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摘 要：本文主要讲述了利用C语言程序设计去实现机床主轴自动换档的控制方法，并通过实例说明如何在系统中运用C语言去设计机床PLC程序，以达到控制机床各种动作的目的。
关键词：数控系统、变频主轴、自动换档、PLC程序、C语言程序设计
1 引言
机床主轴分为很多种，按控制电机分可分为变频主轴，伺服主轴，按齿轮分可分为单主轴和换档主轴.各种主轴具有各自的特点，满足各种不同加工要求。数控系统控制主轴旋转方面，控制单主轴要比控制换档主轴要容易一些。目前大多数的数控系统都采用梯形图形式的PLC程序来控制主轴的自动换挡动作，编写的程序步骤较长，不便于观看与纠错，而华中HNC-210A数控系统采用C语言来编写PLC程序，这样的编写方法控制主轴自动换挡具有观看清晰，便于调试与修改的特点，极具有推广性.
2 主轴换档时的动作要求
机床主轴换档时采用电子离合器来控制主轴齿轮的啮合，主轴箱内具有几组齿轮，两个电子离合器控制5种齿轮位置，左面离合器有两个运行位置GR1，GR2，右面齿轮有3个运行位置GR1，GR2，GR3，5个位置可组成4个档位，每档内用变频器驱动变频电机无级调速在自动方式或MDI方式用M40指令、M41指令、M42指令、M43指令选择主轴的0，1，2，3档。
3 C语言的 PLC程序编制
3.1变量定义：
根据主轴换档动作的控制要求，在PLC程序里需定义以下变量：
#define spdl_cmd R_ui[18/2] //主轴转速
#define spdl_ctrl R[20] //主轴控制
#define spdl_stat R[21] //主轴状态
#define CommandOutSpeed R_ui[36/2] //当前指令输出速度
#define AdjustOutSpeed R_ui[38/2] //补偿后的指令输出速度
#define Cur_Shelves_Pos R_c[40] //主轴当前挡位
#define New_Shelves_Pos B[41] //主轴目标挡位
3.2主轴当前档位的读取
void GetWhichShelves（void）
{
if（！IN_GET_Gear1 && IN_GET_Gear2 && ！IN_GET_Gear3 && IN_GET_Gear4 && ！IN_GET_Gear5）
Cur_Shelves_Pos=0； //主轴当前档位在0档
if（！IN_GET_Gear1 && IN_GET_Gear2 && IN_GET_Gear3 && ！IN_GET_Gear4 && ！IN_GET_Gear5）
其余档位编法类似
3.3主轴档位变换时主轴电机正反转的控制
void SpdlChangeShelves（void） //主轴自动换档
{
switch（New_Shelves_Pos）
{
case 0： //目标档位0档
if（Cur_Shelves_Pos==1）
spdl_ctrl=1； //主轴正转
else
spdl_ctrl=2； //主轴反转
break；
} 其余档位编法类似
3.4电磁离合器运动的控制
void out_yc（void）
{
switch（New_Shelves_Pos）
{
case 0： //目标档位0档
#ifdef IN_GET_Gear2
if（IN_GET_Gear2==0）
{
#ifdef OUT_ACT_EN_YC1
OUT_ACT_EN_YC1 //离合器1输出
#endif
} 其余档位编法类似
3.5 主轴速度的输出控制
#ifdef Out_SpdlGroup
void AutoFindShelves（void）
{
Out_SpdlGroup
switch（New_Shelves_Pos）//当前使用的挡位
{
case 1：
#ifdef Spdl_BIT_S1
Spdl_BIT_S1 //主轴1档速度输出
#endif
break；
}
#endif 其余档位编法类似
4 结束语
运用这种方法编写完程序后，可以清晰和直观的看到主轴当前所处档位及当前主轴速度，如需修改档位和速度时只需打开操作界面，在表格内填入自己想要的数值即可，非常方便，很有推广性，但要注意合理填入数值，以防数值过大损坏电机。
参考文献
1.《C语言程序设计》楼永坚 吴鹏 徐恩友 主编 人民邮电出版社
2.《华中HNC-210A连接说明书》华中数控系统资料
3.《华中HNC-210A操作说明书》华中数控系统资料
关键词：数控系统、变频主轴、自动换档、PLC程序、C语言程序设计
1 引言
机床主轴分为很多种，按控制电机分可分为变频主轴，伺服主轴，按齿轮分可分为单主轴和换档主轴.各种主轴具有各自的特点，满足各种不同加工要求。数控系统控制主轴旋转方面，控制单主轴要比控制换档主轴要容易一些。目前大多数的数控系统都采用梯形图形式的PLC程序来控制主轴的自动换挡动作，编写的程序步骤较长，不便于观看与纠错，而华中HNC-210A数控系统采用C语言来编写PLC程序，这样的编写方法控制主轴自动换挡具有观看清晰，便于调试与修改的特点，极具有推广性.
