PLC与NC什么关系详细点。

PLC和NC的关系PLC用于通用设备的自动控制，称为可编程控制器。PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制，称为可编程序机床控制器。因此，在很多数控系统中将其称之为PMC（programmable

machine

tool

controller）。数控系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。可以这样来划分NC和PLC的作用范围：

1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制。这个任务是由NC来完成；

2、机床辅助设备的控制是由PLC来完成。它是在数控机床运行过程中，根据CNC内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行控制。

在数控机床中这两种控制任务，是密不可分的，它们按照上面的原则进行了分工，同时也按照一定的方式进行连接。NC和PLC的接口方式遵循国际标准

“ISSO

4336-1981(E)机床数字控制－数控装置和数控机床电气设备之间的接口规范”的规定，接口分为四种类型：

1、与驱动命令有关的连接电路；

2、数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路；

3、电源及保护电路；

4、通断信号及代码信号连接电路；

从接口分类的标准来看，第一类、第二类连接电路传送的是数控装置与伺服单元、伺服电机、位置检测以及数据检测装置之间控制信息。第三类是由数控机床强电电路中的电源控制控制电路构成。通常由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、继电器、接触器等等构成。为其他电机、电磁阀、电磁铁等执行元件供电。这些相对于数控系统来讲，属于强电回路。这些强电回路是不能够和控制系统的弱电回路，直接相连接的，只能够通过中间继电器等电子元器件转换成直流低压下工作的开关信号，才能够成为PLC或继电器逻辑控制电路的可接受的电信号。反之，PLC或继电器逻辑控制来的控制信号，也必须经过中间继电器或转换电路变成能连接到强电线路的信号，再由强电回路驱动执行元件工作。第四类信号是数控装置向外部传送的输入输出控制信号

1、硬件故障

有时由于NC系统出现硬件的损坏，使机床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。

例一、一台采用德国西门子SINUMERIKSYSTEM3的数控机床，其PLC采用S5─130W／B，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，我们认为PLC的主板有问题，与另一台机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。

例二、另一台机床也是采用SINUMERIKSYSTEM3数控系统，其加工程序程序号输入不进去，自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。

例三、一台采用德国HEIDENHAIN公司TNC155的数控铣床，一次发生故障，工作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。经检查发现NC系统主板弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。

2、软故障

数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。

例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常 *** 作都不起作用。后采取强制复位的方法，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入机床参数后，机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。

例二、一台专用数控铣床，NC系统采用西门子的SINUMERIKSYSTEM3，在批量加工中NC系统显示2号报警“LIMITSWITCH”，这种故障是因为Y轴行程超出软件设定的极限值，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出现故障时，CRT上显示的Y轴坐标确定达到软件极限，仔细研究发现是补偿值输入变大引起的，适当调整软件限位设置后，故障被排除。这个故障就是软件限位设置不当造成的。

例三、一台采用西门子SINUMERIK810的数控机床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何 *** 作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因 *** 作人员 *** 作失误或其它原因使NC系统处于死循环状态。

3、因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。

例一、一台采用德国西门子SINUMERIKSYSTEM3的数控机床，一次出现故障，NC系统加上电后，CRT不显示，检查发现NC系统上“COUPLINGMODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。对PLC进行热启动后，系统正常工作。但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池后，故障消除。

例二、一台采用西门子SINUMERIK810的数控机床，有时在自动加工过程中，系统突然掉电，测量其24V直流供电电源，发现只有22V左右，电网电压向下波动时，引起这个电压降低，导致NC系统采取保护措施，自动断电。经确认为整流变压器匝间短路，造成容量不够。更换新的整流变压器后，故障排除。

例三、另一台也是采用西门子SINUMIK810的数控机床，出现这样的故障，当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。经分析和检查，发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电，由于线圈对地短路，致使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。

1、试车：当试车键NO时，手动指令、纸带指令、记忆执行之进给率均由寸动进给率百分比控制，快动G00亦变成寸动进给率的速度，若寸动模式同时按 *** 作面板上轴向键与快动键，则以寸动最快速度移动。 51、复位键：按下复位键可使机械停止和消除警告状态，假如在自动循环中按下复位键，所有功能将停止，刀塔的移动，主轴和切削液的功能，当自动循环要重新启动时，刀台须回到机械原点位置，且须确认程序是从头开始。

2、单节跳略：当单节跳略键NO时，手动指令、纸带指令、记忆执行单节有/符号，则该单节忽略不执行。 52、求助键：可显示警报及 *** 作方法详细内容与参数分类目录。

