基于PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用

沈濤 蔣世應(yīng) 王振華 劉勇

摘 要：如今PLC在工業(yè)控制中應(yīng)用的非常廣泛，比如數(shù)控機床等。文中介紹了PLC在數(shù)控機床中如何應(yīng)用，PLC與CNC系統(tǒng)及機床間的信息交換、PLC在數(shù)控機床中的工作流程、PLC在數(shù)控機床中的控制功能。

關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機床

PLC可編程邏輯控制器，它是一種數(shù)字運算系統(tǒng)，專門為工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用而設(shè)計的。它主要采用可編程序的存儲器，進行順序控制和邏輯運算等用戶操作的指令，通過模擬或數(shù)字輸入、輸出以控制各種機械的動作過程或生產(chǎn)的過程。是工業(yè)生產(chǎn)中自動控制的核心。

1 PLC在CNC系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

PLC在CNC系統(tǒng)中的應(yīng)用方式主要有兩種：一種是集成式，一種是外裝式。集成式的PLC也稱為內(nèi)裝式的PLC，集成式的PLC在設(shè)計的時候就將PLC于NC系統(tǒng)一起考慮，它們之間通過內(nèi)部總線來實現(xiàn)信號的傳遞，因此這種方式的交換速度很高，信息通道也很寬。對于CPU來說，他們可以共用也可以單獨使用。它們的結(jié)合是從硬件和軟件整體上來考慮的，因此它們之間可以實現(xiàn)很多高級功能。許多高、精度的數(shù)控機床都采用的是這種方式。外裝式的PLC也稱為獨立式的PLC，它獨立于數(shù)控裝置，具有獨立的控制功能。使用這種方式時，可根據(jù)用戶自身特點方便地調(diào)整程序，實現(xiàn)控制的調(diào)整。

2 信息在PLC與CNC系統(tǒng)及數(shù)控機床間的交換

PLC與數(shù)控機床之間的交流主要是通過信息交換來實現(xiàn)的，因此它們之間信息的交換是非常重要的，一般來說，它們之間的信息交換主要通過四部分來實現(xiàn)的：

2.1 機床至PLC

機床的控制信號主要是通過PLC的輸入口來傳輸?shù)絇LC的，除了PLC內(nèi)部特殊的寄存地址外，大部分的地址都是可以根據(jù)用戶的需求進行定義使用的，數(shù)控機床的用戶和廠家可以根據(jù)生產(chǎn)的需要和機床的性能，對PLC的梯形圖進行修改和地址的分配。

2.2 PLC至機床

機床的輸入信號通過PLC的內(nèi)部邏輯運行，將控制信號通過PLC的輸出端口直接送到機床，輸出端口的定義可以根據(jù)PLC程序的使用者和機床的性能來定義。

2.3 CNC至PLC

所有CNC的信息均可直接發(fā)送到PLC內(nèi)部的存儲器中，CNC發(fā)送的地址和信號均由廠家來定義，用戶不可以進行修改，只能使用，比如數(shù)控指令里面的M、S、T功能。

2.4 PLC至CNC

所有PLC的信息由輸入信號和內(nèi)部寄存器所完成，它的含意在CNC出廠時已確定，用戶只能使用，而不能進行修改。

3 PLC在數(shù)控機床中的的原理

PLC在數(shù)控機床中的工作原理和PLC的工作原理是一致的，也可以分為以下三個步驟：

3.1 輸入采樣

PLC以其固有的方式掃描PLC外部輸入端口的信號，將掃描的結(jié)果存儲到輸入映像寄存器中。當外部的輸入信號發(fā)生改變時，輸入映像寄存器中的信號狀態(tài)也隨之發(fā)生改變，從而能確定外部有輸入信號的改變。

3.2 執(zhí)行程序

梯形圖的執(zhí)行以從上到下，從左到右循環(huán)掃描的方式進行運行，從輸入映像寄存器中讀入數(shù)據(jù)，通過梯形圖的編輯方式和邏輯進行邏輯運算，將運算的結(jié)果存入到輸出映像寄存器中。

3.3 輸出刷新

在梯形圖掃描完成后，輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)會以PLC特定的方式輸出到PLC輸出端口上，控制PLC的輸出端口是上電還是不上電，從而驅(qū)動與PLC輸出端口連接的外部負載。

4 數(shù)控機床中的控制功能在PLC中的應(yīng)用

數(shù)控系統(tǒng)中PLC控制程序能夠?qū)崿F(xiàn)機床的輔助功能控制。具體應(yīng)用于機床的輔助功能控制（主軸控制，刀庫控制，尾臺控制，冷卻控制，卡盤控制，自動門控制，潤滑控制，限位控制，報警控制，中心架控制，液壓控制等等）。數(shù)控機床的輔助功能即M（功能）S（功能）T（功能）。在PLC中首先對M，S，T，代碼進行譯碼。譯碼后的M，S，T，代碼即可在PLC程序里進行對機床的輔助功能進行控制。（如控制主軸正反轉(zhuǎn)，主軸定位，主軸換擋，轉(zhuǎn)塔，刀庫，尾臺，卡盤，中心架，排屑，潤滑，等動作）。例如：加工程序給出M03，PLC首先將M03譯碼（假設(shè)譯出的M03的地址為R0，0），那么梯圖里就可用R0.0 的常開觸點去接通主軸的正轉(zhuǎn)繼電器（假設(shè)為Y0，0），再由Y0.0輸出帶動外部繼電器，外部繼電器帶動接觸器，接觸器帶動主軸電機正轉(zhuǎn)。

隨著PLC技術(shù)的成熟，PLC在數(shù)控機床上的作用正在逐漸擴大：

1）數(shù)控機床的故障報警可以通過PLC實現(xiàn)診斷界面，對于機床的故障維修更為方便；

2）數(shù)控機床的坐標軸可以直接通過PLC來控制；

3）數(shù)控機床在在初始化激活時，可以通過PLC調(diào)整其操作面板，同時也可以設(shè)置其坐標軸和主軸；

4）通過PLC的功能指令和宏參數(shù)實現(xiàn)數(shù)控加工、刀庫上的特定功能。即PLC已經(jīng)滲透到零件加工程序的編輯中去。

5 結(jié)語

隨著數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)由傳統(tǒng)的繼電器式控制逐步的轉(zhuǎn)化為自動化控制。而在現(xiàn)在的數(shù)控機床的自動化控制中隨處可以看到PLC的身影。PLC在數(shù)控機床中的普及大大減少了數(shù)控機床中電氣線路的安裝和機械結(jié)構(gòu)的簡化。PLC梯形圖中的功能指令和宏參數(shù)的使用，方便了梯形圖的編寫和數(shù)控加工中的功能實現(xiàn)。

參考文獻：

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