CN113485252B - 多通道数控系统中多通道plc控制方法与多通道数控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种多通道数控系统中多通道PLC控制方法与多通道数控系统，提高复合机床电气控制效率，其通过以下技术手段实现：该系统包括用于执行插补运算及轴控制的NC单元；用于机床电气控制的PLC单元，以及用于对接机床与PLC单元的I/O单元；该NC单元包含多个分别对应数控系统各通道、相互独立并行的NC模块；该PLC单元包含与NC模块一一配对的PLC模块，并且各PLC模块连接并共享I/O单元，并在一个时间周期内依序执行控制输出。该方法是每一通道独立设置有一NC模块与一PLC模块，各PLC模块分别设置有用于供NC模块独立访问的第一地址范围，以及用于与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围；在一个时间周期内，各PLC模块依序执行控制输出。

Description

多通道数控系统中多通道PLC控制方法与多通道数控系统
技术领域
本发明属于数控技术领域，具体涉有一种多通道数控系统中多通道PLC控制方法与多通道数控系统。
背景技术
单通道数控系统由于其工作模式的局限性，需频繁地执行工件装卸、换刀等工序，导致时间和过程中产生的误差，在加工精度和生产效率上均已经不能满足市场需求。相对传统单通道数控系统的多机床分工序加工方式，多通道数控系统控制的机床具有多工序复合加工的优势，可有效缩短了产品加工时间，提高了产品加工精度，大大提高生产效率，因此需求日益增大。
由于一个数控系统只具有一套机床操作面板和一套IO模块，而多通道需要有独立的操作面板，这使得多通道数控系统在实际应用中对于不同通道的操作问题显现出来；同时，随着通道数的增加，数控系统的配置更加复杂，无论对系统操作者和系统的设计和维护者都是一种挑战。所以，一种简便地解决多通道PLC控制的方法能够帮助数控系统的设计、使用和维护者提高系统使用的便利性和使用效率。
发明内容
本发明提出一种多通道数控系统中多通道PLC控制方法，以软件实现PLC功能，代替外置PLC，该控制方法提高复合机床电气控制效率，其通过以下技术手段实现：每一通道独立设置有一NC模块与一PLC模块，各PLC模块分别设置有用于供NC模块独立访问的第一地址范围，以及用于与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围；各PLC模块为内置于多通道数控系统并以软件实现的软PLC模块；在一个PLC循环扫描时间周期内，各PLC模块依序执行控制输出。
于本发明的一个或多个实施例当中，设置每个时间周期内PLC模块的最大执行步数，且各通道的PLC模块在每个时间周期内的最大执行步数相等。
于本发明的一个或多个实施例当中，在当前时间周期内PLC模块的执行步数未完成的，在到达最大执行步数后暂停执行，留待下一时间周期中继续执行。
于本发明的一个或多个实施例当中，各PLC模块包含若干执行变量，所述执行变量有变量R，用于存储内部继电器地址；变量F，用于存储NC模块到PLC模块的信号；变量G，用于存储PLC模块到NC模块的信号；变量X，用于存储机床到PLC模块的输入信号；变量Y，用于存储PLC模块到机床的输出信号；其中，变量R、变量F和变量G具有供NC模块独立访问的第一地址范围，以及与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围。
于本发明的一个或多个实施例当中，变量R、变量F和变量G相互独立，并以各自的地址范围(0，999)作为独立访问空间，以各自的地址范围(1000，1999)作为共享访问空间。变量X和变量Y用于I/O信号的读写，并以各自的地址范围(0，999)作为共享访问空间，各通道共同读写。
本发明还提出一种多通道数控系统，其包括：用于执行插补运算及轴控制的NC单元；用于机床电气控制的PLC单元，以及用于对接机床与PLC单元的I/O单元；该NC单元包含多个分别对应数控系统各通道、相互独立并行的NC模块；该PLC单元包含与NC模块一一配对的PLC模块；各PLC模块分别设置有用于供NC模块独立访问的第一地址范围，以及用于与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围；并且各PLC模块连接并共享I/O单元，并在一个时间周期内依序执行控制输出。
本发明的有益效果是：每个NC模块均配备专业的PLC模块，并且多通道PLC模块与NC模块可以使用独立地址访问，不同通道的通信信号可以保持一致，通道间可复用的子模块可以通过简单复制就可以迁移到其他通道，而不需要逐一信号进行改动，大大简化梯形图设计，提高复用性，减少设计，与调试的工作量，大大地提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的多通道数控系统的原理框图。
图2为本发明的PLC模块的地址分配示意图。
图3为本发明的多通道PLC控制方法流程图。
具体实施方式
如下结合附图1至3，对本申请方案作进一步描述：
参见附图1，多通道数控系统1包括用于执行插补运算及轴控制的NC单元2、用于机床5电气控制的PLC单元3，以及用于对接机床5与PLC单元的I/O单元4；该NC单元2包含多个分别对应数控系统各通道、相互独立并行的NC模块NC1-NCn；该PLC单元3包含与NC模块NC1-NCn一一配对的PLC模块PLC1-PLCn；各PLC模块PLC1-PLCn连接并共享I/O单元4，并在一个时间周期内依序执行控制输出。NC模块NC1-NCn负责控制伺服电机进行插补动作，PLC模块PLC1-PLCn负责机床5面板和机床5电气等IO量控制，每通道的NC模块配置一通道的PLC模块进行机床电气控制，二者之间通过FG信号进行通信,例如，NC模块NC1对应配置有PLC模块PLC1、NC模块NC2对应配置有PLC模块PLC2、如此类推。PLC模块PLC1-PLCn通过X、Y信号控制I/O单元4的电平高低，从而控制机床5的电气动作。各PLC模块PLC1-PLCn为内置于多通道数控系统并以软件实现的软PLC模块，替代硬件PLC模块，实施更灵活，成本更低。
