【摘要】 介绍840D快速输入输出接口信号的控制流程，CNC和PLC如何交换信息，总结了快速输入输出接口信号的详细对应表，以及快速输入输出接口信号的实际应用。
    【关键词】 快速输入输出、接口信号、模拟量、NCK

1、 前言
     840D快速输入输出接口信号是840D NCK与PLC信息交换的桥梁和纽带，在带有840D数控系统的数控机床中，其应用必不可少，对其进行研究并掌握应用方法具有重要的指导意义。

2、 840D快速I/O硬件接口
840DNCU上的X121接口包含四个快速输入和四个快速输出，其针脚定义如下表1。
表1：X121插头引脚分配
引脚 名称 类型 说明
1 M24EXT 电压输入 外部24V（-），用于NC二进制输出
2 M24EXT 电压输入 外部24V（-），用于NC二进制输出
3 OUTPUT1 输出 NC二进制输出1
4 OUTPUT0 输出 NC二进制输出0
5 INPUT3 输入 NC二进制输入3
6 INPUT2 输入 NC二进制输入2
7 INPUT1 输入 NC二进制输入1
8 INPUT0 输入 NC二进制输入0
20 P24EXT 电压输入 外部24V（+），用于NC二进制输出
21 P24EXT 电压输入 外部24V（+），用于NC二进制输出
22 OUTPUT3 输出 NC二进制输出3
23 OUTPUT2 输出 NC二进制输出2
24 MEXT 电压输入 外部地（用于NC输入的参考地）
25 MEXT 电压输入 外部地（用于NC输入的参考地）
26 MEXT 电压输入 外部地（用于NC输入的参考地）
27 MEXT 电压输入 外部地（用于NC输入的参考地）
快速输入输出还可以通过硬件进行扩展。

3、快速I/O机床参数配置
     要使用快速输入输出接口信号，在机床参数中必须进行配置设置，否则将出现相关报警。
     MD10350: FASTIO_DIG_NUM_INPUTS = 0～5 快速数字输入数量（字节数），最多5个字节，共40个输入。
     MD10360: FASTIO_DIG_NUM_OUTPUTS = 0～5快速数字输出数量（字节数），最多5个字节，共40个输出。

     MD10300: FASTIO_ANA_NUM_INPUTS = 0～8 快速模拟输入数量，最多8个模拟输入通道。
     MD10310: FASTIO_ANA_NUM_OUTPUTS = 0～8 快速模拟输出数量，最多8个模拟输出通道。

4、快速I/O接口信号的控制过程
     快速输入接口信号的控制流程如图1，对应表如表2：
①输入禁止=0，同时设置开关为0时，将硬件输入写入NCK，从零件加工程序中读到硬件输入，即$A_IN[n]= 硬件输入。
输入禁止=1，同时设置开关为0时，直接将“0”写入NCK，即$A_IN[n]=0，将硬件输入禁止。
② 设置开关为1时，直接将“1”写入NCK，即$A_IN[n]=1。

     快速输出接口信号的控制流程如图2，对应表如表3：
①零件加工程序对$A_OUT[n]进行赋值，$A_OUT[n]写入NCK，此时DB10.DBB64…=$A_OUT[n]的值。
② 覆盖开关0→1时，将PLC的设置值写入NCK，即覆盖NCK的值，此时DB10.DBB64…=PLC设置值。
③ 设置开关为0，同时禁止开关为0时，将NCK的值写到硬件输出。
设置开关为1，同时禁止开关为0时，将PLC的设置值DB10.DBB6…直接写到硬件输出。
④ 禁止开关为1时，直接将“0”写到硬件输出，将硬件输出禁止。

