PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用分析與研究

王 瑩

（嘉興隆基樂(lè)葉光伏科技有限公司， 浙江 嘉興 314000）

0 引言

PLC 集計(jì)算機(jī)技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一身，廣泛應(yīng)用于工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。PLC 控制系統(tǒng)滿足順序控制要求、可節(jié)省單片機(jī)的數(shù)字運(yùn)算、強(qiáng)化邏輯控制功能，實(shí)現(xiàn)了繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制之間的PLC 自動(dòng)控制， 且在惡劣的工業(yè)環(huán)境中具有較強(qiáng)的抗干擾能力[1]。PLC 控制中除對(duì)輸入/輸出部分采用光電隔離外， 對(duì)電源、控制器、儲(chǔ)存器也設(shè)置保護(hù)和屏蔽[2]。PLC 通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)邏輯控制，使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。目前，大多數(shù)PLC采用與繼電器控制電路圖相似的梯形圖進(jìn)行邏輯控制，其工作原理簡(jiǎn)單直觀、便于理解。

1 PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用主要包括兩種： 內(nèi)置式和獨(dú)立式[3]。

（1）內(nèi)置式：內(nèi)置式PLC 屬于數(shù)控機(jī)床的一部分，PLC和數(shù)控裝置之間通過(guò)輸入/輸出接口電路進(jìn)行信號(hào)交換。

（2）獨(dú)立式：PLC 獨(dú)立于數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，其具有獨(dú)立的硬件和軟件部分，可獨(dú)立完成控制功能[4]。

2 PLC 控制功能的實(shí)現(xiàn)

數(shù)控機(jī)床的PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)密不可分，通常機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)具有PLC 功能。

（2）PLC 輸出信號(hào)通過(guò)繼電器、接觸器、液壓或氣動(dòng)電磁閥對(duì)刀庫(kù)和工作臺(tái)進(jìn)行控制。

（1）數(shù)控機(jī)床通過(guò)大量控制開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)等開關(guān)量控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)，PLC 接收各種開關(guān)量信息并進(jìn)行邏輯運(yùn)算， 最終輸出控制信號(hào)對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行控制。

一個(gè)再好的項(xiàng)目，也需要嚴(yán)格的考核機(jī)制，沒(méi)有后續(xù)的考核評(píng)價(jià)機(jī)制，會(huì)使項(xiàng)目的后續(xù)發(fā)展遇到很多問(wèn)題。通過(guò)考核，可以對(duì)組織單位選派的人員、授援館的發(fā)展以及培養(yǎng)學(xué)員的情況有個(gè)整體的評(píng)估，并對(duì)不足作出調(diào)整。如果“干好干壞都一樣，干多干少都一樣”，就會(huì)影響成員的主動(dòng)性與積極性，不利于項(xiàng)目整體的實(shí)施和發(fā)展。目前，河北省圖書館要求到館培訓(xùn)學(xué)員遵守河北省圖書館相應(yīng)的規(guī)章制度和作息時(shí)間，學(xué)習(xí)過(guò)程中做好學(xué)習(xí)筆記，客觀記錄每天的工作內(nèi)容和工作效果，結(jié)業(yè)時(shí)提交培訓(xùn)總結(jié)和學(xué)習(xí)記錄，由河北省文化廳人事處與河北省圖書館共同考核，為合格學(xué)員頒發(fā)培訓(xùn)結(jié)業(yè)證書。

判斷我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展是否存在空間自相關(guān)性，一般運(yùn)用Moran’I指數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。Moran’I指數(shù)的取值范圍為，當(dāng)Moran’I指數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)，表明各區(qū)域間存在空間負(fù)相關(guān)性，此時(shí)變量存在空間離散效應(yīng)，當(dāng)Moran’I指數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)，表明各區(qū)域間存在空間正相關(guān)性，此時(shí)變量存在空間聚集效應(yīng)，當(dāng)Moran’I指數(shù)為零時(shí)，各區(qū)域間不存在空間相關(guān)性。全局Moran’I的具體計(jì)算公式如下：

（4）數(shù)控機(jī)床的數(shù)控部分（CNC）和機(jī)床部分（MT）通過(guò)PLC 進(jìn)行信息傳遞， 即數(shù)控部分通過(guò)PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床部分的開關(guān)控制。

（3）PLC 采集各種故障信號(hào)并實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警。

3 數(shù)控機(jī)床的信息交換

（4）PLC→CNC：數(shù)控機(jī)床PLC 信號(hào)主要為M、S、T、F功能響應(yīng)信號(hào)、 主軸運(yùn)動(dòng)信號(hào)及機(jī)床運(yùn)動(dòng)部分狀態(tài)信息及故障信號(hào)。 通過(guò)開關(guān)量輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)PLC 到數(shù)控機(jī)床的信號(hào)傳遞，見(jiàn)圖1 中G 信號(hào)。

魯迅先生一生寫了33篇小說(shuō)：《吶喊》14篇，《彷徨》11篇，《故事新編》8篇。本次統(tǒng)計(jì)選用的是《吶喊》(含“自序”)與《彷徨》，原因有兩點(diǎn)。一是希望分析用語(yǔ)料的選用與《魯迅小說(shuō)漢英平行語(yǔ)料庫(kù)》[7]內(nèi)容同步，更重要的是《故事新編》是魯迅先生在不同時(shí)期根據(jù)遠(yuǎn)古神話和歷史傳說(shuō)寫就，故未包含在本次分析語(yǔ)料之中。在本文，“《魯迅小說(shuō)》”是指魯迅在《吶喊》和《彷徨》所寫的內(nèi)容。

