林秀洪

摘 要：數(shù)控機床中復(fù)雜的控制軟件大多數(shù)會應(yīng)用到專業(yè)的編程語言進行設(shè)計。這種高難度的操作也讓很多人遇上知識難點而無法掌握其原理。為了將系統(tǒng)進行簡化和改進，采用軟PLC開發(fā)是目前比較具有實用性的一種選擇。它取代了過去運用的繼電器和開關(guān)控制電路，在PLC的編程設(shè)計下，可以對數(shù)控功能做好有效的控制。這種功能涵蓋了數(shù)控機床控制的軸數(shù)，機床操作面板的型號，還有輔助型號的控制等，通過一定的闡述定義相關(guān)的功能模塊設(shè)計，以S7200PLC軟件為基礎(chǔ)，形成一套系統(tǒng)的控制程序。經(jīng)過在數(shù)控系統(tǒng)上的調(diào)試，我們得出了結(jié)論：這種設(shè)計可以讓數(shù)控機床的功能得到穩(wěn)定的發(fā)揮，并且在使用上較為靈活和方便，這也滿足了數(shù)字化和模塊化上的功能需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；功能控制；軟PLC設(shè)計；應(yīng)用

1.引言

本文在論述中會使用到PLC來實現(xiàn)對數(shù)控機床的功能控制，除了插補運動軌跡，都將會實行全面控制的操作。在可控的范圍內(nèi)對數(shù)控軸的配置，以及型號的變動等都做一系列的測驗和修改?？梢阅軌蛲ㄟ^PLC中的編程進行修改就來完成某項功能的應(yīng)用。這種試驗的成功可以讓相同的數(shù)控系統(tǒng)放置在不同配置的機床中，使得PLC編程知識能夠被更加廣泛的應(yīng)用，并且讓機床的用戶在后續(xù)能夠進行相應(yīng)的維護、開發(fā)等工作。

2.PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLC可以不借用其他設(shè)備直接將I/O接口與數(shù)控系統(tǒng)相互連接，也可以將總線以及數(shù)控CPU進行連接來嵌入PLC系統(tǒng)。還有一種方式將PLC于數(shù)控系統(tǒng)用同一個CPU形成的SOFTPLC，并采用相同的I/O接口，做出對數(shù)控機床的有效控制【2】。PLC可以與CNC用同一個CPU，通過CNC的內(nèi)部裝置來傳遞型號。而PLC和機床電器控制信號的傳遞是需要通過CNC的I/O接口。因此，PLC的部分會被用作CNC中的一項功能而進行統(tǒng)一的設(shè)計，結(jié)構(gòu)必須設(shè)計的非常精細才能完成功能之間的傳遞；PLC控制程序會被傳送到CNC程序里，然后將其用于對機床功能信號的控制。

3.PLC設(shè)計中的功能控制

3.1主程序設(shè)計

數(shù)控機床通電之后便會執(zhí)行系統(tǒng)初始化程序再進入到PLC的主程序中。首先，主程序被激活后需要進行初始化流程，然后對每個軸位做首次的中心潤滑的操作，系統(tǒng)之后便會進入可被監(jiān)控的狀態(tài)，然后處理系統(tǒng)中的傳遞信號，比如當(dāng)手輪操作程序接收到了手動操作的命令。如果是自動加工的指令，則會被轉(zhuǎn)入到NCK程序中，然后調(diào)用相應(yīng)的軸時來對程序?qū)嵤┛刂?，并開始冷卻和自動加工，如果在加工時出現(xiàn)緊急情況，則可以采用急停程序來停止系統(tǒng)操作.

3.2軸使能夠控制程序AXES_CTL

控制各軸的脈沖使能和控制使能信號，并且可以對參考點的開關(guān)信號以及以主軸命令為導(dǎo)向的主軸控制使能信號進行監(jiān)控，根據(jù)位置調(diào)節(jié)器生效時的狀態(tài)來觸發(fā)垂直軸電機抱閘，這樣的操作方式可以有效的規(guī)避其自重而下落產(chǎn)生的問題【3】。系統(tǒng)在每個進給軸位中都搭配了2個硬限位開關(guān)以及1個參考點的開關(guān)來防止進給軸超程的問題。由于每個軸中都有不同種類的使能信號，需要大量的開關(guān)量信號。因此在程序設(shè)計中放置相應(yīng)的局部變量，通過對開關(guān)量編碼的設(shè)計來簡化整個程序的編程。

