数控设备电气PLC程序的文档化管理.doc

数控设备电气PLC程序的文档化管理一 现状及实行的必要性数控机床的电气控制PLC程序（含梯形图、语句表等）是数控机床的重要设计文档。由于历史原因，一直未形成一套科学、有效的设计规范对PLC程序的设计过程进行指导，也未将PLC程序纳入正式技术资料进行管理，而是由设计人员自行保管其文本资料和电子文档。近年来，随着公司数控机床品种、数量的迅速增长，原来对PLC程序的管理模式已逐渐暴露出不能适应设计、生产、售后服务等过程中对该类技术资料完整性、正确性的要求，在一定程度上制约了产品开发质量和服务质量的提高。在数控机床产品的设计过程中，为了提高开发速度和效率，要求对已有的设计成果在最大程度上进行复用，包括对电气PLC程序的复用。而PLC程序是一种可在数控系统中运行并控制机床完成正常功能的软件，与一般的技术文档相比，PLC程序的最大特点是纸介质文档与电子文档并存。对于这种软件产品，必须借鉴软件工程的思想，在设计过程中采用层次化、模块化的设计方法，同时严格按“软件=程序+文档”的理念规范设计行为，并采用科学的文档（包括纸介质文档和电子文档）管理手段，才能提高PLC程序及其文档的一致性、正确性、可靠性、可维护性和可复用性。在数控机床产品的制造活动中，产品的电气调试是其中的一个重要环节。而电气调试的大部分工作实际上是围绕着PLC程序的执行过程进行的。对于新开发产品，这一过程是对PLC程序的测试和排错过程；对于已定型产品，这一过程则是对PLC程序功能的确认过程。随着数控机床品种、规格、数量的增加，相应的PLC程序的种类和版本数也随之增加。在目前的管理模式下，数控机床与其PLC程序之间的对应关系只有该产品的电气设计人员能说清楚，机床的电气调试主要依赖于电气设计人员。此种状况明显阻碍了生产效率的提高，不利于数控机床产品的多品种、变批量生产。为了保证数控机床生产过程的顺利进行，必须确保数控机床、PLC程序的纸介质文档、PLC程序的电子文档三者对应关系的完全正确；为了指导已定型产品的电气调试工作，还要求PLC程序的纸介质文档具有良好的注释和说明，且易于阅读和理解。这就要求对PLC程序实行规范的设计与文档管理，使数控机床的电气调试过程主要依赖于规范、正确的设计文档，而不是依赖于具体的某个人，这样就可以由车间技术人员承担定型数控机床产品的调试工作，而让电气工程师将更多的精力投入到新产品开发和设计的优化工作中去。从数控机床产品售后服务的角度来看，数控机床早期故障的70%以上都属于电气故障，而诊断电气故障的有效工具就是电气PLC程序，只有当这类技术资料完整、正确并且易于阅读和理解时，才能指导用户或售后服务人员迅速、正确地查找并排除电气故障。二 对PLC程序进行文档化设计的规定所谓PLC程序的文档化设计是指在PLC程序的设计过程中，用各类图示或文字语言对PLC程序的规格、结构、功能等进行详实、明了、正确的描述，这些描述与PLC程序一起构成一套完整的技术资料，以便于对PLC程序的调试、维护和复用。根据PLC程序的设计特点，可将其设计过程分为方案设计和详细设计两个阶段。方案设计的内容主要包括：PLC程序模块的划分、I/O接口的定义、PLC内部资源（中间接点、计时器、计数器等）的区域分配、报警文本的定义等。详细设计的内容主要包括：PLC程序各个模块的编码及其注释、PLC内部资源的详细定义等。方案设计的文档应包括如下内容：1 I/O接口定义总表该表应包括输入/输出接口的地址、英文缩写、简要说明等。2 模块划分说明或模块层次结构图对于语句表形式的PLC程序，应以层次结构图描述模块的总体构成及其相互调用关系；对于梯形图形式的PLC程序，应按执行顺序分别列出高级模块、一般模块、低级模块的名称。OB1DB1PB4PB3PB2PB1SB1PB32PB31PB41PB42图1：模块层次结构图（示例）急停控制高级模块：其它高速控制刀架控制主轴控制公共控制一般模块：其它控制选择功能尾座卡盘报警显示低级模块：图2：模块构成及执行顺序图（示例）3 模块的功能描述分别详细说明各个模块所完成的功能，即以“黑盒”的形式描述模块“做什么”，而不是“怎样做”。4 模块的接口描述对于以复用为目的而编制的某些基本模块，如路径优选计算、奇偶校验、编码类型转换等，必须详细描述模块的输入/输出接口、调用格式，以便于模块的正确调用。5 PLC内部资源分配表PLC内部资源包括定时器、计数器、一般中间接点和断电记忆中间接点等，应根据模块的划分和每个模块的需要进行合理分配，并以表格的形式列出。 序号模块计时器计数器R字节R位地址D字节D位地址1公共信号T1T2C1C4R0R1R100R119DB0D500D5092基本控制T3T4R2R6R120R139DB13刀架控制T5T12R7R15R140R159DB2DB34主轴控制T13T15R16R20R160R169DB4DB75卡盘和尾座T16T19R21R30R170R179DB8DB96选择功能T20T22R31R35R180R199DB10DB117报警控制T23T27R36R40R200R219DB12DB138扩展功能T28T30R41R49R220R249DB14DB19表1：PLC内部资源分配表（示例）6 报警文本定义表根据机床的机电功能、故障部位、故障严重程度等，对报警及提示信息进行分类与定义，并以表单形式列出。