趙云波

（云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明650203）

面向數(shù)控機(jī)床的PLC技術(shù)分析

趙云波

（云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明650203）

摘要：隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的不斷成熟，可編程邏輯控制器（PLC）因其工作性能好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于多種場(chǎng)合中。在數(shù)控機(jī)床中，出于對(duì)加工成品加工精度及質(zhì)量等要求考慮，多使用PLC控制技術(shù)，本文就數(shù)控機(jī)床中PLC控制技術(shù)的使用加以論述，通過對(duì)PLC的了解使之更好地服務(wù)于數(shù)控機(jī)床加工，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床數(shù)；加工；PLC；控制

由于傳統(tǒng)如繼電控制等控制技術(shù)在可靠性及抗干擾上存在不足，因而可編程邏輯控制器（以下簡(jiǎn)稱為PLC）的使用為現(xiàn)代工業(yè)控制行業(yè)帶來革新。PLC是使用可編程存儲(chǔ)器，執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算的工業(yè)控制器，因而在控制領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、鋼鐵冶煉、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并可明顯提高控制水平。以下就PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用加以詳細(xì)論述，通過對(duì)PLC的深入認(rèn)識(shí)以達(dá)到提高數(shù)控機(jī)床對(duì)產(chǎn)品的加工精度及保證加工質(zhì)量的目的。

1　PLC在數(shù)控機(jī)床中的使用介紹

1.1數(shù)控機(jī)床的基本介紹

機(jī)械制造行業(yè)是我國(guó)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)品數(shù)量及質(zhì)量的要求的不斷提高，結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)的數(shù)控機(jī)床加工方式逐漸成為機(jī)械加工的主要方法。因數(shù)控機(jī)床將機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)與電氣系統(tǒng)通過控制程序有機(jī)地結(jié)合起來，因而可有效提高產(chǎn)品的加工精度及質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行時(shí)，其先由控制單元給出具體的控制信號(hào)，并經(jīng)過一定的處理后控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使之能夠根據(jù)預(yù)定的產(chǎn)品參數(shù)信息進(jìn)行加工，得到精度及質(zhì)量均符合使用要求的產(chǎn)品。以下圖1是數(shù)控機(jī)床的主要組成模塊框圖，其核心部分主要是計(jì)算機(jī)數(shù)控模塊（即CNC）、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置等。

圖1　數(shù)控機(jī)床的組成框圖

1.2PLC控制器介紹

PLC是以可讀寫及擦除的存儲(chǔ)器為核心器件，通過對(duì)其內(nèi)部燒錄程序編譯以實(shí)現(xiàn)如計(jì)時(shí)、順序控制、邏輯運(yùn)算等功能，并在模擬、數(shù)字輸入輸出信號(hào)間進(jìn)行切換實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制及生產(chǎn)過程。相比于傳統(tǒng)的控制方式如繼電器等，PLC不僅在運(yùn)行可靠性性方面及抗外界干擾上均有著較好的性能，此外，PLC控制器的體積較小，其安裝及維護(hù)也較為方便，適用靈活性較高，可擴(kuò)展應(yīng)用于不同設(shè)備不同場(chǎng)合的控制需求；最后，由于PLC的編程是以梯形圖的方式開展，其指令簡(jiǎn)單且較少，因而便于工程人員熟悉及掌握，利于運(yùn)維管理。

2　PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

2.1數(shù)控機(jī)床中PLC的應(yīng)用形式

在數(shù)控機(jī)床中，PLC的應(yīng)用主要有兩種形式，一種是以內(nèi)裝于數(shù)控機(jī)床的CNC模塊中，其是專用于通過內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)二者間的信息通信，而PLC與機(jī)床的通信則借助于CNC的輸入/輸出端進(jìn)行，由于共享使用內(nèi)部總線因而具有較高的通信速度；而另一種則是在數(shù)控機(jī)床的CNC外接PLC的方式使用，PLC對(duì)機(jī)床的控制功能可獨(dú)立進(jìn)行，因而對(duì)PLC的選擇有較好的靈活性，用戶可按需選擇合適的PLC型號(hào)及生產(chǎn)商。

