PLC在數控機床自動化控制中的應用

鄭文智，顧視江

(陜西工商職業學院，陜西 西安 710061)

0 引言

PLC的全稱為“可編程邏輯控制器”，是數字化技術的一個重要組成部分，采用大規模集成電路技術，可靠性與穩定性都很高，對外界的干擾有較強的抵抗能力。PLC的優勢使其在工業生產領域中的應用變得越來越廣泛，而且為工業生產水平的提升帶來很大幫助，尤其是在數控機床設計領域中，應用十分廣泛。PLC系統設計簡單，維護起來也很方便，而且PLC系統成功取代繼電器電路，可以對控制系統進行邏輯控制，PLC技術在數控機床領域的應用，使得數控機床的自動化控制水平更高，在運行過程中自動化控制穩定性有很大提升。

1 PLC概述

PLC是一種數字化操作系統，為工業生產提供邏輯化控制和數字化運算操作。PLC系統的構成比較復雜，采用一種可編程的存儲器，在PLC的內部可以進行多種操作，比如在系統內進行邏輯運算、順序控制、計數、定時等，都可以經過精確的控制以及專業化的計算之后，通過系統的輸入輸出接口傳遞出對應的數字化或者模擬化信號，從而對機械設備的生產以及制造過程進行控制。

隨著數字化技術的不斷發展，PLC技術在工業領域中的應用也變得越來越廣泛，大大提高了系統的工作效率。例如在車床生產過程中，傳統的機床控制采用繼電控制器，系統的結構比較復雜，很容易出現故障；PLC采用電氣控制系統，不需要像傳統的控制系統一樣隨時更換零件，而是對各種參數進行更改，從而達到變換生產工藝的目的。所以，PLC技術的應用可以節約成本，也可以提高生產效率，減少機械和設備生產過程中的時間消耗，這也是數控機床控制系統的優勢所在。隨著PLC技術的應用越來越廣泛，很多數控生產企業開始引進這一技術，應用過程中的問題也越來越多，比如在生產過程中要使用繼電器，但是這些繼電器的控制箱很龐大，在對線路進行調試的時候，就需要人力、物力、財力的支持，這也是未來PLC自動控制系統研究中需要考慮的問題。

2 PLC在數控機床自動化控制中的優勢

2.1 可靠性高

PLC是一種可以實現邏輯控制的系統，PLC的可靠性與穩定性都很高，主要表現為：①PLC系統具有性能優良的開關電源。②可以實現自我診斷，當機械設備出現故障的時候，系統可以實現自我診斷，找到故障所在。③可以對器件質量進行嚴格控制，在數控機床生產過程中，通過PLC可以實現對生產的各種元器件的質量進行控制，質量不合格的元件會被立即淘汰，提高元件質量。④屏蔽能力強，提高了系統運行的可靠性和穩定性。

2.2 豐富的I/0接口模塊

良好的輸入輸出接口是實現系統高效控制的基礎，在數控機床應用過程中，如果輸入輸出接口可以快速響應，則可以提高元件的生產效率。PLC系統可以運用適應的輸入輸出模塊，并且可以對強弱不同的信號、電位不同的信號等不同的工業現場信號進行處理，達到精準快速的處理效果。

2.3 模塊化結構

為了更好地滿足工業控制需要，在數控機床發展過程中，一些小型的PLC系統會逐漸淘汰，進而轉化為模塊化結構。在PLC系統中，采用模塊化設計各個部件，例如CPU、I/O等，可以將更多模塊連接起來，形成一個全新的系統，再根據系統的不同需求，對功能進行調節，最終達到自動化控制的目標。

2.4 編程簡單易學

PLC系統的編程較為簡單，不需要有特別專業化的計算機知識，很多工程人員都可以完成系統的編程工作，對系統進行編程。

2.5 維修方便，安裝簡單

PLC的靈活性很強，可以在工業環境下直接操作，打破了傳統的控制系統需要專門的機房這一限制。在PLC應用過程中，可以將相應的I/0端與現場設備進行連接，然后對設備的運行情況進行控制，使得機械設備使用變得更加便捷，而且在各個模塊上都安裝了相應的指示運行和故障提示裝置，運行情況清晰可見，一旦運行過程中出現任何問題，都可以及時停止運行，查找故障，直到將所有的故障都排除為止，提高了故障處理水平。

3 PLC在數控機床自動化中的應用

3.1 故障診斷

在現代數控機床運行過程中，PLC具有十分完善的自我診斷功能，尤其是自動化技術的應用，為機床的自我診斷提供了堅實的基礎。當數控機床在工作過程中出現故障問題的時候，系統會立即識別故障，并且發出報警信息，報警信息會及時顯示在CRT上，此時操作人員和維護人員可以通過顯示出來的各種信息，精確地查找和分析故障原因，并且及時對故障進行排除，為系統生成提供良好基礎。在數控機床的操作過程中，有十分明確的動作順序，可以按照這些順序進行自動交換動作，而PLC在數控機床的故障診斷過程中的應用，就是通過機械運動的先后順序特征來判斷的。

3.2 T功能

T功能指的是對刀具進行選擇的功能，在數控機床生產過程中，不同的元件生產需要不同的刀具，對刀具進行科學合理的選擇，也可以通過PLC來自動完成。當需要更換刀具的時候，系統會發出一個指令，可編程控制器接收來自于系統輸出的需要更換刀具的代碼指令，開始對這個指令進行轉譯，然后進行數據分析，可以找到需要更換的刀具對應的號碼，然后將找到的刀具與生產所需要的刀具進行對比，如果不符合，則會發出需要換刀的指令，直到最終選擇出所需要的刀具。具體的控制過程是，首先要接入PLC輸入端的軟開關，使得電機旋轉到相應的位置，然后選刀、換刀，此時電機反轉，等到刀架落下之后再將其壓緊；換刀結束之后系統會發出信號，說明可以繼續開始生產。

3.3 M功能

M功能指的是對系統進行啟動和停止的功能，當可編程控制器接收到機床系統傳送出的M指令之后，PLC會對這個指令進行編譯，根據編譯的結果執行相應的操作。PLC的輔助性功能會因為數控機床的類別不同而有一定差異，盡管數控機床的種類繁多，但是所有的輔助性功能基本相同，比如程序運行、停止、換刀等過程中，功能指令相同。

3.4 S功能

S功能指的是對數控機床的主軸進行控制，其控制的方法主要有2類，分別是代碼控制法和直接指定法。前者指的是在S的后面有2個不同的數字，這2個數字代表的是抓后轉速序列的序號，直接制定法指的是直接顯示數控機床主軸轉速的大小。在PLC應用過程中，可以將數控機床主軸運行過程中的情況清晰地顯示出來，并且直觀地展示出運行過程中各種參數的變化情況，對運行過程進行監控，防止出現異常情況。

4 結語

PLC的可靠性、穩定性、靈活性等都比較強，在工業控制系統中的應用十分廣泛。在數控機床生產過程中，PLC的應用可以提高機床的自動化控制水平，實現對數控機床生產過程中的各個環節的有效控制，例如對程序進行啟動、停止，在生產過程中自動換刀，對生產過程中的各種故障進行自動診斷和處理等，都可以通過PLC技術的應用得以實現。