3、程序中手轮：程序中手轮键NO时，记忆执行时手轮的移动量可加入程序中。 53、变换键：输入地址键右下方之位址或符号，按变换键再按地址键。

4、纸带执行:执行DNC传输。 54、上翻页键：使用此键可将指标向前翻一页。

5、手动指令：手动资料输入，可设定数值，例如：刀具补正、坐标系、PMC等 资料或指令 *** 作。 55、下翻页键：使用此键可将指标向后翻一页。

6、手轮：选定此模式，所有轴向进给皆有手轮控制，其他模式皆无效。 56、57、58、59、游标移动键：用此键可将指标移动一段距离。

7、进给率百分比：执行此指令时记忆执行、手动执行、寸动传授可调整进给率，范围从0%-200%，每段可增加或减少10%。 60、坐标功能键：按下此键，即可显示坐标轴的现在坐标位置。

8、切削液：按此键切削液即可喷出，流量大小可由出口开关来调整。 61、系统键：用作NC参数的设定，PC设定和PC诊断。

9、主轴正转：在寸动模式下同时按主轴正转键与双手 *** 作键，主轴顺时针旋转。 62、单节结束键：按下此键表示一单节程序输入完成。

10、刀杯移出：在寸动模式下按此键，则刀杯垂直，再按一次恢复水平位置。 63、程序功能键：编辑或修改时用此键；MDI手动资料输入时也用此键；自动 *** 作时按下此键，即可显示程序指令的进行。

11、手动换刀：换刀轴要回换到点与主轴定角度后按此键进行换刀动作。 64、诊断功能键：当机械发生故障时按下此键，即可显示警告信号。

12、单节执行：单节执行键NO时，在记忆执行、手动指令、纸带执行时仅能做单节之 *** 作，待单节结束后须再按启动键才能再执行下一单节。 65、刀具补偿功能键：刀具补偿修改时用，或显示刀具补正量之值。

66、路径描绘功能键：当显示刀具加工路径时，用作描绘时用。

13、机械锁定：程序执行中机械锁定键ON，则轴向停止位移（坐标值仍会表示），但M、S、T功能均继续执行，此时若将按键OFF轴向位置已不正确，须做手动原点复位，当机械锁定键ON时，手轮与寸动模式无法 *** 作。 67、用户功能键：按此键显示用户宏程序画面。

68、辅助编程键：用户可以根据蓝图输入图形尺寸，无需G代码编程。

14、程式再生：程式再生功能是当刀具破损或其他原因使加工程式中途中断，欲从中断点之单节再启动的功能。 69、消除键：按此键可以消除在CRT屏幕上缓冲区域内的指令或符号。

15、选择停止：选择停止键ON，在手动指令、纸带执行记忆执行程序中指令M01时，即停止程序执行，须再按下启动键才能继续执行下一单节。 70、输入键：按此键可以输入parameter和刀具补正之值，也可以作为I/O装置和MDI程序指令的输入。

71、删除键：编辑程序时，要删除指令时用。

16、记忆执行：自动执行NC程序。 72、插入键：编辑程序中，输入程序指令，追加插入程序指令时用。

17、程式编辑：在此模式下，可藉由外部装置对NC内部资料作输入/输出的动作，可对于存于记忆体中之程式作修改或编辑新的程序，存于记忆体中。 73、取代键：编辑程序中，更改程序的指令时用。

18、原点复位：选定此模式后，再按下键+方向，则机械器即以快动速度恢复机械原点，其快动速度由快动百分比开关控制，到达原点前机器会先行减速，若该轴向灯不再闪亮，表示该轴已回到机械原点。

19、寸动：可用按键 *** 作各轴位移。

20、主轴出油（油路钻孔）：按此键切削液由刀具端流出，具有冷却、冲屑的作用。

21、天中冲刷：按此键切削液由上部钣金的切削油管喷出。

22、双手 *** 作：当未安装安全门时，在寸动模式下，先按住此按键，再按下主轴正转键或反转键，使主轴转动；当有安装安全门时，在安全门打开时，所有手动 *** 作，除了主轴松刀以外，皆须同时按住此键，才能动作。

