PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

溫義美+羅亭+李浩彬

摘要PLC集聚高可靠性、強(qiáng)抗擾能力等多個特點(diǎn)于一身，在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中運(yùn)用PLC，可使數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)確性和快速性得到保障，從而更好地滿足生產(chǎn)需求，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到提高。本文分析了PLC的性能特點(diǎn)，運(yùn)用PLC對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分類，并對PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。

關(guān)鍵詞數(shù)控機(jī)床；PLC；性能特點(diǎn)；應(yīng)用

近年來，PLC技術(shù)發(fā)展日新月異，它也被廣泛的運(yùn)用到自動控制之中。目前，PLC被運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床中。PLC在硬件成本以及組機(jī)周期上等方面的優(yōu)勢，是其他控制產(chǎn)品可望而不可及的。因此，在自動化數(shù)控機(jī)床中，PLC的地位舉足輕重。

1 PLC的性能特點(diǎn)

1.1可靠性高

主要體現(xiàn)在以下方面：性能優(yōu)良的開關(guān)電源；良好的自我診斷功能；有效防止故障擴(kuò)大；對器件質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測；屏蔽措施廣泛運(yùn)用于各個模塊，提高防輻射干擾的效率；各輸入端均采用R C濾波器；I/0接口運(yùn)用光電隔離技術(shù)。

1.2豐富的I/0接口模塊

PLC可以運(yùn)用相適應(yīng)的I/0模塊針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號進(jìn)行處理。對于不同電流屬性、電流的強(qiáng)弱、脈沖以及電位等不同的工業(yè)信號，有相應(yīng)的器件和設(shè)備，如：電磁線圈、行程開關(guān)、控制閥、以及傳感器等。它還通過運(yùn)用人機(jī)對話模塊，大大提高了操作性能。

1.3模塊化結(jié)構(gòu)

為了更好地滿足工業(yè)控制的需求，單元式的小型PLC被逐漸淘汰，模塊化結(jié)構(gòu)被廣泛使用。采用模塊化設(shè)計(jì)PLC的各個部件，包括CPU，I/0等在內(nèi)，通過機(jī)架將各模塊相互連接，可以自行組合系統(tǒng)的規(guī)模并根據(jù)不同需求進(jìn)行功能選擇。

1.4編程簡單易學(xué)

PLC的編程十分簡單，該編程對專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識并沒有要求，而一般工程技術(shù)人員都具備較高的專業(yè)技能，會很容易理解PLC的編程的概念，并對其進(jìn)行熟練的操作。

1.5維修方便。安裝簡單

PLC可以在工業(yè)環(huán)境下直接進(jìn)行操作，打破了專門機(jī)房的禁錮。將相應(yīng)的I/0端與現(xiàn)場設(shè)備相連接，便可進(jìn)行運(yùn)行操作，在使用中增強(qiáng)了便捷性。在各種模塊上都相應(yīng)安裝指示運(yùn)行和故障裝置，使運(yùn)行情況清晰可見，并便于查找故障。另外，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，若某模塊出現(xiàn)故障，用戶則可以進(jìn)行模塊轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)便可恢復(fù)運(yùn)行，有效縮短故障時間，提高效率。

2 PLC對數(shù)控機(jī)床的分類

PLC對數(shù)控機(jī)床的分類包括以下兩個方面：1）內(nèi)裝可編程控制器；2）獨(dú)立型可編程控制器。相對于獨(dú)立性可編程控制器而言，內(nèi)裝型可編程控制器唄更廣泛的使用。內(nèi)裝式PLC和CNC之間通過公用RAM進(jìn)行信息交換，因此，內(nèi)裝PLC和CNC之間不存在連線關(guān)系，而安裝調(diào)試更為便捷和緊湊的節(jié)奏及大量的信息交換。內(nèi)裝式PLC對信號的傳送CNC的接口電路實(shí)現(xiàn)的。獨(dú)立型可編程控制器處于CNC的外部位置上，它的軟件與硬件功能較為完善，與內(nèi)裝型控制器比較而言，獨(dú)立性PLC具有更強(qiáng)大的功能，但是，兩種可編程控制器都要配置單獨(dú)的編程系統(tǒng)。

