0 前言
数控系统“倍率信号”的PLC编程，是机床操作面板信号处理的重要内容之一，它在机床PLC程序中占相当的比重。在数控机床上，“倍率信号”通常包括手动进给速度售率、自动进给速度倍率、主轴转速倍率、快进倍率等。根据机床采用的系统与所选择的指令元件，系统对信号输入的要求各异，因此PLC程序的处理方法也各不相同。本文以FANUC 0i（包括PMO）系统为例，介绍了与两种个同指令元件对应，适应于不同系统特殊要求，倍率值可以随时改变、设定，简明、灵活的PLC程序处理方法，供读者参考。
1 控制要求
作为倍率信号的指令元件，根据人们的习惯，一般选择波段开关进行调节。在传统的FANC系统（如FANUC OC）中，系统对手动进给速度倍率、自动进给速度倍率、主轴转速倍率、快进倍率等信号的要求比较简单，它通常只需要外部提供4～5位二进制编码信号，并输入到系统的指定地址位即可。在这种情况下，可以直接选择普通的二进制编码波段开关，在PLC程库中稍加处理，即可满足系统的要求。
但是在FANUC 0i系列系统中，系统对倍率信号的要求与以往相比，有了明显的变化，以手动进给速度倍率为例，其要求如卜：
A.基本手动进给速度通过参数PRM1423设定；
b.手动进给速度倍率使用16位二进制编码信号，愉入地址为G10.0～G11.7（JVO～JV15）；
c.编码信号与实际倍率的对应关系由下式计算，倍率的调节范围为0～655.34％．倍率增量为0.01％，实际倍率值输入信号的关系如下式：
倍率值（％）＝0.01×15∑02i×(jvi)
进给倍率与主轴转速售率的控制与手动进给速度倍率类似，使用的是8位二进制编码信号，输入地址分别为G12.0～G12.7与G30.0～G30.7；倍率的调节范围为0～254％，倍率增量为0.01％；基本速度由加工程序的编程指定。
由此可见，在FANUC 0i系列系统中，波段开关的4～5位二进制编码信号已经不能再直接用于系统倍率信号的输入，必须通过PLC程序进行处理与控制。
2 波段开关的处理
2.1 速度、倍率的选择
在通常情况下，为了保留数控机床传统的习惯，方便操作，机床的手动进给速度倍率、自动进给速度倍率等，一般宜选择波段开关进行调节，且每挡位的倍率值应选择恰当。
以手动进给速度倍率的设计为例，为了使得倍率的控制与调节与传统的FANUC 系统相统一，笔者在设计时采用了通用的4位二进制编码波段开关，并设定了表1所示的实际手动进给移动速度。
2.2 参数设定
为了设定表1所示的手动进给速度，同时考虑到各级进给速度的灵活可变，设计时将以上进给速度值全部存储于PLC的数据表中，当需要改变任何一级进给速度时，只需要更改数据表的相应内容即可。
实际机床设计时，以上数据占用数据表的D10～D33共24个字节，其中：D10～D17（共8个字节）为单字节BCD常数，用于指定波段开关位置0～7对应的实际手动进给速度；D18～D33（共16个字节）为双字节BCD常数，用于指定波段开关位置8～15对应的实际手动进给速度。按以上要求，设定数据表的控制字与数据值如表2所示。
为便于操作者识别，在操作面板上仍然采用传统的手动进给速度直接标定的方式，即：在波段开关对应的位置上，标明的是实际进给速度值。
由于实际系统中可以调节的只是手动进给的倍率，因此，为了保证手动进给速度的实际值与标定值相符，在数控系统的机床参数PRM1423中，应设定的手动进给速度为10 000 mm/min，才能使实际值与标定值相符。例如：当倍率为4（开关位置1）时，实际手动进给速度F＝10 000×4×0.01％＝4 mm/min。
2.3 PLC程序设计
根据以上要求设计的PＬC程序共分为输入译码、代码转换、信号处理三部分。
2.3.1 输入译码
输入译码的作用是将手动进给速度倍率开关的信号转换为PLC内部继电器信号。操作面板上的手动进给速度波段开关选用的是16段位、4位二进制编码的通用波段开关，输入地址为X5.7～X5.4；对于位置0、1的译码程序如图
l，其余位置程序类似。
程序中R2.0、R2.1是与操作面板上手动进给速度波段开关位置0、1相对应的PLC内部寄存器。在完整的程序中，译码完成后，波段开关的0～15位置与寄存器R2.0～R3.7的状态一一对应。
