0 概述

　　在機械加工行業(yè)中，使用著大量的機床。由于數(shù)控機床有精度高、一致性好、效率高、柔性好等眾多的優(yōu)點，隨著數(shù)控技術的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的普及漸漸地成為機械行業(yè)的潮流。在此潮流的驅動下，每年有大量的數(shù)控機床由機床廠家生產(chǎn)出來，同時每年也有相當數(shù)量的舊機床進行數(shù)控化改造。

　　在數(shù)控機床中，數(shù)控系統(tǒng)要完成對數(shù)控機床的三個方面的控制：進給軸的運動、主軸的運動以及輔助功能。其中進給軸的運動及主軸的運動控制可以由專業(yè)生產(chǎn)廠家提供的成品的硬件及控制軟件來完成(數(shù)控系統(tǒng)、驅動器、伺服電機、主軸電機及相應的機械傳動鏈)，許多情況下這兩項控制功能是即插即用的，而且對于不同的機床它們的控制也是大同小異的。而諸如冷卻、潤滑、排屑、刀具交換、驅動使能及報警等輔助功能的控制是由數(shù)控系統(tǒng)中的PLC(Programmable Losaccontler)——可編程序控制器來完成的。其中PLC的控制程序則是由數(shù)控機床的生產(chǎn)家或數(shù)控改造者，根據(jù)每一臺機床不同的輔助功能而具體開發(fā)的。因此在數(shù)控機床的生產(chǎn)及機床的數(shù)控化改造中，PLC控制程序的編制及調(diào)試都占有相當?shù)墓ぷ髁浚蕴岣逷LC控制程序的通用性和可移植性，就可以很好地提高數(shù)控機床的生產(chǎn)或機床的數(shù)控化改造的效率及可靠性。

　　提高數(shù)控機床PLC控制程序的通用性和可移植性，PLC控制程序的結構可以采用模塊化的設計思想等方法。這里不作詳述，本文介紹一個I/O處理程序的設計思路，來提高數(shù)控機床PLC控制程序的通用化程度。

1 問題的提出

　　對于同一種數(shù)控機床，如果其選用的輸入/輸出元件的規(guī)格作了變動，(例如：接近開關由常閉點改為常開點，電磁剎車由通電剎車改為斷電剎車等。)這時都不得不對PLC控制程序加以修改。能否不修改PLC控制程序，而PLC也能適應或兼容外部的輸A/輸出元件的這種變化呢?或者當設計PLC程序的時候，不知道外部的輸入/輸出元件的邏輯特性時是否可以將其統(tǒng)一對待，先進行編程呢?

2 問題的解決

　　如果我們設計數(shù)控機床的PLC控制程序時，能為PLC的數(shù)字輸入/輸出接口構建一個映像寄存器，而該映像寄存器與數(shù)字輸入/輸出接口的對應關系由PLC來控制，且PLC的控制程序對數(shù)字輸人/輸出接口的讀/寫操作，都間接地通過對這個映像寄存器來進行，那么這個問題就可以迎刃而解。

　　2.1 處理的思路

　　具體的做法是，我們編制一個I/O處理子程序，將PLC的數(shù)字輸入接口的信號，同機床用戶數(shù)據(jù)進行一定的邏輯運算，將結果存入PLC的內(nèi)部輔助寄存器中——數(shù)字輸人映像寄存器，而PLC控制程序則從該映像寄存器中獲得經(jīng)過處理的數(shù)字輸入信號。這里的機床用戶數(shù)據(jù)，是可以通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤進行編輯的數(shù)據(jù)，且PLC的控制程序可以引用該數(shù)據(jù)。對于輸出，PLC的控制程序將對數(shù)字輸出接口的信號存人PLC的內(nèi)部輔助寄存器中——數(shù)字輸出映像寄存器，由該程序將其與機床用戶數(shù)據(jù)進行一定的邏輯運算，最后將結果輸出到PLC的數(shù)字輸出接口。即除了這個I/O處理子程序外，PLC的其它控制程序不直接使用數(shù)字輸A/輸出接口的地址。

　　2.2 數(shù)字輸入接口

　　對數(shù)字輸入接口信號的處理分為有效性和邏輯性二種情況。輸Jk/輸出信號的常開/常閉的變化與邏輯性處理相對應，輸人/輸出信號是否被屏蔽則與有效性處理相對應。如圖1所示。

圖1對數(shù)字輸入接口的處理

　　2.2.1 對邏輯性的處理

　　對數(shù)字輸入接口信號的邏輯性處理，是根據(jù)邏輯“異或”運算原理：任何數(shù)與“1”相“異或”其值取反，任何數(shù)與“0”相“異或”其值不變。

　　例如：輸人接口10=10011001，它同A=00001111進行邏輯“異或”運算，結果10的高4位其值不變，而10的低4位其值取反了。

　　2.2.2 有效性的處理

　　對數(shù)字輸入接口信號的有效性處理，是根據(jù)邏輯“與”運算原理：任何數(shù)與“1”相“與”其值不變，任何數(shù)與“0”相“與”其值為“0”。

　　例如：輸入接口IO=10011001，它同B=00001111進行邏輯“與”運算，結果Io的低4位其值不變，而10的高4位被屏蔽了。

　　現(xiàn)將對數(shù)字輸入接口信號的邏輯性和有效性處理圖示如下：

　　2.3 數(shù)字輸出接口

　　對數(shù)字輸出接口信號的處理與數(shù)字輸入接口信號的處理相類似。如圖2所示。

圖2對數(shù)字輸出接口的處理

3 程序舉例

　　以西門子數(shù)控系統(tǒng)為例，該I/O處理子程序編制如圖3。

圖3 I／O處理子程序

　　其中VW45001000、VW45001002、VW45001004、VW45001006為機床用戶數(shù)據(jù)。MWO為數(shù)字輸入映像寄存器，MW2為數(shù)字輸出映像寄存器。IW0為數(shù)字輸入接口信號，QW0為數(shù)字輸出接口信號。以上皆為16位數(shù)據(jù)。

　　這樣，當數(shù)控機床的輸入/輸出元件的規(guī)格作了變動，我們只需對VW45001000、VW45001002、VW45001004、VW45001006等機床用戶數(shù)據(jù)進行修改，就可以使PLC的控制程序適應或兼容這種變化，而不必修改PLC控制程序。