PLC在數控機床中的應用

溫義美+羅亭+李浩彬

摘要PLC集聚高可靠性、強抗擾能力等多個特點于一身，在數控系統設計中運用PLC，可使數控機床的準確性和快速性得到保障，從而更好地滿足生產需求，使企業的經濟效益得到提高。本文分析了PLC的性能特點，運用PLC對數控機床進行分類，并對PLC在數控機床中的應用進行了深入的研究。

關鍵詞數控機床；PLC；性能特點；應用

近年來，PLC技術發展日新月異，它也被廣泛的運用到自動控制之中。目前，PLC被運用到數控機床中。PLC在硬件成本以及組機周期上等方面的優勢，是其他控制產品可望而不可及的。因此，在自動化數控機床中，PLC的地位舉足輕重。

1 PLC的性能特點

1.1可靠性高

主要體現在以下方面：性能優良的開關電源；良好的自我診斷功能；有效防止故障擴大；對器件質量進行嚴格檢測；屏蔽措施廣泛運用于各個模塊，提高防輻射干擾的效率；各輸入端均采用R C濾波器；I/0接口運用光電隔離技術。

1.2豐富的I/0接口模塊

PLC可以運用相適應的I/0模塊針對不同的工業現場信號進行處理。對于不同電流屬性、電流的強弱、脈沖以及電位等不同的工業信號，有相應的器件和設備，如：電磁線圈、行程開關、控制閥、以及傳感器等。它還通過運用人機對話模塊，大大提高了操作性能。

1.3模塊化結構

為了更好地滿足工業控制的需求，單元式的小型PLC被逐漸淘汰，模塊化結構被廣泛使用。采用模塊化設計PLC的各個部件，包括CPU，I/0等在內，通過機架將各模塊相互連接，可以自行組合系統的規模并根據不同需求進行功能選擇。

1.4編程簡單易學

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

1.5維修方便。安裝簡單

PLC可以在工業環境下直接進行操作，打破了專門機房的禁錮。將相應的I/0端與現場設備相連接，便可進行運行操作，在使用中增強了便捷性。在各種模塊上都相應安裝指示運行和故障裝置，使運行情況清晰可見，并便于查找故障。另外，由于采用模塊化結構，若某模塊出現故障，用戶則可以進行模塊轉換，系統便可恢復運行，有效縮短故障時間，提高效率。

2 PLC對數控機床的分類

PLC對數控機床的分類包括以下兩個方面：1）內裝可編程控制器；2）獨立型可編程控制器。相對于獨立性可編程控制器而言，內裝型可編程控制器唄更廣泛的使用。內裝式PLC和CNC之間通過公用RAM進行信息交換，因此，內裝PLC和CNC之間不存在連線關系，而安裝調試更為便捷和緊湊的節奏及大量的信息交換。內裝式PLC對信號的傳送CNC的接口電路實現的。獨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，與內裝型控制器比較而言，獨立性PLC具有更強大的功能，但是，兩種可編程控制器都要配置單獨的編程系統。

3 PLC在數控機床中的具體應用

3.1故障診斷

現代數控技術中，PLC的自我診斷功能都十分完善，在機床操作過程中若有故障發生，報警信息會及時顯示在CRT上，操作和維護人員通過利用這些信息，可以精準地查找出導致故障發生的原因，并及時排除故障。在數控機床的操作過程中，都有明確的動作順序，并按照既定的操作順序進行自動交換動作。PLC在數控機床中的故障診斷原理，是通過運用機械運動的先后順序的特征，對比故障情況與正常情況，發現問題，診斷原因。PLC設計的基礎是基于控制對象的工作原理，相關維護人員通過對相關工作原理進行分析，同時根據I/0狀態，及時診斷機床設備出現的故障。

3.2 T功能

T功能其實是指刀具的選擇。可編程控制器接收來自于系統輸出的TD代碼指令，進行譯碼之后，再經過數據的檢索，便可找到T代碼所確定的刀號，緊接著與現有刀號進行對比，若兩者不符，就會在第一時間發出換刀的指令，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，使電機旋轉到相應位置后，再次進行換刀，此時電機反轉，等刀架下落后再壓緊，當壓緊的力量達到足夠大時鏈接開關，知道系統傳出已完成信號。

3.3 M功能

可編程控制器接收到機床系統傳送出的M指令后，經譯碼、控制主軸并進行啟動停止等操作，直到機床系統傳出完成的信號。PLC的輔助性功能因不同的數控機床而有所差異，然而，盡管數控機床的種類繁多，其具有的基本輔助性功能卻基本相同。例如，在程序停止、準備換刀以及主軸順序旋轉等方面。而部分功能的實施主要是靠數控系統的軟件與硬件進行的。當然，也有一些的實現要通過將PLC與數控裝置相結合。

3.4 S功能

s指令的功能主要體現在控制主軸上，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后面有兩位數字，這兩個數字只是代表抓后轉速序列的序號，并不能直接代表主軸轉速的大小；而直接指定法顯示的是主軸轉速數值的大小。關于機床PLC的梯形圖的運用十分廣泛，通過進行梯形圖編程，可將數控機床的工作情況、刀具情況等參數信息進行傳遞，更加直觀地展現出數控機床的接口等部位的相關信息。與此同時，PLC的控制方式也可通過梯形圖顯現出來，進而對故障發生的原因進行跟蹤觀察，對于各種信號正常運行與否，也可通過梯形圖進行監控。

4結論

現在關于機床報警的處理方法眾多，可編程控制器也具有較廣泛的適應性。在對可編程控制器程序法的編制設計時，主要是根據機床電氣控制的主要特點進行的，所以相對于傳統的繼電器控制系統，PLC更加簡單，并且也為維修人員的掌握與運用提供便利。在控制系統中，可編程控制器的地位可謂舉足輕重，數控設備的運轉是否在正常進行直接受PLC的影響。合理運用PLC的在數控機床中的突出功能，在數控機床的發展中發揮突出作用。另外，可編程控制器的運用使故障診斷和維修更加精準和快捷，提高機床工作的安全可靠性，提升工作效率，降低不必要的損失。