23、停止/反转：排屑器正转时按此键，排屑器停止，排屑器未转动时，按此键则反转。

24、主轴夹/松刀：在寸动模式下，此键则能夹刀或松刀。

25、循环启动：执行记忆体内的程序，将模式选择开关置于记忆执行模式，选择欲执行之程序，按此键即可执行记忆体内的程序；重新执行自动程序，若已按下停止键（进给暂停），机器即停止执行，此时再按此键即可再继续执行未完成的程序；执行DNC,将模式选择开关置于纸带执行模式，选择欲执行之程式，按此键即可执行；执行手动指令，将模式选择开关置于手动指令模式，并输入程式单节指令，按此键即能执行。

26、循环停止：若机器正执行程序指令时，按此键（进给暂停），则其灯亮起，各轴向之位均停止，但主轴仍继续旋转。

27、主轴转速百分比：主轴转速可由此调整，范围为50%-200%，每段可增加或减少10%。

28、主轴正转：在寸动模式下同时按主轴正转键与双手 *** 作键，主轴顺时针旋转。

29、主轴停止：任何模式按停止键则主轴停止转动。

30、主轴反转：在寸动模式下同时按主轴反转键与双手 *** 作键，主轴逆时针旋转。

31、紧急停止按钮：按下紧急停止按钮则所有机械动作均被中断，伺服系统亦被切断。

32、主轴定角度：在寸动模式下，同时按主轴定角度键与双手 *** 作键，主轴定角度 。

33、快动百分比：快动速度可由此调整，范围为0%、25%、50%、100%

34、超程释放：若机器超出行程以致碰到极限开关，此键会亮，则须将此按键按住，然后手动依反方向位移将机器移回行程内。

35、编辑锁定:将此钥匙至于"关闭"位置，不可编辑、修改或删除NC资料，置于“开”的位置则可。

36、寸动进给率百分比：寸动及试车之速度可由此调整，其速度范围0-200%每段可增加或减少10%。

37、工作灯：按此键工作灯亮，放开则工作灯灭。

38、39、40、41、43、44、45、46、在寸动模式下，可选定各轴的移动方向并依寸动进给率的速度位移。

42、快动：在寸动模式下，同时按各轴与快动键，该轴以快动速度移动。

47、自动断电：当程序执行至M30时，则NC总电源自动切断。

48、切削吹屑：切削吹屑键NO，主轴侧吹屑管即吹屑。

49、等待刀号：显示下一刀具的号码

50、主轴刀号：显示主轴的刀号。

CAXA在数控编程

技术中的应用探讨

摘要

结合数控系统的编程方法介绍了CAXA制造工

程师软件的工艺加工过程。强调了CAD/CAM

在现代制造技术中的地位及重要作用。

关键词

CAXA制造工程师；自动编程；G代码

一、引言

所谓数控编程就是把零件的工艺过

程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移量

等信息用数控语言记录在程序单上，并经

校核的全过程。现阶段，数控程序的编制一

直采用手工编程，这种方法适用于几何形

状不太复杂的零件的平面加工、直线加工、

回转体加工及点位加工等。这种方法比较

简单，编程速度快，代码简单。但是对于几

何形状比较复杂、包含不规则曲面的加工，

采用手工编程就相当困难了。由于几何形

状复杂，刀位点难以准确把握，对轨迹的计

算量也相当大，而且在程序完成后，要花费

大量时间进行程序的调试，占用机床工时。

近年来，随着计算机的快速普及，

CAD/CAM技术研究和软件开发得到很好

的发展，CAM软件也日益成熟，图形处

理功能得到了很大的提高。通过CAM软

件，可以实现对任意复杂零件的建模及轨

迹生成，直到自动生成NC程序，实现了

自动编程。一个好的数控编程系统，已经不

是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，

也是一种先进的加工工艺的综合，先进加

工经验的记录、继承和发展。CAXA制造

工程师是一套非常优秀的国产数控编程系

统，它集CAD、CAM于一体，功能强大，工艺性好，代码质量高，以其强大的造型

功能和加工功能备受广大用户的赞誉，在

全国数控技能大赛中更被指定为大赛用软

件。

二、基于CAXA制造工程师的工

艺加工过程

CAXA制造工程师是一个曲面、实体

相结合的CAD／CAM一体化的国产CAM

软件，是一款基于三维的零件设计、制造和

分析的软件包。其制造功能模块主要具有

以下特点：

(1)数据的唯一性、相关性，即如果对

一个零件模型进行了修改，与此零件相关

的装配图、零件图等都会自动更新。

(2)具有强大的加工环境设计能力：

能够模拟加工条件，建立三维的组装式夹