表3：快速输出接口信号对应表
零件程序写 名称 PLC程序读 覆盖屏幕形式 PLC程序写输出 设定屏幕形式 输出禁止 硬件输出
$A_OUT[1] output1 db10.dbx64.0 db10.dbx5.0 db10.dbx6.0 db10.dbx7.0 db10.dbx4.0 X121:4脚
$A_OUT[2] output2 db10.dbx64.1 db10.dbx5.1 db10.dbx6.1 db10.dbx7.1 db10.dbx4.1 X121:3脚
$A_OUT[3] output3 db10.dbx64.2 db10.dbx5.2 db10.dbx6.2 db10.dbx7.2 db10.dbx4.2 X121:23脚
$A_OUT[4] output4 db10.dbx64.3 db10.dbx5.3 db10.dbx6.3 db10.dbx7.3 db10.dbx4.3 X121:22脚
$A_OUT[5] output5 db10.dbx64.4 db10.dbx5.4 db10.dbx6.4 db10.dbx7.4 db10.dbx4.4 　
$A_OUT[6] output6 db10.dbx64.5 db10.dbx5.5 db10.dbx6.5 db10.dbx7.5 db10.dbx4.5 　
$A_OUT[7] output7 db10.dbx64.6 db10.dbx5.6 db10.dbx6.6 db10.dbx7.6 db10.dbx4.6 　
$A_OUT[8] output8 db10.dbx64.7 db10.dbx5.7 db10.dbx6.7 db10.dbx7.7 db10.dbx4.7 　
$A_OUT[9] output9 db10.dbx190.0 db10.dbx131.0 db10.dbx132.0 db10.dbx133.0 db10.dbx130.0 　
$A_OUT[10] output10 db10.dbx190.1 db10.dbx131.1 db10.dbx132.1 db10.dbx133.1 db10.dbx130.1 　
$A_OUT[11] output11 db10.dbx190.2 db10.dbx131.2 db10.dbx132.2 db10.dbx133.2 db10.dbx130.2 　
$A_OUT[12] output12 db10.dbx190.3 db10.dbx131.3 db10.dbx132.3 db10.dbx133.3 db10.dbx130.3 　
$A_OUT[13] output13 db10.dbx190.4 db10.dbx131.4 db10.dbx132.4 db10.dbx133.4 db10.dbx130.4 　
$A_OUT[14] output14 db10.dbx190.5 db10.dbx131.5 db10.dbx132.5 db10.dbx133.5 db10.dbx130.5 　
$A_OUT[15] output15 db10.dbx190.6 db10.dbx131.6 db10.dbx132.6 db10.dbx133.6 db10.dbx130.6 　
$A_OUT[16] output16 db10.dbx190.7 db10.dbx131.7 db10.dbx132.7 db10.dbx133.7 db10.dbx130.7 　
$A_OUT[17] output17 db10.dbx191.0 db10.dbx135.0 db10.dbx136.0 db10.dbx137.0 db10.dbx134.0 　
$A_OUT[18] output18 db10.dbx191.1 db10.dbx135.1 db10.dbx136.1 db10.dbx137.1 db10.dbx134.1 　
$A_OUT[19] output19 db10.dbx191.2 db10.dbx135.2 db10.dbx136.2 db10.dbx137.2 db10.dbx134.2 　
$A_OUT[20] output20 db10.dbx191.3 db10.dbx135.3 db10.dbx136.3 db10.dbx137.3 db10.dbx134.3 　
$A_OUT[21] output21 db10.dbx191.4 db10.dbx135.4 db10.dbx136.4 db10.dbx137.4 db10.dbx134.4 　
$A_OUT[22] output22 db10.dbx191.5 db10.dbx135.5 db10.dbx136.5 db10.dbx137.5 db10.dbx134.5 　
$A_OUT[23] output23 db10.dbx191.6 db10.dbx135.6 db10.dbx136.6 db10.dbx137.6 db10.dbx134.6 　
$A_OUT[24] output24 db10.dbx191.7 db10.dbx135.7 db10.dbx136.7 db10.dbx137.7 db10.dbx134.7 　
$A_OUT[25] output25 db10.dbx192.0 db10.dbx139.0 db10.dbx140.0 db10.dbx141.0 db10.dbx138.0 　
$A_OUT[26] output26 db10.dbx192.1 db10.dbx139.1 db10.dbx140.1 db10.dbx141.1 db10.dbx138.1 　
$A_OUT[27] output27 db10.dbx192.2 db10.dbx139.2 db10.dbx140.2 db10.dbx141.2 db10.dbx138.2 　
$A_OUT[28] output28 db10.dbx192.3 db10.dbx139.3 db10.dbx140.3 db10.dbx141.3 db10.dbx138.3 　
$A_OUT[29] output29 db10.dbx192.4 db10.dbx139.4 db10.dbx140.4 db10.dbx141.4 db10.dbx138.4 　
$A_OUT[30] output30 db10.dbx192.5 db10.dbx139.5 db10.dbx140.5 db10.dbx141.5 db10.dbx138.5 　
$A_OUT[31] output31 db10.dbx192.6 db10.dbx139.6 db10.dbx140.6 db10.dbx141.6 db10.dbx138.6 　
$A_OUT[32] output32 db10.dbx192.7 db10.dbx139.7 db10.dbx140.7 db10.dbx141.7 db10.dbx138.7 　
$A_OUT[33] output33 db10.dbx193.0 db10.dbx143.0 db10.dbx144.0 db10.dbx145.0 db10.dbx142.0 　
$A_OUT[34] output34 db10.dbx193.1 db10.dbx143.1 db10.dbx144.1 db10.dbx145.1 db10.dbx142.1 　
$A_OUT[35] output35 db10.dbx193.2 db10.dbx143.2 db10.dbx144.2 db10.dbx145.2 db10.dbx142.2 　
$A_OUT[36] output36 db10.dbx193.3 db10.dbx143.3 db10.dbx144.3 db10.dbx145.3 db10.dbx142.3 　
$A_OUT[37] output37 db10.dbx193.4 db10.dbx143.4 db10.dbx144.4 db10.dbx145.4 db10.dbx142.4 　
$A_OUT[38] output38 db10.dbx193.5 db10.dbx143.5 db10.dbx144.5 db10.dbx145.5 db10.dbx142.5 　
$A_OUT[39] output39 db10.dbx193.6 db10.dbx143.6 db10.dbx144.6 db10.dbx145.6 db10.dbx142.6 　
$A_OUT[40] output40 db10.dbx193.7 db10.dbx143.7 db10.dbx144.7 db10.dbx145.7 db10.dbx142.7 　

