PLC是數控加工中心正常運行的軟件核心，一個完善的PLC程序不僅能使數控加工中心正常運行，還要讓人看起來一目了然，既為自己調試提供方便，還能幫助維修人員查找故障和分析原因。

　　

　　

　　1 控制要求

　　

　　數控加工中心刀具庫由六種刀具組成，按鈕SB1-SB6分別為六種刀具選擇按鈕；ST1～ST6為刀具到位行程開關，由霍爾元件構成。

　　

　　1.1 初始狀態時，PLC記錄當前刀號。

　　

　　1.2 當按下按鈕SB1～SB6中的任何一個時，PLC記錄該刀號，然后刀盤按照離請求刀號*近的方向轉動。轉盤轉動到達刀具位置時，到位指示燈發亮，機械手開始換刀，且換刀指示燈閃爍。5 S后換刀結束。

　　

　　1.3 換刀過程中，其它換刀請求信號均無效。換刀完畢，記錄當前刀號，等待下一次換刀請求。

　　

　　2 程序設計

　　

　　2.1 數控加工中心刀庫選擇PLC控制輸入、輸出地址見表1。

　　

　　

　　

　　2.2 數控加工中心刀庫選擇PLC控制接線圖如圖1。

　　

　　

　　

　　圖1 PLC控制接線圖

　　

　　2.3 根據控制要求，數控加工中心刀庫選擇PLC控制梯形圖如圖2。

　　

　　

　　

　　圖2 PLC控制梯形圖

　　

　　3 程序說明

　　

　　3.1當1號刀具處在機械手的位置時，霍爾元件動作，即ST1動作，梯形圖中X11閉合，將K1傳人數據寄存器D0中；當2號刀具處在機械手的位置時，霍爾元件動作，即ST2動作，梯形圖中X12閉合，將K2傳人數據寄存器D0中。以此類推，記錄當前的刀具號。

　　

　　3.2 當請求選擇1號刀具時，按下請求刀具按鈕SB1，將K1傳人數據寄存器D1中，同時使M5置位，其它請求信號無效；同理，當請求選擇2號刀具時，按下請求刀具按鈕SB2，將K2傳人數據寄存器D1中，同時使M5置位，其它請求信號無效。以此類推，記錄當前請求的刀具號。

　　

　　3.3 M5置位后，比較指令使得

　　

　　3.3.1 如果數據寄存器D0>D1，則M0閉合，執行減法運算D0-D1，運算結果存人D3中，然后將D3進行比較。若D3>K3，則刀具盤離請求刀號逆轉方向*近，M10閉合，使得M18閉合，繼而Y2、Y3閉合，電動機帶動刀具盤逆轉；若D3=K3，則刀具盤離請求刀號順轉方向*近，M11閉合，使得M19閉合，繼而Y2閉合，電動機帶動刀具盤順轉；同理，若D3<K3，則電動機帶動刀具盤順轉。

　　

　　3.3.2 如果數據寄存器DO=D1，則M1閉合，使得Y0閉合，到位指示燈亮，Y0常開觸點閉合，機械手開始換刀，且Y1驅動換刀指示燈閃爍。經過5S后，T1動作，M5復位，換刀結束。

　　

　　3.3.3 當D0<D1時，M2閉合，M2常開觸點閉合。由于DO<D1，直接相減是一個負數，結果出錯，因而將D0加上刀具總數后減去D1，將得出的數據進行比較。重復以上過程，使得D0=D1，機械手進行換刀操作。

　　

　　

　　首先簡單介紹一下刀具交換裝置的基本情況，刀庫是可正反向旋轉的鏈式刀庫、裝在刀具交換裝置上的機械手用15個步驟將刀庫中的刀具交換到主軸，并將主軸刀具還回刀庫對應的刀套中。為盡量縮短換刀時間，我們采用刀具預選與零件加工同時進行的方式來壓縮換刀時間。機械手動作順序如下：

　　

　　步驟 1：平移縮回，抓刀庫中預選的刀具：步驟2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步驟3：平移伸出，離開刀庫側抓刀位置：步驟4：拔刀縮回，機械手縮回：步驟 5：搖臂伸出，搖臂轉向主軸側：步驟6：平移伸出，抓主軸刀具：步驟7：拔刀伸出，拔出主軸中的刀具：步驟8：換刀正轉或反轉，刀具交換：步驟9：拔刀縮回，將預選刀具插入主軸：步驟10：平移縮回，機械手離開主軸：步驟11：搖臂縮回，搖臂轉向刀庫側：步驟12：拔刀伸出，準備將主軸刀具送回刀庫：步驟 13：平移縮回，機械手移向刀庫：步驟14：拔刀縮回，將主軸刀具插入刀庫：步驟15：平移伸出，離開刀庫側抓刀位置。

　　

　　以上15個步驟可分為如下4個階段：

　　

　　第1階段：抓新刀。Txx代碼控制刀庫按就近方向轉動到編程刀具所在的位置，到位且有刀庫定位I信號后啟動機械手，經過步驟1→步驟2→步驟3→步驟4，將編程刀具抓在手上等待換刀。

　　

　　第2 階段：換刀。M06啟動換刀固定循環“TOOL”。“TOOL”控制各坐標移動到換刀位置，并用M90通知PLC啟動換刀，PLC用M90信號請求NC “讀入禁止”并啟動機械手換刀步驟5→步驟6→步驟7→步驟8→步驟9→步驟10→步驟11，同時用步驟5的到位信號控制刀庫轉到主軸刀號的位置。

　　

　　第3階段：還刀。步驟5啟動的刀庫旋轉停止且有刀庫定位I信號后，啟動機械手步驟12→步驟13→步驟14→步驟15，將主軸刀具還到刀庫中并將記憶主軸刀號的存儲器*新。步驟11完成后，取消“讀入禁止”，激活刀具參數，加工程序和機械手還同時進行。

　　

　　第4 階段：抓預選新刀。在M06的下一段緊跟下道工序要用的刀具號Txx，刀庫在完成還刀動作后可在零件加工的同時啟動機械手步驟1→步驟2→步驟3→步驟 4，將下道工序所用的刀具預選抓到機械手上，等待M06啟動后面的換刀動作，這樣大大縮短了刀具交換的時間，提高了工作效率。

　　

　　注意事項：

　　

　　Txx和M06不能編在同一程序段內：

　　

　　在固定循環TOOL中，所有位移程序段應加G153(段有效)取消基本偏移：

　　

　　三個換刀過程：①裝刀：主軸無刀，Txx/M06直接安裝編程刀具：②換刀：主軸有刀，交換編程刀具和主軸刀具：③還刀：主軸有刀，編程T0，將主軸刀具還回刀庫。

　　

　　主軸準停角度利用PLC浮點參數MD14514[0]：$MN_USER_DATA_FLOAT[0]

　　

　　本編程方法的核心是將機械手動作按時序分成共15個步驟。“步驟”存儲在一個中間的變量中，該中間變量點占一個字節，每個“步驟”完成后將中間變量的值修改為下一個“步驟”，而整個步驟全部完成后將中間變量置為零，下一個換刀指令到來后又從步驟1開始執行。這樣不僅使PLC程序簡單、直觀，而且由于“步驟” 是唯一的，這樣就能避免信號之間的互相干擾，編程人員再也不用絞盡腦汁來為每一個輸出信號加各種限制條件，巧妙利用“變量”達到事半功倍的效果。加工程序和PLC程序關系見下圖。

　　

　

　　

　　此外，數控加工中心刀庫運轉、托盤交換等也可以用這種方法來編程。