典型plc的指令系统

《数控机床电气控制》

王浩

3.1典型数控系统介绍3.2数控系统与PLC3.3FANUC系列PMC的指令系统本章小结

第3章数控系统与PLC结束3.3FANUC系列PMC的指令系统FANUC系列的PLC型号：PMC-A、PMC-B、PMC-C、PMC-D、PMC-GT和PMC-L等。为内装型PLC，统称为PMC。下一页PMC指令及编程方法类似于通用型PLC基本指令功能指令

CNC型号不同，其内装的PMC指令系统却完全一样，只是功能指令有所不同。下一页上一页堆栈寄存器暂存逻辑操作的中间结果堆栈寄存器有9位，按先进后出、后进先出的顺序工作。下一页上一页图3-4堆栈寄存器操作顺序

“写”操作结果压入时，堆栈各原状态全部左移一位；相反地，“取”操作结果时，堆栈全部右移一位，最后压入的信号首先恢复读出。下一页上一页3.3FANUC系列PMC的指令系统3.3.1PMC的基本指令

3.3.2PMC的功能指令

3.3.3FANUCPMC梯形图编制的一般规则

3.3.4FANUCPMC在数控机床中的应用

返回3.3.1PMC的基本指令序号指令F1系列PLC指令处理内容1RDLD读入指令信号的状态，并写入ST0中，即读取常开点2RD．NOTLDI读指令信号的“非”状态，送入ST0中，即读取常闭点3WRTOUT输出运算结果（ST0的状态）到指定地址4WRT．NOT输出运算结果（ST0的状态）的“非”状态到指定地址下一页序号指令F1系列PLC指令处理内容5ANDAND将ST0的状态与指定地址的信号状态相“与”后，再置于ST0中6AND．NOTANI将ST0的状态与指定的信号的“非”状态相“与”后，再置于ST0中7OROR将指定地址的状态与ST0相“或”后，再置于ST08OR．NOTORI将指定地址的“非”状态与ST0相“或”后，再置于ST0下一页上一页序号指令F1系列PLC指令处理内容9RD．STKLD将寄存器左移1位，并把指定的地址的状态置于ST010RD．NOT．SKTLDI将寄存器左移1位，并把指定地址的状态取“非”后再置于ST011AND．STKANBST0和ST1的内容相“与”后，结果存于ST0，堆栈寄存器右移1位12OR．STKORBST0和ST1的内容相“或”后，结果存于ST0，堆栈寄存器右移1位下一页上一页序号指令F1系列PLC指令处理内容13SETST0和指定地址中的信号相“或”后，将结果返回到指定的地址中14RSTST0的状态取反后和指定地址中的信号相“与”，将结果返回到指定的地址中注：SET/RST适于PMC-SA3型PLC中下一页上一页PMC的基本指令格式如下：××○○○○·○指令操作码操作数（地址号·位数）指令操作码指表3-1中的指令代码；操作数实际上是目标地址。

目标地址由地址号和位数组成。位数为0~7的数；而地址号的开头必须指定一个字母，用来表示信号的类型。下一页上一页表3-2地址号中的字母字母信

号

类

型说明（PMC-SA3）X来自机床侧的输入信号（MT→PMC）X0~X127外装I/O卡；X1000~X1011内装I/O卡YPMC输出到机床侧的信号（PMC→MT）Y0~Y127外装I/O卡；Y1000~Y1008内装I/O卡F来自NC侧的输入信号（NC→PMC）F0~F255；F1000~F1255系统将（伺服和主轴）电机的状态及请求相关机床动作的信号反馈到PMC进行逻辑运算，并作为机床动作的条件及进行自诊断的依据。如CNC准备好、伺服准备好、控制单元报警等信号GPMC输出到NC侧的信号（PMC→NC）G0~G255；G1000~G1255对系统部分进行控制和信息反馈（如急停、进给保持信号等），在梯形图中可以是线圈也可以是触点下一页表3-2地址号中的字母字母信

号

类

型说明（PMC-SA3）R内部输入继电器R0~R1499通用中间继电器；R1000~R9117作为PMC系统程序保留区A信息显示请求信号A0~A24C计数器C0~C79共80个字节，每4个字节组成一个计数器，共有20个计数器K保持型继电器K0~K19，20个字节160位。其中K0~K16为一般通用地址，K17~K19为PMC系统软件参数设定区D数据表D0~D1859T可变定时器T0~T79共80个字节，每2个字节组成一个定时器L标号L1~L9999P子程序号P1~P512下一页上一页表3-2地址号中的字母字母信