2 主轴换档时的动作要求
机床主轴换档时采用电子离合器来控制主轴齿轮的啮合，主轴箱内具有几组齿轮，两个电子离合器控制5种齿轮位置，左面离合器有两个运行位置GR1，GR2，右面齿轮有3个运行位置GR1，GR2，GR3，5个位置可组成4个档位，每档内用变频器驱动变频电机无级调速在自动方式或MDI方式用M40指令、M41指令、M42指令、M43指令选择主轴的0，1，2，3档。
3 C语言的 PLC程序编制
3.1变量定义：
根据主轴换档动作的控制要求，在PLC程序里需定义以下变量：
#define spdl_cmd R_ui[18/2] //主轴转速
#define spdl_ctrl R[20] //主轴控制
#define spdl_stat R[21] //主轴状态
#define CommandOutSpeed R_ui[36/2] //当前指令输出速度
#define AdjustOutSpeed R_ui[38/2] //补偿后的指令输出速度
#define Cur_Shelves_Pos R_c[40] //主轴当前挡位
#define New_Shelves_Pos B[41] //主轴目标挡位
3.2主轴当前档位的读取
void GetWhichShelves（void）
{
if（！IN_GET_Gear1 && IN_GET_Gear2 && ！IN_GET_Gear3 && IN_GET_Gear4 && ！IN_GET_Gear5）
Cur_Shelves_Pos=0； //主轴当前档位在0档
if（！IN_GET_Gear1 && IN_GET_Gear2 && IN_GET_Gear3 && ！IN_GET_Gear4 && ！IN_GET_Gear5）
其余档位编法类似
3.3主轴档位变换时主轴电机正反转的控制
void SpdlChangeShelves（void） //主轴自动换档
{
switch（New_Shelves_Pos）
{
case 0： //目标档位0档
if（Cur_Shelves_Pos==1）
spdl_ctrl=1； //主轴正转
else
spdl_ctrl=2； //主轴反转
break；
} 其余档位编法类似
3.4电磁离合器运动的控制
void out_yc（void）
{
switch（New_Shelves_Pos）
{
case 0： //目标档位0档
#ifdef IN_GET_Gear2
if（IN_GET_Gear2==0）
{
#ifdef OUT_ACT_EN_YC1
OUT_ACT_EN_YC1 //离合器1输出
#endif
} 其余档位编法类似
3.5 主轴速度的输出控制
#ifdef Out_SpdlGroup
void AutoFindShelves（void）
{
Out_SpdlGroup
switch（New_Shelves_Pos）//当前使用的挡位
{
case 1：
#ifdef Spdl_BIT_S1
Spdl_BIT_S1 //主轴1档速度输出
#endif
break；
}
#endif 其余档位编法类似
4 结束语
运用这种方法编写完程序后，可以清晰和直观的看到主轴当前所处档位及当前主轴速度，如需修改档位和速度时只需打开操作界面，在表格内填入自己想要的数值即可，非常方便，很有推广性，但要注意合理填入数值，以防数值过大损坏电机。
参考文献
1.《C语言程序设计》楼永坚 吴鹏 徐恩友 主编 人民邮电出版社
2.《华中HNC-210A连接说明书》华中数控系统资料
3.《华中HNC-210A操作说明书》华中数控系统资料