3.3初始化子程序PLC_INI

在通電后，初始化程序中的首個PLC循環(huán)就會被調(diào)用，根據(jù)機床的不同參數(shù)來設(shè)定NCK的接口型號，比如機床的參數(shù)中值來進行確定此類機床的類型，根據(jù)置位信號的參數(shù)來決定需要給機床進給的倍率等。初始化程序的運用可以幫助設(shè)備在通電之后讓PLC系統(tǒng)逐漸進入工作狀態(tài)。

3.4其他的子程序設(shè)計

當(dāng)程序出現(xiàn)問題需要急停處理時，會采用到子程序EMG_STOP，根據(jù)這項程序來采取停機的操作，以此來激活報警程序并給出停機的原因。控制面板MCP的子程序是MCP_PP，這項子程序的主要目的是將MCP中產(chǎn)生的I/O的信號傳遞到相應(yīng)的處理區(qū)，讓其能夠做好準備迎接接口板與主機之間的信號。MCP和NCK之間是通過他們的子程序MCP_NCK來進行傳遞，這種行為是為了將MCP中產(chǎn)生的控制信號從接口轉(zhuǎn)移到NCK的地址中，以此來激活操作實現(xiàn)功能。HANDWHL是手輪控制的子程序。根據(jù)HDMI的接口信息來選擇手輪操作，最后實現(xiàn)操作的功能。冷卻液的開始和結(jié)束的子程序是COOLING，它可以通過手動功能來進行起停的操作，還可以通過輔助功能的指令來完成相應(yīng)的操作【4】。最后，潤滑子程序LUBRICAT是可以對程序設(shè)定時間來進行自動化的潤滑操作，當(dāng)然也可以進行手動潤滑。

4.程序調(diào)試

對數(shù)控機床進行調(diào)試，則需要在一開始明確機床的類型和相應(yīng)的設(shè)置。比如置機床的MA14510[16]中的參數(shù)如果是0，則這類機床屬于通用的機床，會使用控制五軸驅(qū)動。如果反映出來的結(jié)果為1，則這項機床為車床，在控制軸的設(shè)置上分別為X軸、Z軸以及主軸【5】。如果置機床產(chǎn)生的結(jié)果為2，則這種裝置為銑床配置，控制五軸分別為X軸、Y軸、Z軸、主軸以及A軸。這種配置如果改為四坐標數(shù)的話，則會去除掉A軸來進行功能控制。在對進給軸的控制上可以采用對進給軸中運動控制以及方向判斷的執(zhí)行來進行調(diào)試，測試好每個軸的極限開關(guān)的控制，在進行限位時，硬件邏輯將會自動關(guān)閉掉設(shè)備的電源然后處理急停以及產(chǎn)生報警信息。對于檢測位置的調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)以及優(yōu)化開關(guān)，可以調(diào)整好電機抱閘的動作。用控制主軸來控制其使能信號，根據(jù)相應(yīng)的指令選擇手動以及自動的運行，然后實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等相應(yīng)的功能。對于輔助功能的調(diào)試可以運用手動和自動兩種方式的調(diào)用來控制系統(tǒng)中的冷卻和潤滑功能，實現(xiàn)起停的操作【6】。

5.結(jié)語

軟PLC的應(yīng)用可以根據(jù)機床的常規(guī)配置來進行功能控制的PLC的設(shè)計。目前的調(diào)試測驗也證明了PLC的設(shè)計是完全可以實現(xiàn)對數(shù)控機床功能上的控制的。并且我們可以了解到PLC的設(shè)計擁有較強的通用和普遍性，這種配置跟其他的PLC系統(tǒng)相比，都有著相似的設(shè)計思路，針對不同的機床參數(shù)，設(shè)計出適用于該機床的功能控制的編程程序。實踐表明，軟PLC的設(shè)計在機床的應(yīng)用是可行且有效的，它的穩(wěn)定度高，可靠性強，并且功能也在被不斷的優(yōu)化，靈活操作的特點也讓它具備更多的有效性和實用性。

參考文獻：

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