淺談PLC在數(shù)控機(jī)床中的運(yùn)用

朱 楠

ZHU Nan

浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 紹興 312000

0 引言

由于近年來可編程控制器PLC技術(shù)取得了快速發(fā)展，其在自動控制之中的運(yùn)用也變得更為廣泛。PLC是一種專門為工業(yè)運(yùn)用而設(shè)計出來的計算機(jī)，目前已經(jīng)被運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床這一工業(yè)領(lǐng)域之中?？删幊炭刂破髟诳刂频男阅苌?，在組機(jī)的周期上，在硬件成本上等諸多方面所展現(xiàn)出的種種優(yōu)勢均為其他種類的工業(yè)控制產(chǎn)品所無法進(jìn)行比擬的。所以，可編程控制器技術(shù)在工業(yè)自動化在數(shù)控機(jī)床中的運(yùn)用正在變得愈來愈多。

1 數(shù)控機(jī)床的基本構(gòu)成

一般來說，數(shù)控機(jī)床是由三個重要部分組合而成的，也就是數(shù)控機(jī)床的本體，對數(shù)控機(jī)床實施指揮與控制的裝置，對機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的伺服體系，其中的重點部分則是數(shù)控機(jī)床控制與指揮裝置。CNC是計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)之縮寫，是在硬線數(shù)控系統(tǒng)，即NC的基礎(chǔ)之上逐步發(fā)展起來的，主要是由一臺計算機(jī)來完成以往硬線數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床中數(shù)控裝置的各項功能，并運(yùn)用存貯器實施了對零件加工之存貯。目前，現(xiàn)在所大量應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)主要是CNC，而PLC則以傳統(tǒng)順序控制器為基礎(chǔ)，融合進(jìn)了微電子技術(shù)、電腦技術(shù)和通訊技術(shù)等，從而發(fā)展成為新一代的工業(yè)控制用裝置，從而能夠代替繼電器，實施邏輯、記時以及計數(shù)等控制性功能，并建立起良好的程控系統(tǒng)。PLC主要可用于對通用設(shè)備進(jìn)行自動化控制。數(shù)控機(jī)床的計算機(jī)數(shù)控裝置可依據(jù)使用者所輸入之零件加工程序?qū)嵤└鱾€處理口的運(yùn)動軌跡之處理，隨后再通過控制命令，再對相應(yīng)執(zhí)行部件進(jìn)行伺服。上述工作均由CNC裝置內(nèi)的硬件與軟件相互協(xié)調(diào)配合，并合理地組織，使整個系統(tǒng)都能進(jìn)行有條不紊的工作。

2 數(shù)控機(jī)床用PLC的分類

數(shù)控機(jī)床用可編程控制器一般來說可以分為兩大類，第一類是內(nèi)裝可編程控制器，而另一類則是外置型可編程控制器或稱獨立型可編程控制器。當(dāng)前，相當(dāng)多的數(shù)控系統(tǒng)都選擇了內(nèi)裝型的PLC。內(nèi)裝式可編程控制器和CNC相互間所進(jìn)行的信息交換主要是通過公共RAM區(qū)加以實現(xiàn)的，所以，內(nèi)裝可編程控制器和CNC之間并沒有連線，而且信息的交換量相當(dāng)大，安裝與調(diào)試更為簡捷方便，而且結(jié)構(gòu)也更加緊湊，可靠性相對較好。內(nèi)裝式可編程控制器和機(jī)床側(cè)主要是通過CNC的輸入與輸出接口電路來實現(xiàn)對信號的傳送功能的。獨立型可編程控制器則位于CNC的外部，其自身就已經(jīng)具備了較為完善的軟件與硬件功能，和內(nèi)裝型可編程控制器比較起來，獨立型可編程控制器的功能更為強(qiáng)大，但是，一般來說都需要配置有單獨設(shè)置的一種編程系統(tǒng)。

3 PLC與數(shù)控機(jī)床的信息交換方式

數(shù)控機(jī)床應(yīng)用可編程控制器和外部信息交換可編程控制器、CNC、數(shù)控機(jī)床這三者間的信息交換主要包含了以下四個組成部分。一是從數(shù)控機(jī)床到PLC。數(shù)控機(jī)床一側(cè)信號主要是通過I/O單元的接口進(jìn)入到可編程控制器的，而輸入之地址則由可編程控制器程序的編制員自行進(jìn)行定義的，自然應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)的規(guī)范來加以確定。二是從PLC到數(shù)控機(jī)床。依據(jù)數(shù)控機(jī)床之配置，和所需要完成的各種控制功能，可以由可編程控制器將控制的信號傳輸?shù)綑C(jī)床一側(cè)，而輸出信號之地址同樣也是讓程序編制人員自行加以定義的。三是從CNC到PLC。從CNC送到可編程控制器的信息應(yīng)當(dāng)由CNC直接輸入可編程控制器的寄存器之中，全部CNC送到可編程控制器的信號含義以及地址都是由CNC的生產(chǎn)廠家加以確定的，可編程控制器的編程人員只能使用，而不能加改變，更不能隨意地增刪。比如，數(shù)控機(jī)床中的M、S與T等功能主要是通過經(jīng)過CNC譯碼之后直接輸送到可編程控制器的相應(yīng)寄存器之中的。四是從PLC到CNC。從可編程控制器送到CNC之中的信息主要也是由開關(guān)量的信號或者寄存器加以完成的。全部可編程控制器送到CNC之中的信號地址以及含義全部由CNC生產(chǎn)廠家加以確定，可編程控制器的編程人員只能使用，而不能加以改變，更不能進(jìn)行增刪。