参见附图2，各PLC模块PLC1-PLCn分别设置有用于供NC模块NC1-NCn独立访问的第一地址范围，以及用于与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围；具体的，各PLC模块PLC1-PLCn分别包含若干执行变量：
变量R，用于存储内部继电器地址；
变量F，用于存储NC模块到PLC模块的信号；
变量G，用于存储PLC模块到NC模块的信号；
变量X，用于存储机床到PLC模块的输入信号；以及
变量Y，用于存储PLC模块到机床的输出信号；
其中，变量R、变量F和变量G具有供NC模块独立访问的第一地址范围，以及与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围。在本实施例中，变量R、变量F和变量G相互独立，并以各自的地址范围(0，999)作为独立访问空间，通过独立访问空间与对应的NC模块进行通信控制；以各自的地址范围(1000，1999)作为共享访问空间，通过共享访问空间实现通道间的信息交换，如进行信号的同步，等待控制。变量X和变量Y用于I/O信号的读写，并以各自的地址范围(0，999)作为共享访问空间，各通道共同读写。
参见附图3，多通道PLC控制方法是每一通道独立设置有一NC模块与一PLC模块，即NC模块NC1-NCn与PLC模块PLC1-PLCn一一配对；在一个时间周期内各PLC模块依序执行控制输出，即依序执行PLC模块PLC1至PLCn的固定步数，如图中步骤S1-S4所示，执行完毕后判断是否进入下个时间周期，循环执行。其中，设置每个时间周期内PLC模块的最大执行步数，且各通道的PLC模块在每个时间周期内的最大执行步数相等，例如，最大执行步数为5000步，保证每个时间周期都能把所有通道执行一遍；若在当前时间周期内PLC模块的执行步数未完成的，在到达最大执行步数后暂停执行，留待下一时间周期中继续执行。
本发明的每个NC模块均配备专业的PLC模块，并且多通道PLC模块与NC模块可以使用独立地址访问，不同通道的通信信号可以保持一致，通道间可复用的子模块可以通过简单复制就可以迁移到其他通道，而不需要逐一信号进行改动，大大简化梯形图设计，提高复用性，减少设计与调试的工作量，大大地提高生产效率。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：
每一通道独立设置有一NC模块与一PLC模块，各PLC模块分别设置有用于供NC模块独立访问的第一地址范围，以及用于与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围；各PLC模块为内置于多通道数控系统并以软件实现的软PLC模块；在一个PLC循环扫描时间周期内，各PLC模块依序执行控制输出；
其中，所述多通道数控系统包括用于执行插补运算及轴控制的NC单元、用于机床电气控制的PLC单元，以及用于对接机床与PLC单元的I/O单元；该NC单元包含多个分别对应数控系统各通道、相互独立并行的NC模块NC1-NCn；该PLC单元包含与NC模块NC1-NCn一一配对的PLC模块PLC1-PLCn；各PLC模块PLC1-PLCn连接并共享I/O单元，并在一个时间周期内依序执行控制输出；NC模块NC1-NCn负责控制伺服电机进行插补动作，PLC模块PLC1-PLCn负责机床面板和机床的电气IO量控制，每通道的NC模块配置一通道的PLC模块进行机床电气控制，二者之间通过FG信号进行通信。
2.根据权利要求1所述的多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：设置每个时间周期内PLC模块的最大执行步数，且各通道的PLC模块在每个时间周期内的最大执行步数相等。
3.根据权利要求2所述的多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：在当前时间周期内PLC模块的执行步数未完成的，在到达最大执行步数后暂停执行，留待下一时间周期中继续执行。
4.根据权利要求2所述的多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：每个通道的PLC模块最大执行步数为5000步。
5.根据权利要求1所述的多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：各PLC模块包含若干执行变量，所述执行变量有
变量R，用于存储内部继电器地址；
变量F，用于存储NC模块到PLC模块的信号；
变量G，用于存储PLC模块到NC模块的信号；
变量X，用于存储机床到PLC模块的输入信号；
变量Y，用于存储PLC模块到机床的输出信号；
其中，变量R、变量F和变量G具有供NC模块独立访问的第一地址范围，以及与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围。
6.根据权利要求5所述的多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：变量R、变量F和变量G相互独立，并以各自的地址范围(0，999)作为独立访问空间，以各自的地址范围(1000，1999)作为共享访问空间。
7.根据权利要求5所述的多通道数控系统中多通道PLC控制方法，其特征在于：变量X和变量Y用于I/O信号的读写，并以各自的地址范围(0，999)作为共享访问空间，各通道共同读写。
8.一种多通道数控系统，其特征在于：包括
用于执行插补运算及轴控制的NC单元；
用于机床电气控制的PLC单元，以及用于对接机床与PLC单元的I/O单元；
该NC单元包含多个分别对应数控系统各通道、相互独立并行的NC模块；该PLC单元包含与NC模块一一配对的PLC模块；
各PLC模块分别设置有用于供NC模块独立访问的第一地址范围，以及用于与其它通道的PLC模块共享信息的第二地址范围；并且各PLC模块连接并共享I/O单元，并在一个时间周期内依序执行控制输出。
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