详细设计的文档应包括如下内容：1 附有详细注释的PLC程序清单按模块对PLC程序分别进行编制，在每个完整的逻辑单元（以逻辑输出运算为标志）后，以注释形式描述该逻辑单元完成的功能，注释所用语言为中文或英文。2 PLC内部资源的详细定义及注释清单在编制PLC程序的过程中，需按照方案设计完成的PLC内部资源分配表，对每一个中间接点、数据字节、计时器、计数器等进行具体分配与定义，最后以表单形式给出所有PLC内部资源的名称、地址与注释。三 对PLC程序文档的管理规定1 PLC程序文档应包括前述方案设计和详细设计阶段的I/O接口定义总表、模块划分说明或模块层次结构图、模块功能及接口描述、PLC内部资源分配表、报警文本定义表、PLC程序清单、PLC内部资源的详细定义及注释清单等内容。2 将PLC程序文档作为数控机床产品技术资料的一部分纳入技术档案进行管理，其所属部分号规定为“57”。3 PLC程序文档的编码方法仍采用目前使用的11位图纸编码方法，其“部分号”的第3位应与电气原理图“部分号”的第3位相对应，即用规定的英文字母表示不同的数控系统。例如：若某数控机床的电气原理图的“部分号”为“58A”，则相应的PLC程序文档的“部分号”为“57A”。4 对PLC程序文档编码方法中的3位“图号”作如下规定：PLC程序电子文档的编号为000；PLC程序清单的编号范围为001499；PLC内部资源的详细定义及注释清单的编号范围为500599；模块划分说明或模块层次结构图、模块功能及接口描述、PLC内部资源分配表的编号范围为600899；报警文本定义表的编号范围为900999。ABCD8 5 7 图幅号机种号部分号图号版本号 图号PLC程序文档内容000PLC程序电子文档（软盘或光盘）001499PLC程序清单500599PLC内部资源的详细定义及注释清单600899模块划分说明或模块层次结构图、模块功能及接口描述、PLC内部资源分配表900999报警文本定义表图3：PLC程序文档图号分类规定5 规定PLC程序文档及其电子文档的“图幅号”为“8”，表示打印用纸及电子文档。6 对11位图纸编码方法中的“版本号”在PLC程序文档中的用法如下：由于对设计的不断优化以及用户对数控机床的特殊需求不同等原因，对于确定的“机种号”和“部分号”，PLC程序文档并不是唯一的。因此规定用“版本号”加以区别。凡是取得“版本号” 的PLC程序及电子文档，应是指该PLC程序已在机床上通过调试验证，并已配置在至少一台出产机床上。版本号所表示的含义0该机种标准机床PLC程序的原始版本19该机种标准机床PLC程序的升级版本AZ该机种特殊需求机床PLC程序的最终版本表2：PLC程序文档版本号的规定7 用Microsoft Excel建立PLC程序文档的电子数据薄，对所有数控机床产品的PLC程序文档进行登记，登记薄的格式如下：序号机床型号数控系统名称电子文档编号版本号机床主要特点描述1XXXXXX数控车床FANUC 0iT810957N00000XX标准机床2XXXXXX数控车床SIEMENS 802D810957M00000XX标准机床3XXXXXX数控车床FANUC 0iT810957N00011XX标准机床。采用计数器法改进刀架选刀算法。 4XXXXXX数控车床FANUC 0iT810957N000AAXX特殊需求机床。增加棒料输送机。表3：PLC程序文档电子数据薄（示例）8 PLC程序文档的设计流程应按照“设计”“审核” “评审”的程序进行，主管设计员完成初稿后（所规定的PLC文档已全部备齐，PLC程序已在机床上通过调试验证），提交其他设计人员进行审核，审核的内容应包括文档的完备性、正确性、一致性、易读性等。主管设计员根据审核意见进行整改后，向室主任提出评审请求，由室主任组织人员进行集体评审，评审分为现场评审和文档评审两部分，现场评审主要是通过检查PLC程序在数控机床上的实际运行情况以验证PLC程序的正确性，文档评审主要是检查PLC程序文档的完备性、正确性以及与电子文档的一致性等。评审的依据主要是相关的国家标准和内部技术规范。9 主管设计员根据评审的意见对PLC程序文档及电子文档整改完毕后，审核人员和一名参与评审的主要人员在PLC程序文档的标题栏签字，然后提交室主任在电子数据薄中登记，最后程序文档交技术部底图室存档，电子文档交技术档案室存档。10 对于新开发的数控机床产品，PLC程序文档及其电子文档的审核、评审及存档应在机床试制完成后一个月内完成。对于特殊需求的数控机床产品，上述工作应在用户预验收后一个月内完成。为优化设计而进行版本升级后，应在半个月内完成审核、评审及存档工作。11 为便于机床的维修服务，另外在电气室内建立一个出厂机床与PLC电子文档的对应关系数据库，可采用Microsoft Excel等工具，其格式如下：序号出厂机床型号出厂机床编号出厂日期机床去向电子文档编号1XXXXXXM8086012199