     快速模拟量输入接口信号的控制流程如图3，对应表如表4：
①输入禁止=0，同时设置开关为0时，将模拟量硬件输入写入NCK，从零件加工程序中读到模拟量硬件输入，即$A_INA[n]= 模拟量硬件输入。
输入禁止=1，同时设置开关为0时，直接将“0”写入NCK，即$A_INA[n]=0，将模拟量硬件输入禁止。
② 设置开关为1时，直接从PLC将设置值写入NCK，从零件加工程序中读到PLC的设置值，即$A_INA[n]=设置值。

     快速模拟量输出接口信号的控制流程如图4，对应表如表5：
① 零件加工程序对$A_OUTA[n]进行赋值，$A_OUTA[n]写入NCK，此时DB10.DBB210…=$A_OUTA[n]的值。
② 覆盖开关0→1时，将PLC的设置值写入NCK，即覆盖NCK的值，此时DB10.DBB210…=PLC设置值。
③ 设置开关为0，同时禁止开关为0时，将NCK的值写到模拟量硬件输出。
设置开关为1，同时禁止开关为0时，将PLC的设置值DB10.DBB170…直接写到模拟量硬件输出。
④ 禁止开关为1时，直接将“0”写到模拟量硬件输出，将模拟量硬件输出禁止。