号

类

型说明（PMC-SA3）R内部输入继电器R0~R1499通用中间继电器；R1000~R9117作为PMC系统程序保留区A信息显示请求信号A0~A24C计数器C0~C79共80个字节，每4个字节组成一个计数器，共有20个计数器K保持型继电器K0~K19，20个字节160位。其中K0~K16为一般通用地址，K17~K19为PMC系统软件参数设定区D数据表D0~D1859T可变定时器T0~T79共80个字节，每2个字节组成一个定时器L标号L1~L9999P子程序号P1~P512下一页上一页“电路块”操作

指

令地

址软元件RDR1.0AAND.NOTR1.1BRD.NOT.STKR1.4CAND.NOTR1.5DOR.STKRD.STKR1.2EANDR1.3FRD.STKR1.6GAND.NOTR1.7HOR.STKAND.STKWRTR15.0W1WRT.NOTR15.1W2RD.NOTR2.0IORR2.3JAND.NOTR2.2KWRTR15.2W3图3-5基本指令应用

返回上一页3.3.2PMC的功能指令数控机床用的PLC指令必须满足数控机床信息处理和动作控制的特殊要求，例如CNC输出的M、S、T二进制代码信号的译码（DEC）；加工零件的计数（CTR等。增加专门指令（功能指令）——与通用PLC的应用指令相类似FANUCPMC的功能指令数目视型号不同而有所不同，其中PMC-A、C、D为22条，PMC-B、G为23条，PMC-L为35条。下一页返回表3-3，PMC-L的功能指令和处理内容序号指

令处理内容格式1用于梯形图格式2用于纸带穿孔和程序显示格式3用于程序输入lENDlSUB1S11级（高级）程序结束2END2SUB2S22级程序结束3END3SUB48S483级程序结束4TMRTMRT定时器处理5TMRBSUB24S24固定定时器处理6DECDECD译码7CTRSUB5S5计数处理8ROTSUB6S6旋转控制9CODSUB7S7代码转换10MOVESUB8S8数据“与”后传输1lCOMSUB9S9公共线控制12COMESUB29S29公共线控制结束下一页续表3-3序号指

令处理内容格式1用于梯形图格式2用于纸带穿孔和程序显示格式3用于程序输入13JMPSUBl0S10跳转14JMPESUB30S30跳转结束15PARISUBllS11奇偶检查16DCNVSUBl4S14数据转换（二进制数BCD码）17COMPSUBl5S15比较18COINSUBl6S16符合检查（一致性检查）19DSCHSUBl7S17数据检索20XMOVSUBl8S18寻址数据传输2lADDSUBl9S19加法运算22SUBSUB20S20减法运算23MULSUB21S21乘法运算24DIVSUB22S22除法运算上一页下一页续表3-3序号指令处理内容格式1用于梯形图格式2用于纸带穿孔和程序显示格式3用于程序输入26CODBSUB27S27二进制代码转换27DCNVESUB31S31数据扩散转换28COMPBSUB32S32二进制数比较29ADDBSUB36S36二进制数加30SUBBSUB37S37二进制数减31MULBSUB38S38二进制数乘32DIVBSUB39S39二进制数除33NUMEBSUB40S40定义二进制常数34DISPSUB49S49在NC的CRT上显示信息上一页下一页1．功能指令的格式

指

令地址号位数软元件RD.NOTR1.0AANDR1.1BRD.STKR2.4CAND.NOTR3.1DRD.STKX5.7RSTRD.STKR7.1ACTSUB○○指令PRM○○○○参数1PRM○○○○参数2PRM○○○○参数3PRM○○○○参数4WRTR10.1R1输出图3-6功能指令的格式

下一页功能指令的6项控制条件：（1）控制条件：变化；存入堆栈寄存器中，顺序固定不变。（2）指令：功能指令的种类有三种格式，即梯形图、纸带穿孔和程序显示、编程器输入程序时的简化指令。（3）参数：不同于基本指令，可处理各种数据。（4）输出：功能指令的执行情况可用一位“1”和“0”表示，把它输出到R1软继电器，R1软继电器的地址可随意确定。（5）需要处理的数据：由功能指令管理的数据通常是BCD码或二进制数，4位数的数据同前述通用PLC指令一样，也是按一定顺序放在两个连续地址的存储单元（数据寄存器）中，且分高低两位存放。下一页上一页2．部分功能指令说明（1）顺序程序结束指令（ENDl、END2）（2）定时器指令（TMR、TMRB）（3）译码指令（DEC）（4）旋转指令（ROT）（5）逻辑“与”后传输指令（MOVE）（6）数据检查指令（DSCH）（7）符合检查指令（COIN）（8）计数器指令（CTR）下一页返回（1）顺序程序结束指令（ENDl、END2）END1：高级顺序程序结束指令；END2：低级顺序程序结束指令。指令格式：图3-7