4 PLC在數(shù)控機(jī)床中的具體應(yīng)用

PLC在數(shù)控機(jī)床中具體有以下三個功能。

一是T功能。這實際上指的是如何去選擇刀具。系統(tǒng)所送出的T代碼指令給可編程控制器，在經(jīng)過了譯碼之后，再到數(shù)據(jù)表中進(jìn)行檢索，就能找到T代碼所確定的刀號，接下來將其和現(xiàn)有的刀號加以比較，一旦不符就應(yīng)當(dāng)發(fā)出換刀的指令，而對應(yīng)的數(shù)控裝置I/O口則成為了高電平。使用者在接入可編程控制器的輸入端軟開關(guān)之后換刀，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到位之后又換刀，使電機(jī)得以反轉(zhuǎn)，等刀架下落后再壓緊，待壓緊力較大后再連接開關(guān)，一直到機(jī)床系統(tǒng)出現(xiàn)了完成的信號。

二是M功能。當(dāng)機(jī)床系統(tǒng)送出M指令到可編程控制器之后，經(jīng)過在譯碼之后，可輸出到控制信號之中，再控制住主軸，并進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和啟動停止，一直到數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)發(fā)出完成信號為止。各類不同的數(shù)控機(jī)床運(yùn)用可編程控制器所能夠?qū)崿F(xiàn)的輔助性功能也是各不相同的，但是，種類繁多的數(shù)控機(jī)床一般都會有以下基本的輔助性功能，比如程序停止、主軸順針旋轉(zhuǎn)、主軸停止以及準(zhǔn)備換刀等，而部分功能主要是由數(shù)控系統(tǒng)自身所具有硬件與軟件來加以實施，當(dāng)然，尚有部分需通過數(shù)控裝置和編程控制器的結(jié)合而得以實現(xiàn)。

三是S功能。S指令所具有的功能主要是完成對于主軸之控制，具體可分為代碼法與直接指定法等兩種方法。前者是指在S的后面跟上兩位數(shù)字，該數(shù)字并不直接代表主軸轉(zhuǎn)速之大小，而是數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列之序號，后者是指S后面直接為數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速之值。四是編程控制器的梯形圖編程。機(jī)床PLC擁有顯示與檢測等多種功能，而PLC的梯形圖則能夠產(chǎn)生相當(dāng)廣泛的用途。梯形圖編程能夠傳遞數(shù)控機(jī)床當(dāng)前的工作情況、坐標(biāo)位置、刀具情況及參數(shù)等大量信息，能夠方便地將數(shù)控機(jī)床之接口、繼電器及定時器等部位的信息直觀地加以展示，同時還可運(yùn)用梯形圖以揭示出PLC的控制方式，可以跟蹤觀察外圍設(shè)施出現(xiàn)故障之原因所在，并運(yùn)用好梯形圖所具有的監(jiān)控功能來觀察各種信號是否正常。一旦使用者發(fā)現(xiàn)有節(jié)點的狀態(tài)不正常時，可以結(jié)合梯形圖，通過向前與向后進(jìn)行追蹤，從而查找出造成節(jié)點狀態(tài)不正常的原因之所在。在驅(qū)動程序的選擇上，應(yīng)當(dāng)對手動、自動、單步等程序進(jìn)行合理的選擇，并運(yùn)用好跳轉(zhuǎn)指令。如果合上了X12，就能使常閉斷開，從而實施手動程序；如果斷開了X12斷開，X13就會合上，程序?qū)⒆詣犹鍪謩映绦?，等指針指向P0處之后，就開始實施自動程序，而手動與自動程序則是依據(jù)具體的零件進(jìn)行有針對性的設(shè)計而形成的。

5 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控機(jī)床是將計算機(jī)技術(shù)、可編程控制器技術(shù)以及自動化技術(shù)融合起來的機(jī)電一體化裝置。PLC是數(shù)控機(jī)床最為重要的控制系統(tǒng)，可以說是直接關(guān)系到了數(shù)控設(shè)備是否正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)用好數(shù)控機(jī)床可編程控制器的良好功能，能夠全面地發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)所具有的突出作用，并且還能為數(shù)控機(jī)床相關(guān)故障的診斷與故障維修提供更為全面的服務(wù)。

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