表5：快速模拟量输出接口信号对应表
零件程序写 名称 PLC程序读 覆盖屏幕形式 PLC程序写输出 设定屏幕形式 输出禁止 硬件输出
$A_OUTA[1] output1 db10.dbw210 db10.dbx166.0 db10.dbw170 db10.dbx167.0 db10.dbx168.0 模拟量输出1
$A_OUTA[2] output2 db10.dbw212 db10.dbx166.1 db10.dbw172 db10.dbx167.1 db10.dbx168.1 模拟量输出2
$A_OUTA[3] output3 db10.dbw214 db10.dbx166.2 db10.dbw174 db10.dbx167.2 db10.dbx168.2 模拟量输出3
$A_OUTA[4] output4 db10.dbw216 db10.dbx166.3 db10.dbw176 db10.dbx167.3 db10.dbx168.3 模拟量输出4
$A_OUTA[5] output5 db10.dbw218 db10.dbx166.4 db10.dbw178 db10.dbx167.4 db10.dbx168.4 模拟量输出5
$A_OUTA[6] output6 db10.dbw220 db10.dbx166.5 db10.dbw180 db10.dbx167.5 db10.dbx168.5 模拟量输出6
$A_OUTA[7] output7 db10.dbw222 db10.dbx166.6 db10.dbw182 db10.dbx167.6 db10.dbx168.6 模拟量输出7
$A_OUTA[8] output8 db10.dbw224 db10.dbx166.7 db10.dbw184 db10.dbx167.7 db10.dbx168.7 模拟量输出8

5、快速输入输出接口信号的应用
     某意大利端面外圆磨床，采用西门子840D数控系统，测量系统采用MARPOSS P7进行轴向端面测量和径向外圆测量，量仪的测量信号经量仪输出到西门子PLC的输入板，PLC程序读量仪的测量信号，输出到快速I/O接口信号的DB10.DBX1.0～DB10.DBX1.3，然后零件加工程序读与之相对应的接口信号$A_IN[1]～$A_IN[4]，使加工程序在磨削过程中在线及时跟踪量仪的尺寸信号，达到在线磨削。
     磨削工艺图如图5，首先零件进行粗磨，当零件磨削到60μ时，量仪发出AC3信号，对应PLC输入I61.4为1，通过PLC程序把db10.dbx1.0置1，零件加工程序判断与之对应的$A_IN[1]，$A_IN[1]为1时，磨削过程转到半精磨。

P7径向量仪信号：
AC3：对应PLC输入I61.4半精磨（60μ），输出到db10.dbx1.0对应$A_IN[1] （input1）
AC2：对应PLC输入I61.5精磨（25μ）， 输出到db10.dbx1.1对应$A_IN[2] （input2）
AC1：对应PLC输入I61.6光磨(10μ)， 输出到db10.dbx1.2对应$A_IN[3] （input3）
AC0：对应PLC输入I61.7尺寸到（0）， 输出到db10.dbx1.3对应$A_IN[4] （input4）
P7轴向量仪信号：
I62.4 轴向0
I62.5 轴向1
I62.6 轴向2
I62.7 轴向3

相关PLC程序如下：
A I61.4       /AC[3]
S db10.dbx1.0  /input1
A I61.5       /AC[2]
S db10.dbx1.1  /input2
A I61.6       /AC[1]
S db10.dbx1.2  /input3
A I61.7       /AC[0]
S db10.dbx1.3  /input4
A M195.6
AN T22
AN I45.2
=DB10.DBX1.4  /input5

零件加工子程序：TC01CAL.SPF
%_N_TC01CAL_SPF
……
For II = PSoglia + 1 To 4
  ……
      If II > 1
         Contatto = II - 1
         MSG("SKIP "<<Contatto)
      Else
         Contatto=1
      EndIf
      If LatoLav>0
         When $A_IN[Contatto] == True Do DELDTG
         When $AA_IW[Z]<=(PosZ) Do DELDTG $AC_Marker[0]=1
      Else
         When $A_IN[Contatto] == True Do DELDTG
         When $AA_IW[Z]>=(PosZ) Do DELDTG $AC_Marker[0]=1
      EndIf
      G1 X=Quota_X Z=Quota_Z F=LVelo         //粗磨、半精磨、精磨
      If $AC_Marker[0]==1
         When $A_IN[Contatto] == True Do DELDTG
         G1 X=Quota_X F=LVelo*MoltVeloX
      EndIf
     ……
   EndFor
//光磨
……

6、结束语
     通过840D快速输入输出接口信号的研究，以及对应用实例的研究分析，总结了快速输入输出接口信号的详细对应表，对840D快速输入输出接口信号的设计、应用、维修提供了极其重要的指导作用。

参考文献：
① SINUMERIK 810D /840D/840Di Description of Functions
② SINUMERIK 840D/840Di/810D/SIMODRIVE 611digital Lists