顺序程序结束指令

其中i为1或2，分别表示高级和低级顺序程序结束指令。下一页返回PMC的“时间分割周期”处理程序在每个定时分割周期，高级程序都被执行一次，定时分割周期的剩余时间执行低级程序，故每个定时分割周期只执行低级程序的一部分。也就是说低级程序被分割成几等分，低级程序执行一次的时间是几倍的定时周期。图3-8高级程序和低级程序

下一页上一页*注意尽量压缩高级程序的长度通常只把窄脉冲信号以及必须传输到数控装置要求快速处理的信号编入高级程序（如紧急停止信号、外部减速信号、进给保持信号、倍率信号、删除信号等）。END1在顺序程序中必须指定一次，其位置在高级顺序程序的末尾；当无高级顺序程序时，则在低级顺序程序的开头指定。END2在低级顺序程序末尾指定。返回上一页（2）定时器指令（TMR、TMRB）在数控机床梯形图编制中，定时器是不可缺少的指令，用于顺序程序中需要与时间建立逻辑关系的场合，功能相当于一种通常的定时继电器。①TMR定时器②TMRB定时器返回①TMR定时器

RD○○○·○（条件ACT）TMR○○（定时器数据存储单元）WRT○○○·○（输出地址）图3-9定时器指令格式下一页定时器的设定时间

可通过数控系统CRT/MDI在定时器数据地址（TMR存储单元数据）中来设定或更改，设定值用二进制数表示。

RDR66.0TMR203WRTR206.6先把定时时间化为ms数除以设定单位，然后以二进制数写入选定的储存单元。图3-10定时器梯形图

上一页返回②TMRB定时器TMRB为设定时间固定的定时器。TMRB与TMR的区别在于TMRB的设定时间编在梯形图中，在指令和定时器号的后面加上一项参数预设定时间，与顺序程序一起被写入EPROM，所设定的时间不能用CRT/MDI改写。返回（3）译码指令（DEC）数控机床在执行加工程序中规定M、S、T机能时，CNC装置以BCD代码形式输出M、S、T代码信号。这些信号需要经过译码才能从BCD状态转换成具有特定功能含义的一位逻辑状态。下一页DEC功能指令的格式图3-11DEC功能指令格式DEC指令的工作原理是：当控制条件ACT为“0”时，不译码，译码结果继电器R1断开；当控制条件ACT为“1”时，执行译码，当指定译码信号地址中的代码与译码规格数据相同时，输出R1为1，否则R1为0。译码输出R1地址可以任意选择。下一页译码位数的设定的三种情况：01：译码地址中的两位BCD码，高位为0（不译码），只译低位码；10：高位译码，低位为0（不译码）；11：两位BCD码均被译码。下一页上一页图3-12M30的译码梯形图下一页上一页返回（4）旋转指令（ROT）ROT指令可以对刀库、回转工作台等实现选择最短途径的旋转方向；计算现在位置和目标位置之间的步数；计算目标前一个位置的位置数或达到目标前一个位置的步距数。下一页图3-13ROT指令格式

指令地址号位数软元件RD○○○.○RN0RD.STK○○○.○BYTRD.STK○○○.○DIRRD.STK○○○.○POSRD.STK○○○.○INCRD.STK○○○.○ACTSUB6ROTPRM○○○.○参数1PRM○○○.○参数2PRM○○○.○参数3PRM○○○.○参数4WRT○○○.○R1下一页上一页ROT指令格式的6项控制条件：①指定起始位置数：RN0为“0”，旋转起始位置数为0；RN0为“1”，旋转起始位置数为1。②指定处理数据（位置数据）的位数：BYT为“0”，指定2位BCD码；BYT为“1”，指定4位BCD码。③选择最短路径的旋转方向：DIR为“0”，不选择，按正向旋转；DIR为“1”，选择。④指定计算条件：POS为“0”，计算现在位置与目标位置之间的步距数；POS为“1”，计算目标前一个位置数或计算到达目标前一个位置的步距数。⑤指定位置数或步距数：INC为“0”，指定计算位置数；INC为“1”，指定计算步距数。⑥执行命令ACT为“0”，不执行ROT指令，R1不变化；ACT为“1”，执行ROT指令，并有旋转方向输出。下一页上一页旋转方向输出当选择最短路径时有方向控制信号，该信号输出到R1。当R1为“0”时，旋转方向为正（正转）；当R1为“1”时，旋转方向为负（反转）。若位置数是递增的，则为正转，反之，若位置数是递减的则为反转。R1地址可以任意选择。上一页返回（5）逻辑“与”后传输指令（MOVE）MOVE指令的作用是把（梯形图中写入的）比较数据和（数据地址中存放的）处理数据进行逻辑“与”运算，并将结果传输到指定地址。它也可用于消除指定地址里的8位信号中不需要的位。下一页图3-14MOVE指令格式MOVE指令格式当ACT为“0”时，MOVE指令不执行；当ACT为“1”时，MOVE指令执行。上一页下一页设处理数据地址X100中的数据为BCD码00000110（06），参数1的高4位比较数据为1111，参数2的低4位比较数据为1111，由于参数1和2为全“1”，经与X100地址内的数据00000110相“与”后，其值不变，照原样传送到R164地址中。上一页返回（6）数据检查指令（DSCH）指令地址号位数软元件RD○○○.○BYTRD.STK○○○.○RSTRD.STK○○○.○ACTSUB17DSCHPRM○○○.○参数1PRM○○○.○参数2PRM○○○.○参数3PRM○○○.○参数4WRT○○○.○R1图3-15DSCH指令格式DSCH指令可对表格数据进行检索，常用于刀具T代码的检索。下一页数据检查指令（DSCH）的3项控制条件

