基于凯恩帝系统的数控机床工作方式的设计与分析

林政江

摘要：针对配置凯恩帝数控系统的数控机床，为保证数控机床工作方式功能控制的简便可靠，设计基于MOVE、SFRN、COD、MOVOR功能指令控制的工作方式，包括硬件控制电路的设计，编制相关工作方式控制梯形图，实际应用表明，PMC程序的可读性强，易移植。为其它数控机床的工作方式的设计提供一种简捷实用的解决思路。

关键词：数控机床;工作方式;KND数控系统;功能指令;PLC

0  引言

一般数控机床有编辑（EDIT）、自动（AUTO）、手动（JOG）、手轮（MPG）、单动输入（MDI）、在线加工（DNC）、回零（HOME）7种工作方式，根据不同的加工状态选择合适的工作方式。工作方式的选择是通过硬件和软件来实现的，在操作面板上安装有工作选择波段开关，开关连接到数控系统的IO输入输出模块上，同时在数控系统内装PLC里面编制好方式选择控制梯形图，梯形图中处理IO输入模块上的信号，根据信号的变化，控制数控系统中G信号和F信号，而每一个固定的G、F信号和工作方式是一一对应的，也就是G和F信号有效了，工作方式也就正确了。

1  工作方式功能介绍

要想进行工作方式设计，首先介绍一下数控机床七种工作方式的含义。

①EDIT：程序编辑方式，在此状态下可以在数控系统程序区编辑需要加工的程序。

②AUTO：自动加工方式，在这种状态下，数控系统会自动执行事先已经输进去的加工程序。

③JOG：手动移动方式，在这种状态下，按下操作面板上的各个伺服轴的进给方向按钮，轴就可以向对应的方向移动。

④MPG：手轮移动方式，可以用操作面板上的手摇脉冲发生器（简称手轮）控制伺服轴的移动。

⑤MDI：单动输入方式，有点类似AUTO工作方式，它可以自动执行单程序段。

⑥DNC：在线加工方式，有的加工程序比较大，而数控系统的内存容量比较小，无法全部存到数控系统中，此时可以用网线将系统与电脑相连，实时读取电脑中的程序进行加工。

⑦HOME：回参考点方式，机床各坐标轴回参考点时，要拨到此方式下才能进行回零。

2  凯恩帝数控系统工作方式选择的原理

凯恩帝K2000MC3i数控系统的工作方式与G信号和F信号地址的关系如表1所示，凯恩帝数控系统中的G信号和F信号地址定义是固定的，用户无法修改，而X信号和Y信号地址用户是可以自己定义的[2]，例如设计的梯形图使G48.0为1时，G48.1、G48.2、G48.3、G48.4、G48.5为0时，这些G信号由PLC送给CNC，当CNC接收到这些G信号后，系统工作方式自动进入回零方式（HOME），如表1所示，同时CNC输出F71.2、F71.0、F69.7信号（由0变为1）给PLC，系统屏幕所显示的工作方式变为回零方式，以便提醒操作者此时数控系统处于回零方式。

3  数控机床工作方式的设计与分析

3.1 X信号输入地址与G信号地址的定义

因为数控机床操作面板上的工作方式有七种（段位0至段位6，二进制即000至110）。因此输入信号的地址X与G信号的地址关系如表2所示，例如当波段开关拨到单动输入方式（MDI）时，X46.7、X46.6、X46.5为011，配合相应的梯形图处理，使得G28.2、G28.1、G28.0为000，即系统运行模式进入单动输入方式（MDI）。

3.2 工作方式选择控制电路设计

该数控机床所有工作方式的选择是通过输入信号X46.5至X46.7之间的配合来完成的，工作方式选择控制电路如图1所示，工作方式选择功能有3个输入信号连接到凯恩帝数控系统CN8接口上[3]，分别被定义为X46.5、X46.6、X46.7，图1中三个开关的公共端接到A01接口上，这个接口提供直流24V，例如当开关旋到编辑工作方式时，X46.5闭合，X46.6和X46.7断开，那么此时X46.5=1，X46.6=X46.7=0，系统切换到编辑工作方式。

3.3 工作方式梯形图设计与分析

工作方式梯形图如图2所示，先通过MOVE（逻辑乘数据传送）指令将G28的后三位清空，然后通过MOVE（逻辑乘数据传送）指令将X46的高3位（X46.5、X46.6、X46.7）传送给R850，通过SFRN（寄存器右移N位）指令[4]將R850里的数据右移5位，从高3位移动到低3位中去。通过COD（代码转换）指令进行转换，将数据放置到R853中，最后通过MOVOR（逻辑或后的数据传送）指令将R853里面的数据传送到G28里，从而达到X信号与G信号进行沟通的目的，确定了工作方式。

4  结语

实际应用表明波段开关工作模式采用多种功能指令MOVE、SFRN、COD、MOVOR编制相关梯形图更简洁明了，易于查看，易于移植，检查维修方便。

参考文献：

[1]王勇，张浩，芮延年.基于FANUC 0ID系统的数控机床运行模式的设计[J].自动化应用，2015（11）：18-20，45.

[2]北京凯恩帝数控技术有限公司.K2000MCi铣床用数控系统连接调试手册[Z].2017.

[3]王勇，董同飞，汤垚，刘帮.基于PMC控制的主轴分段无级液压变速控制系统设计[J].自动化应用，2018（02）：1-4，11.

[4]李波，褚天铖，任坤，王勇，刘帮.基于KND数控系统的第二模拟主轴功能设计与实现[J].自动化应用，2020（01）：26-28.