基于PLC的西门子840D 加工中心控制方案实现

3、对多主轴的控制

　　3.1、840D对多主轴变量的定义

　　在现有的数控系统中，一般都提供两种主轴控制方式：(1) 由NC 直接控制主轴，在NC 内部译码主轴旋转方向M03、M04、M05 及编程速度， 再经主轴指令值的输出口驱主轴伺服单元(或变频器)，从而实现主轴转速控制。(2) 由PLC 控制主轴：由NC 发出主轴速度和旋转方向的控制命令，以数据形式编译后存放在PLC 用户数据区，经过处理再把数据返回到NC，驱动主轴伺服单元。

　　通过NC 直接控制主轴，简单方便，但不能实现复杂的控制要求。通过PLC 来控制主轴，可以加进人为控制要求，对主轴可做更多处理。所以，多主轴控制可以通过PLC 来实现。在西门子840D 数控系统中，采用PLC 控制主轴，相关变量的含义如下：

　　VITBR 地址为%R1C.W，主轴速度参考值， 包含了在相应转速范围内（由机床参数设置M 40～M 45 的范围） 的速度参考值。零件程序中没有M03 或M04 时该值为0。

　　COMBR 地址为%W23.0， 主轴控制使能位。

　　C_ VITBR 地址为%W24.W ， 主轴速度设定值， 第 15 位为符号位。

　　CRMg 地址为%W100.5，PLC 用户程序中的M 功能执行情况的标志位，CNC没有对每个M 功能执行情况设置单独标志， 而是使用同一的标志CRMg(g 表示轴组号， 1～8)。当CRMg为0 时该段程序的未执行部分不被执行， CNC 等到CRMg为1 时， 零件程序中的后续指令方可执行。

　　3.2、通过PLC 实现多主轴控制

　　多主轴控制的基本思想是：在系统只提供一个主轴控制通道和S 字地址时， 第二主轴的控制必须借用系统提供的主轴控制通道和S 字， 在 PLC 用户程序中将其读取， 并做转向处理。而且第二主轴的控制命令中具有M 03鰙M 04 和S 值时才能输出。

　　零件程序格式设计如下：

　　M 201 (M 202) [M 40～M 45 ] M 03 (M 04) S ;
　　M 201 (M 202) M 05;

　　其中，M 03 为主轴正转指令；M 04 为主轴反转指令；M 201 为第一主轴选择指令；

　　M 202 为第二主轴选择指令；M 40～M 45 为速度范围选择指令，为可选指令，在 M 202 时无效。

　　一般 CNC 系统没有提供第二主轴输出接口和驱动单元，但是一般的CNC 系统都提供了模拟量输进/输出口，所以第二主轴输出可以放在模拟量输出口，采用变频器控制。第二主轴的倍率输进也放在模拟量输进口。这些也要由PLC 用户程序完成。通过PLC 实现多主轴控制的原理框图如图2。

图2  PLC 实现多主轴控制的原理框图