①指定处理数据的位数BYT为“0”，指定2位BCD码；BYT为“1”，指定4位BCD码。②复位信号RST为“0”，R1不复位；RST为“1”，R1复位。③执行命令ACT为“0”，不执行DSCH指令，R1不变化；ACT为“1”，执行DSCH指令，数据检索到时，R1为“1”；反之，R1为“0”。上一页返回（7）符合检查指令（COIN）

COIN指令用来检查参考值与比较值是否一致，可用于检查刀库、转台等旋转体是否到达目标位置等。

图3-16COIN指令格式下一页COIN指令格式说明：1）控制条件①指定数据位数BYT为“0”，处理数据（输入值和比较值）为2位BCD码；BYT为“1”，处理数据为4位BCD码。②执行命令ACT为“0”，不执行COIN指令；ACT为“1”，执行COIN指令，结果输出到R1中。2）输入数据指定格式：“0”用常数指定输入数据；“1”用地址指定输入数据。3）输入数据：输入数据既可以用常数指定，也可以用其存放的地址来指定（用参数选择指定方法）。4）比较数据地址：比较数据的存放地址5）比较结果：R1为“0”，表示参考值≠比较值；R1为“1”，表示参考值=比较值。上一页返回（8）计数器指令（CTR）指令格式说明：①指定初始值

CN0为“0”，初始值为0；CN0为“1”，初始值为1。②指定加或减计数器

UPDOWN为“0”，做加法计数器；UPDOWN为“1”，做减法计数器（做减法计数器时，初始值就是预置值，与CN0无关。不论是做加法还是减法计数器，都是从CRT/MDI面板上键入设定的）。③复位

RST为“0”，不复位；RST为“1”，复位。复位时R1变为“0”，计数器累加值变为初始值。④计数器控制条件ACT为脉冲信号，每接通一次，计数器加1或减1。⑤R1输出当计数器累加到预置值时，R1为“1”。R1的地址可任意确定图3-17CTR指令格式

返回3.3.3FANUCPMC梯形图编制的一般规则（1）输入输出信号及继电器等的名称和记号应易懂、确切，名称长度不超过8个字符，第1个字符用字母P代表正，B代表“非”，N代表负。如B.SP是用于自动操作的停止信号。（2）梯形图中的继电器，一般按其作用来给定符号，且字母要大写。（3）当出现PMC机床侧输入/输出信号的名称与CNC设备连接手册中输入/输出名称相同的情况时，应在机床侧的信号名称之后加“M”，以便与CNC信号相区别。在梯形图中用不同的符号以区分CNC侧与机床侧信号。下一页表3-4梯形图中的图形符号

符

号说

明符

号说

明APMC中的继电器触点，A为常开，B为常闭APMC中定时器触点，A为常开，B为常闭BBA从CNC侧输入的信号，A为常开，B为常闭PMC中的继电器线圈B输出到CNC侧的继电器线圈A从机床侧（包括机床操作面板）输入的信号，A为常开，B为常闭输出到机床侧的继电器线圈BPMC中的定时器线圈上一页返回3.3.4FANUCPMC在数控机床中的应用在加工中心上，刀库选刀控制（T指令）和刀具交换控制（M06指令）是PMC控制的重要部分，通常用刀套编码方式和随机选刀方式。在随机换刀方式中，刀库上的刀具能与主轴中的刀具任意地直接交换。用PMC控制时，首先要在PMC内部设置一个模拟刀库的数据表，其长度和表内设置的数据与刀库的容量和刀具号相对应。下一页图3-18带有8把刀的刀库示意图CW