PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄭 虎

1 PLC簡(jiǎn)述

早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，為了和PC區(qū)別，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為a：電源，b∶中央處理器，c∶處理器，d∶接口電路，e∶功能模塊等。

2 PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床硬件控制的核心部分，數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，主要由數(shù)控裝置（CNC）、伺服系統(tǒng)（包括進(jìn)給伺服和主軸伺服）、機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)（包括可編程控制系統(tǒng)和繼電器接觸器控制系統(tǒng)）等組成。如圖1：

圖1

數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的中樞，它可以自動(dòng)地對(duì)輸入到數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的所有數(shù)控加工程序進(jìn)行處理，同時(shí)將這些數(shù)控加工程序分成兩大類(lèi)的控制量，分別輸出。第一類(lèi)為連續(xù)控制量，這一類(lèi)的控制量將被輸送到伺服系統(tǒng)；第二類(lèi)為離散的開(kāi)關(guān)控制量，這一類(lèi)的控制量將被輸送到數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電控制系統(tǒng)。

2.2 電控方式選擇

如何選用電氣控制方式，直接影響數(shù)控系統(tǒng)加工的質(zhì)量和效率，性能優(yōu)良的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)可以提高加工產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的加工要求，選擇性?xún)r(jià)比高的電氣控制方式。根據(jù)加工對(duì)象的特點(diǎn)，合理編制編制程序，最后通過(guò)PLC控制系統(tǒng)選擇合適的控制方式。數(shù)控機(jī)床電氣控制性能最直接的表現(xiàn)就是運(yùn)動(dòng)控制。性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)能夠讓運(yùn)動(dòng)控制發(fā)揮更出色的性能、自主編輯性能和以后系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)。

3 PLC控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器；CPU作為系統(tǒng)的核心，完成接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)；輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板，將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)功放驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器；大多數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號(hào)給輸出模板，由輸出模板驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機(jī)組成。

因?yàn)镻LC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來(lái)自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：

3.1 輸入故障，即操作人員的操作失誤

a、傳感器故障，b、執(zhí)行器故障，c、PLC軟件故障

這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。

3.2 PLC控制系統(tǒng)的故障診斷方法

a、PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷

故障的宏觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來(lái)確定故障的部位和原因。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：

是否為使用不當(dāng)引起的故障，如屬于這類(lèi)故障，則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類(lèi)型、發(fā)生部位。常見(jiàn)的使用不當(dāng)包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現(xiàn)場(chǎng)操作故障等。

如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)所引發(fā)的故障。對(duì)于這類(lèi)故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：最后檢查PLC的CPU是否有故障。

在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。

3.3 總體診斷

根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障，如圖2所示。

圖2

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越完善，程序也會(huì)越來(lái)越優(yōu)化，功能也會(huì)更強(qiáng)大，減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升加工產(chǎn)品的性能，降低廢品率，提高生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)獲得更好的效益。PLC作為當(dāng)今數(shù)控機(jī)床中最長(zhǎng)用的控制系統(tǒng)，在實(shí)際的加工中發(fā)揮了巨大的作用，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了企業(yè)的效益。但是我國(guó)的工廠在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，由于種種原因，自動(dòng)化的工藝和加工技術(shù)水平還較低。因此，通過(guò)提高電氣控制的設(shè)計(jì)方法，提高整個(gè)行業(yè)的加工效率，有著重要的意義。

[1]聞紹靖,王嬌.基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2017(02):10.

[2]王玲.基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)研究[J].新技術(shù)新工藝,2013(12):125-127.