2.2PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

由于PLC主要通過執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序并輸出信號(hào)控制數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，因而其功能主要依賴于在PLC與機(jī)床或是CNC的雙向通信實(shí)現(xiàn)。PLC與機(jī)床間的通信主要包括有機(jī)床向PLC發(fā)送機(jī)床上各開關(guān)、按鍵及操作面板各運(yùn)行參數(shù)信息等，以及PLC向機(jī)床發(fā)出控制指令，控制機(jī)床上執(zhí)行元件動(dòng)作等。

PLC與CNC進(jìn)行通信時(shí)，由于其使用內(nèi)部總線進(jìn)行通信，因而CNC輸出的信息可以數(shù)字信號(hào)形式輸送至PLC的寄存器中，而PLC中寄存器信息也可逆向傳輸至CNC中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的交互與共享。PLC與CNC的通信可實(shí)現(xiàn)S、T、M功能，S功能主要是以代碼法和直接指定法兩種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)速度的控制；而T功能則用來選擇機(jī)床所用的刀具，其主要通過機(jī)床將編寫的T代碼命令發(fā)送至PLC，PLC對(duì)其解析后選擇其對(duì)應(yīng)的刀號(hào)，從而控制機(jī)床執(zhí)行換刀操作；M功能則是在機(jī)床發(fā)出M指令信號(hào)給PLC時(shí)，PLC通過譯碼輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，進(jìn)而操縱主軸進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、啟停等切換。

2.3PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作過程

根據(jù)通用PLC的工作過程，在數(shù)控機(jī)床中PLC的工作流程可歸納為以下幾個(gè)部分：首先是對(duì)機(jī)床信息的導(dǎo)入及信號(hào)采集過程。這一部分主要是通過掃描的方式對(duì)輸入至PLC中機(jī)床各參數(shù)信息進(jìn)行讀取，并將其儲(chǔ)存至PLC的映象寄存器中，在寄存器的內(nèi)容不會(huì)受程序執(zhí)行或是輸出不同的信息而改變；其次是將PLC以梯形圖方式編寫的程序進(jìn)行編譯執(zhí)行，這一過程主要是以由上至下、由左至右的順序逐條掃描已編寫的指令，并通過讀取輸入/輸出映象寄存器的相關(guān)數(shù)據(jù)執(zhí)行處理、運(yùn)算等，然后保存其運(yùn)算結(jié)果至寄存器中，以便下次讀取使用；最后是輸出刷新部分，即是在PLC的程序或指令全部執(zhí)行完成后，其寄存器將釋放結(jié)果并輸出至其他單元，完成控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的目的。

2.4PLC技術(shù)的其他應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床中使用PLC技術(shù)不僅可控制加工過程中機(jī)床各刀具、主軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，保證工件的加工質(zhì)量，此外還可利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床設(shè)備的故障檢測(cè)工作。因PLC系統(tǒng)具有對(duì)機(jī)床各參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)的信息收集及在線顯示功能，因而可根據(jù)PLC接收到的這些信息如機(jī)床主軸運(yùn)行參數(shù)、刀具安裝定位信息等判斷及追蹤機(jī)床的故障點(diǎn)，進(jìn)而及時(shí)對(duì)故障問題加以處理解決，保障機(jī)床運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性。

3　結(jié)束語(yǔ)

由于現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是將機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)與現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其控制技術(shù)水平是決定機(jī)床加工產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵要素。在數(shù)控機(jī)床中使用PLC控制技術(shù)可有效控制機(jī)床加工過程中各主軸、刀具及其他輔助設(shè)備的操作，進(jìn)而可提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量并保證其加工精度滿足使用要求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益與生產(chǎn)效率的共贏。

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作者簡(jiǎn)介：趙云波（1976-），女，云南省澄江縣人，大學(xué)本科學(xué)歷，講師職稱。主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控技術(shù)。