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西门子802D系统操作面板技术
西门子802D系统是近年来广泛应用于数控车、数控铣以及经济型加工中心上的数控系统，由PCU（面板控制单元）、MCP（机床控制面板）、NC键盘、伺服驱动功率模块及电源、I/O输入输出模块、电子手轮等基本单元组成。PCU作为802D数控系统的核心部件，将NCK（数控核心）、plc、hmi（人机界面）和通讯任务集成在一起，并用Profibus现场总线将各单元连接起来，组成一个可同时控制4个伺服进给轴和一个模拟主轴的数控系统。
802D数控系统各坐标轴的伺服控制由NCK装置完成，但机床逻辑控制则由PCU内嵌的PLC完成。机床外部输入输出信号经I/O模块PP72/48（72入48出）并通过Profibus现场总线实现与PLC的连接。802D系统*多可配两块PP72/48模块。 
由于802D系统是一种通用的数控系统，将其应用于不同的数控机床时，机床的逻辑控制以及PLC的输入输出信号会不一样，因此，将802D系统应用于数控机床时，*重要的是要根据机床的逻辑控制要求设计和调试好系统PLC程序，才能使系统正常和安全地工作。本文结合802D系统在广西水利电力职业技术学院经济型数控铣床XK5036上的应用，介绍802D数控系统PLC的编程与应用方法。铣床的数控系统配置及系统连接如图1所示[1]，两块611UE功率模块负责三个坐标轴的伺服进给控制，铣床的主轴电机则采用接触器控制，主轴转速由机械变速箱调整。
1 数控系统与PLC接口信号
从图1可看出，机床外部的输入输出信号主要包括机床控制面板（MCP）和机床电气控制信号。机电电气控制信号主要包括参考点以及各轴限位信号、各异步电机启停控制及过载信号、伺服驱动控制使能信号等，该部分信号通过PP72/48的X333插座连接。MCP上主要安装有急停开关、主轴转速和进给速度倍率开关、主轴控制按键、系统控制方式选择按键、各轴点动控制按键、NC控制按键以及用户选择键和LED指示灯等，并通过2条50芯的扁平电缆与PP72/48的X111、X222插座连接。由于MCP上全部为开关信号且通过I/O接口与PLC连接，因此，用户可选择西门子公司配套的MCP，也可以根据实际机床控制需要设计自己的机床控制面板。
作为数控系统的重要组成部分，系统内嵌的PLC采用接口变量V及相应的数据位的形式与NCK、HMI和MCP进行控制和状态信息的传送，并按照系统的工作状态和用户编写的控制程序完成机床逻辑控制任务。PLC、NCK、HMI、MCP相互间信息传送的路径和方向如图2所示，数控系统与PLC主要接口信号简要说明如表1所示，详细接口信号的说明请参阅西门子（中国）有限公司技术手册—— SINUMERIK 802D 简明调试指南 。
表1 数控系统与PLC主要接口信号简要说明
序号 | 变量地址范围 | 信息传送方向 | 传送主要内容 |
| 1 | V10000000~V10000008 | MCP→PLC | 将来自MCP上按键信号以数据位的形式送至PLC，包括系统控制方式选择键、NC控制键、各轴点动控制键、倍率开关、用户选择键等信号 |
| 2 | V11000000~V11000007 | PLC→MCP | 将PLC已确认的MCP按键信号（除倍率开关外）返回给MCP |
| 3 | V16000000~V16000007 | PLC→HMI | 将PLC程序所触发的用户报警号送至HMI，再由HMI根据已编好并下载到数控系统的报警文件将报警信息显示出来。 |
| 4 | V16002000 | HMI→PLC | HMI将NC不能启动、系统急停等系统重要的有效报警响应送至PLC |
| 5 | V17000000~V17000003 | HMI→PLC | 将用户在HMI上选择的程序空运行、程序测试、程序跳段、快速进给倍率生效等状态信号送至PLC |
| 6 | V25001000~V25001012 | NCK→PLC | 将NC程序译码得出的辅助功能M信号送至PLC，包括M0~M99 |
| 7 | V30000000~V30000002 | PLC→NCK | 将PLC已确认的系统控制方式信号送NCK，包括AUTO、手动、MDA控制方式以及手轮脉冲进给增量 |
| 8 | V31000000~V31000001 | NCK→PLC | 将NCK确认的系统控制方式有效信号返回PLC |
下面以在AUTO状态下启动NC程序,来说明接口信号的传送和处理过程:
(1）按下MCP上的AUTO方式按键
时，V10000000.0=1，实现MCP的按键信号向PLC传送，PLC可据此位数据可判断用户是否按下AUTO方式按钮。
(2) 系统处于AUTO方式后，V11000000.0=0，实现PLC向MCP回传系统已处于AUTO方式。
(3) 按下MCP上的NC启动按键
时，V10000001.7=1，实现MCP向PLC传送用户的NC启动命令。
(4) PLC收到NC启动命令后，V11000001.7=1，由PLC向MCP回传NC已启动信号；同时，V32000007.1=1，由PLC向NCK传送NC启动命令。
(5) NCK开始执行用户已选定的NC加工程序，V33000003.0=1，并由NCK向PLC传送程序已处于运行状态的信息。
(6) NCK执行NC程序并通过伺服驱动模块控制各进给轴运动，当程序中执行到M3功能时，经NCK译码，V25001000.3=1，NCK向PLC传送主轴正转启动命令。
(7) PLC经PP72/48模块以及机床电气接口实现主轴正转启动和自保持控制，同时，V11000001.6=1，PLC向MCP传送主轴已正转信息。
(8) 在用户程序执行过程中，如果出现了主轴或冷却电机过载等机床电气故障，故障信号从PP72/48送入PLC并在PLC程序中触发用户报警，再由PLC以变量的形式将对应的报警号送至HMI。*后HMI根据已编好并下载到数控系统的报警文件将报警信息显示出来。
2 数控系统PLC程序编程
802D数控系统的plc编程使用专用的Programming tool PLC 802D工具软件，其编程环境和程序结构类似SIMATIC S7-200 PLC，由一个主程序和相关子程序组成，使用LAD（梯形图）作为编程语言，但所使用的通信接口和通信电缆与S7-200 PLC不同。
802D系统PLC程序的设计可参考西门子公司利用802D PLC子程序库编写的铣床PLC应用实例，并结合铣床具体的系统配置、I/O信号地址分布以及系统模块的连接方式，修改实例程序来获得铣床的PLC控制程序。
2.1 信号地址分布说明
根据图1的系统连接方式，MCP各按键的地址分布如表2所示，机床I/O信号接至X333后的I/O分布如表3所示，其中输出信号均为驱动24VDC中间继电器的开关信号，经中间继电器的触点实现对外部强电回路的控制[1]。
表2 MCP信号地址分布表
原创作者：深圳市美生多多商务信息咨询有限公司