3 PLC在數(shù)控機(jī)床中的具體應(yīng)用

3.1故障診斷

現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)中，PLC的自我診斷功能都十分完善，在機(jī)床操作過程中若有故障發(fā)生，報(bào)警信息會及時顯示在CRT上，操作和維護(hù)人員通過利用這些信息，可以精準(zhǔn)地查找出導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，并及時排除故障。在數(shù)控機(jī)床的操作過程中，都有明確的動作順序，并按照既定的操作順序進(jìn)行自動交換動作。PLC在數(shù)控機(jī)床中的故障診斷原理，是通過運(yùn)用機(jī)械運(yùn)動的先后順序的特征，對比故障情況與正常情況，發(fā)現(xiàn)問題，診斷原因。PLC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是基于控制對象的工作原理，相關(guān)維護(hù)人員通過對相關(guān)工作原理進(jìn)行分析，同時根據(jù)I/0狀態(tài)，及時診斷機(jī)床設(shè)備出現(xiàn)的故障。

3.2 T功能

T功能其實(shí)是指刀具的選擇?？删幊炭刂破鹘邮諄碜杂谙到y(tǒng)輸出的TD代碼指令，進(jìn)行譯碼之后，再經(jīng)過數(shù)據(jù)的檢索，便可找到T代碼所確定的刀號，緊接著與現(xiàn)有刀號進(jìn)行對比，若兩者不符，就會在第一時間發(fā)出換刀的指令，直至選擇到合適的刀號。具體的換刀操作如下：首先接入PLC輸入端的軟開關(guān)，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置后，再次進(jìn)行換刀，此時電機(jī)反轉(zhuǎn)，等刀架下落后再壓緊，當(dāng)壓緊的力量達(dá)到足夠大時鏈接開關(guān)，知道系統(tǒng)傳出已完成信號。

3.3 M功能

可編程控制器接收到機(jī)床系統(tǒng)傳送出的M指令后，經(jīng)譯碼、控制主軸并進(jìn)行啟動停止等操作，直到機(jī)床系統(tǒng)傳出完成的信號。PLC的輔助性功能因不同的數(shù)控機(jī)床而有所差異，然而，盡管數(shù)控機(jī)床的種類繁多，其具有的基本輔助性功能卻基本相同。例如，在程序停止、準(zhǔn)備換刀以及主軸順序旋轉(zhuǎn)等方面。而部分功能的實(shí)施主要是靠數(shù)控系統(tǒng)的軟件與硬件進(jìn)行的。當(dāng)然，也有一些的實(shí)現(xiàn)要通過將PLC與數(shù)控裝置相結(jié)合。

3.4 S功能

s指令的功能主要體現(xiàn)在控制主軸上，其控制方法可分為兩類：代碼法和直接指定法。代碼法是指在s后面有兩位數(shù)字，這兩個數(shù)字只是代表抓后轉(zhuǎn)速序列的序號，并不能直接代表主軸轉(zhuǎn)速的大??；而直接指定法顯示的是主軸轉(zhuǎn)速數(shù)值的大小。關(guān)于機(jī)床PLC的梯形圖的運(yùn)用十分廣泛，通過進(jìn)行梯形圖編程，可將數(shù)控機(jī)床的工作情況、刀具情況等參數(shù)信息進(jìn)行傳遞，更加直觀地展現(xiàn)出數(shù)控機(jī)床的接口等部位的相關(guān)信息。與此同時，PLC的控制方式也可通過梯形圖顯現(xiàn)出來，進(jìn)而對故障發(fā)生的原因進(jìn)行跟蹤觀察，對于各種信號正常運(yùn)行與否，也可通過梯形圖進(jìn)行監(jiān)控。

4結(jié)論

現(xiàn)在關(guān)于機(jī)床報(bào)警的處理方法眾多，可編程控制器也具有較廣泛的適應(yīng)性。在對可編程控制器程序法的編制設(shè)計(jì)時，主要是根據(jù)機(jī)床電氣控制的主要特點(diǎn)進(jìn)行的，所以相對于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，PLC更加簡單，并且也為維修人員的掌握與運(yùn)用提供便利。在控制系統(tǒng)中，可編程控制器的地位可謂舉足輕重，數(shù)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)是否在正常進(jìn)行直接受PLC的影響。合理運(yùn)用PLC的在數(shù)控機(jī)床中的突出功能，在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中發(fā)揮突出作用。另外，可編程控制器的運(yùn)用使故障診斷和維修更加精準(zhǔn)和快捷，提高機(jī)床工作的安全可靠性，提升工作效率，降低不必要的損失。