2.3.2 代码转换
代码转换程序的作用是根据以上波段开关的0～15位置的译码信号，将PLC的数据表中的对应内容，转换为系统要求的16位二进制编码信号。
代码转换可以直接通过FANUC PLC的数据转换指令DCNV（SUB14）进行，对于波段开关位置0，实际转换程序如图2。
程序中的R0.0为恒“0”信号，R0.1为恒“1”信号，RO.7为系统复位信号，R6.0为波段开关位置O～7信号（单字节转换标志信号），R4.0为内部波段开关位置0的转换状态标志。
通过以上类似程序的转换，PLC的数据表中的D10～D17内容将被转换为二进制码。并保存于中间寄存器R100中。 同样，由于PLC的数据表中的D18～D32内容为双字节数，因此对于D18～D32的转换程序应设定DC-NV（SUB14）指令的BYT标志为“l”（双字节），对应的转换结果被保存于中间寄存器R100、R101中。
2.3.3 信号处理
信号处理控制程序的作用是将以上信号转换的结果（二进制寄存器R100、R101的内容）输出到CNC手动进给倍率G10.0～Gll.7的相应地址位。
程序设计时应考虑以上单字节与双字节的不同转换情况，即通过单字节转换标志信号R6.0、双字节转换标志信号R6.1，对二进制寄存器R100、R101的内容进行相应的处理，实际转换程序如图3。
程序第一段的作用是在单字节转换时（转换标志R6.0＝l、R6.1＝0），将寄存器R101的内容自动置“0”。FANUC PLC程序指令SUB8为“逻辑乘数据传送”（MOVE）指令，由于程序中的“逻辑乘数”为00000000，因此，当转换标志 R6.0＝l、R6.1＝0（单字节转换）时，可以将二进制寄存器R101的内容自动置“0”；当转换标志R6.0＝0、R6.1＝l（双字节转换）时，寄存器R101的内容不变。
程序第二、三段的作用是根据CNC的输入要求，将二进制寄存器Rl00、R101的内容取“反”后，送到CNC手动进给倍率G10.0～Gll.7的相应地址位（程序以R100.O、R100.1为例，其余位相同）。
3 倍率增/减键的处理
在实际机床设计中，除使用波段开关外，有时还有使用信率增/减键进行倍率调整的情况，即：通过按键的多次操作逐级改变倍率。在这种情况下，PLC程序设计时，只需要对输入译码部分稍加修改即可。
为了简化程序，对于以上情况，在PLC程序中可以通过“移位寄存器”实现。输入译码程序分为移位信号的生成与移位控制两部分，移位信号的生成程序如图4。
程序中的X4.1、X4.2为倍率的增加、减少键输入信号，通过以上程序的处理，可以将增加、减少键X4.1、X4.2转化为 R13.0、R13.2单脉冲信号，并且在R13.4上产生移位方向信号。
移位控制可以通过FANUC PLC16位移位指令SFT（SUB33）进行。以主轴倍率控制为例，假设倍率的调节范围为50％～150％，每级的增量为5％，则主轴倍率共有15个不同状态，对应状态用PLC内部寄存器R14.0～Rl5.6进行区分，其控制程序如图 5。
程序中的第一、二段的作用是在开机时自动将主轴倍率设定为100％（RO.7为系统复位信号），即：将PLC内部寄存器 R15.2（100％状态位）置“l”，其余位置“0”，作为初始状态信号。操作倍率的增加/减少键，移位指令SFF（SUB33）将R15.2的内容（“1”信号）依次左右移位，保证了按键次数与状态寄存器R14.0～R15.6的一一对应。
当倍率到达最大值150％或最小值50％后，寄存器R15.6或R14.0为“l”，左移或右移信号将被封锁，这时再按操作倍率的增加或减少键，状态不变。
在以上输入译码的基础上，再通过前述完全相同的代码转换、信号处理程序，即可以将由PLC数据表设定的各级主轴倍率值，转化为CNC的对应主轴倍率输入信号。
4 结束语
以上是与FANUC 0i系统对应，采用波段开关或倍率增加/减少键，进行倍率控制的PLC程序实例，其特点是可以通过PLC数据表的设定，任意改变倍率值，使用灵活、调整方便。这一方法同样适用于其他系统。
