時，M204=1，M205=0，M206=0；

當D8016=D204時，M204=0，M205=1，M206=0；

當D8016

在程序中使用M205常閉觸點，若當前日期與上次程序執(zhí)行日期不相等時，對每日加工計數寄存器D201執(zhí)行數據傳送指令[MOV KO D201]，將常數K0送入D201當中對其進行清零，之后進行新的一天的加工計數。

四、編制報警診斷程序

機床的運行狀態(tài)自診斷程序在子程序P21中編制，主要監(jiān)控夾具開關的通斷狀態(tài)是否及時，主軸功率及主軸皮帶斷裂監(jiān)控，油壓及高壓冷卻等輔助系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在夾具開關的通斷狀態(tài)監(jiān)控中，采用內部時間繼電器在驅動電磁閥動作后開始計時，如果相應的檢測開關未在時間繼電器規(guī)定的時間內發(fā)訊，則發(fā)出報警，提示該開關損壞或電磁閥輸出回路有問題或液壓系統(tǒng)有問題。在皮帶斷裂和功率監(jiān)控報警設計中，因為這種報警是非常危險的，即使在運行中偶爾發(fā)生一次，控制系統(tǒng)也要馬上對該報警自保并立即停止加工循環(huán)，由維護人員進行檢查確認后才能按復位按鈕消除報警。在油壓監(jiān)控中，對壓力繼電器的常開觸點進行監(jiān)控，當實際壓力低于壓力開關設定值時觸點動作，但并不馬上報警，而是有一個時間延時，如果在規(guī)定時間內壓力恢復則不發(fā)出報警，這是為了防止有些大流量的液壓元件動作時造成系統(tǒng)油壓突然波動降低而出現(xiàn)誤報警。

在程序內機床的報警分為一般故障報警和嚴重故障報警，一般故障報警不影響本次加工循環(huán)的運行，可以在加工結束后再進行處理，嚴重故障報警一旦發(fā)生，馬上中斷當前的加工運行停下來等待故障處理后才能啟動繼續(xù)加工。例如油泵空開異常報警，說明油泵的主回路空氣開關可能斷開，此時油泵可能沒有電源導致液壓系統(tǒng)沒有了油壓，工件的夾緊被釋放，如果此時繼續(xù)加工將產生嚴重的后果，因此必須強制結束加工循環(huán)退回原位等待檢查。在程序內兩個滑臺的運行基本上是獨立的，其中一個伺服系統(tǒng)的故障不會影響到另一個系統(tǒng)的運行，也可以在手動情況下選擇一/二頭單獨進行加工循環(huán)。由于電氣系統(tǒng)必須建立坐標系后才能運行，在機床送電之后首先不能執(zhí)行任何操作，必須等待兩個滑臺都完成原點歸復建立坐標系后才能進行其余操作。機床的夾具操作必須在滑臺都處在原位時才能進行，否則不能進行任何夾具的動作操作。當機床出現(xiàn)緊急情況要復位程序時，按“復位”按鈕清除加工程序，并終止機床的加工循環(huán)，按“返回”按鈕使滑臺返回原位；“急停”按鈕只能切斷外部的直流24V電源，機床加工程序不能清除。

參考文獻：

[1]何景瓷、許建平，PLC控制程序的模塊化設計，機床電器，2004(5):32-33.

[2]彭道剛、楊平、楊艷華，現(xiàn)場總線技術的現(xiàn)狀與展望，機電一體化，2004(2):6-10.

作者簡介：

王紫東，男，天津人，本科，天津工業(yè)大學計算機技術與自動化學院自動化051，研究方向：自動化。