具装配、刀具装配和加工毛坯系列；采用

图形交互式人机对话方式；有多种进刀方

式，可自动生成加工刀具路径；能进行铣

削、镗削、钻削、车削、铰孔和线切割等多

种加工。能图形化显示刀具路径；屏幕模拟

实际切削过程，显示材料去除过程和进行

刀具干涉检查；提供完整的工艺过程信息。

可提供刀具装配、安装和使用信息，可提供

夹具安装和使用信息以及机床的使用、工

艺参数设置等信息。

下面介绍基于CAXA制造工程师的技

术支持，及其在数控机床上进行零件加工

工艺的分析与加工过程。

1、工件模型造型设计

利用CAXA制造工程师提供的基本绘

图指令：直线，圆弧以及椭圆线等功能和

拉伸、除料、孔制作等实体造型功能，可

以将设计元素加工混合，进行三维加工数

据的建模，用曲线、曲面和实体表达实体

工件。在对零件造型过程中，可以直接使

用软件提供的三维设计，也可以利用两维

制图中的参数线等元素，引入到CAXA

建模中，实现CAD数据的准确交换，完

成满足数控加工的三维数据模型，实现复

杂零件的三维实体造型设计。

2、加工方案设计

对以上零件的三维建模进行分析，按

工艺方案的要求，根据零件毛坯、夹具装配

之间空间几何关系，筛选最适用的加工方

法。对实体造型进行进一步的工艺分析，根

据加工性质修改增补造型，根据加工特点

以及加工能力，确定需要加工的三维实体

面，再分析实体的组成情况，拟定刀具的进

入路径、切削路径、退出路径。

3、生成加工轨迹

根据需加工零件的形状特点及工艺要

求，利用CAXA制造工程师提供的曲面、

导动、参数线、投影和等高等加工方法，

灵活选定需要加工的实体部分，输入相关

的数据参数和要求，通过快速图形显示，

生成刀具轨迹和刀具切削路径。针对实体

不同加工性质和加工特点的部位，采用不

同的加工方法而生成的粗加工和精加工轨

迹。编程人员可以根据实际需要，灵活选

择加工部位和加工方法。加工轨迹生成后，

利用刀位编辑、轨迹的连接和打断编辑及

参数修改功能对相关轨迹进行编辑修改。

运用轨迹仿真功能，即屏幕模拟实际切削

过程，显示材料去除过程和进行刀具干涉

检查、检验生成的刀具轨迹是否满足要求，

查看切削后的工件截面，确保不会出现过

切，以改进刀具轨迹。

4、生成G代码

数控编程的核心工作就是生成刀具轨

迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理

产生数控加工程序。当加工轨迹生成后，

按照当前机床类型的配置要求，把已经生

成的刀具轨迹自动转化成合适的数控系统

加工G代码，即CNC数控加工程序。不同的机床其数控系统是不尽相同的，不同

的数控系统其G代码功能不同，加工程序

的格式也有所区别，所以要对G代码进行

后置处理，以对应于相应的机床。利用软

件的加工工艺参数后置处理功能，可以通

过对“后置处理设置”进行修改，使其

适用于机床数控系统的要求，或按机床规

定的格式进行定制。定制后，可以保存设

置，用于今后与此类机床匹配需要。G代

码生成后，可根据需要自动生成加工工序

单，程序会根据加工轨迹编制中的各项参

数自动计算各项加工工步的加工时间，这

样便于生产管理识别和加工工时的计算，

并且还可通过直观的加工仿真和代码反读

来检验加工工艺和代码质量。

5、G代码传输和机床加工

生成的G代码要传输给机床，如果程

序量少而机床内存容量允许的话，可以一

次性地将G代码程序传输给机床。如果程

序量巨大，就需要进行DNC在线传输，将

G代码通过计算机标准接口直接与机床连

通，在不占用机床系统内存的基础上，实现

计算机直接控制机床的加工过程。机床根

据接收到的G代码加工程序，就可以进行

在线DNC加工或单独加工了。

三、结束语

通过CAXA制造工程师的运用，缩短

了编程时间，尤其对于像复杂轮廓加工、非

圆曲面轮廓加工等，更能体现出高效、准确

的优点，再也不用花费大量的时间去计算

和输入那些庞大的数据了。CAM软件的应

用也越来越显现出它的重要性。

参考文献：

[1]北京北航海尔软件有限公司[Z]CAXA

制造工程师用户手册2006

[2]陈力群CAXA数控造型及加工实训

[M]北京：中国劳动社会保障出版社

2007

[3]胡松林CAXA制造工程师V2实例教程

[M]北京:北京航空航天大学出版社2001

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