（1）MT→PLC： 主要為機(jī)床操作面板上各種開關(guān)量，包括機(jī)床啟/停、工作模式選擇、轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)等。 機(jī)床部分的開關(guān)信號(hào)通過(guò)PLC 的輸入接口進(jìn)行讀取， 圖1中的X 信號(hào)所示。除少部分信號(hào)外，大多數(shù)信號(hào)與對(duì)應(yīng)的PLC 地址可通過(guò)PLC 程序進(jìn)行定義。

（2）PLC→MT：PLC 通過(guò)機(jī)械信號(hào)對(duì)機(jī)床的機(jī)械執(zhí)行元件進(jìn)行控制，如電磁閥、繼電器、接觸器等，并確保機(jī)床的所有運(yùn)動(dòng)部件信號(hào)及故障指示信號(hào)正常。 PLC 信號(hào)通過(guò)PLC 開關(guān)輸出接口對(duì)機(jī)床的機(jī)械部分進(jìn)行控制， 圖1中的Y 信號(hào)所示。 所有信號(hào)與對(duì)應(yīng)的PLC 地址可通過(guò)PLC 程序進(jìn)行定義。

戴云山隧道位于福建省福州市與三明市交界處，是新建向莆鐵路重點(diǎn)控制性工程之一。隧道燕尾段處于F4斷層影響帶范圍之內(nèi)，F(xiàn)4斷層產(chǎn)狀165°∠60°，與線路交角約為45°；斷層以密集節(jié)帶的形式表現(xiàn)，局部沿節(jié)理面產(chǎn)生水平滑移，地表寬度約為3 m，長(zhǎng)度為800 m；該斷層為左旋平移斷層，其上盤影響寬度約為20 m，下盤影響寬度約為10 m，在影響范圍之內(nèi)的巖石節(jié)理裂隙相對(duì)發(fā)育，巖石破碎，地下水為構(gòu)造裂隙水，較發(fā)育，為強(qiáng)富水區(qū)。燕尾段圍巖分級(jí)如表1所示。

（3）CNC→PLC：主要指函數(shù)代碼M、S、T、F 等。S 指令將PLC 中的控制指令轉(zhuǎn)換為主軸轉(zhuǎn)速；T 指令通過(guò)PLC控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀；M 指令為根據(jù)M 控制代碼控制主軸啟/停、正/反轉(zhuǎn)、切削液的開/關(guān)、夾具的夾緊/釋放及其它動(dòng)作；F 指令為PLC 伺服系統(tǒng)完成對(duì)進(jìn)給速度的控制。通過(guò)開/關(guān)量輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床到PLC 的信號(hào)傳遞，圖1 中的F 信號(hào)所示。 所有數(shù)控機(jī)床PLC 信號(hào)含義及地址由數(shù)控廠商設(shè)定，編程人員只能使用，無(wú)法修改。

數(shù)控機(jī)床的信息交換見(jiàn)圖1，其主要包括以下四部分[5]。

不同數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)與PLC 之間的信息傳遞方式不同，但其基本功能均為數(shù)控機(jī)床將M、S、T、F 代碼傳遞與PLC[6]，通過(guò)PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床動(dòng)作進(jìn)行控制，數(shù)控機(jī)床PLC 信號(hào)流程圖見(jiàn)圖2。

1.2.1 健康教育 對(duì)患者的不良行為習(xí)慣進(jìn)行糾正,并為其講述相關(guān)的健康知識(shí),讓患者從心底里接受,提高患者的生活質(zhì)量。同時(shí),對(duì)患者家屬進(jìn)行健康教育也是十分必要的,家屬是患者的主要看護(hù)者,讓患者家屬掌握必備的健康知識(shí)對(duì)患者的盡早康復(fù)是十分有利的。

圖2 PLC 信號(hào)流程圖

4 設(shè)定故障檢測(cè)

由于PLC 具有較高的可靠性，因此PLC 控制系統(tǒng)的大部分故障并非來(lái)自PLC 本身，而是外部元件故障。一旦系統(tǒng)檢測(cè)到元件故障，不僅會(huì)發(fā)出聲、 光報(bào)警，而且可立即顯示故障代碼，使操作者可快速確定故障原因及故障原因。 圖3 為故障檢測(cè)梯形圖。

圖3 PLC 初始故障檢測(cè)程序

程序由3 個(gè)故障檢測(cè)段組成， 分別為R500.0，R510.0，R520.0；R500.2，R510.2，R520.2分別為3 個(gè)原始故障檢測(cè)；F149.1 為系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。 初始狀態(tài)下，無(wú)報(bào)警，故障檢測(cè)為0，復(fù)位信號(hào)F149.1 為0。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，PLC 的結(jié)構(gòu)和性能不斷提高，使用范圍也迅速擴(kuò)大，由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了PLC 組態(tài)的靈活性，PLC 運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能迅速增強(qiáng)，PLC 編程及編程工具也不斷趨于規(guī)范化，所以PLC 將會(huì)更加廣泛的應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)中，進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的靈活性與可靠性。