PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用研究

崔勇

摘要：PLC具有通用性強(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡單、現(xiàn)場連接方便等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)床、車輛、機(jī)械加工、電氣控制等多個(gè)行業(yè)，已成為改造和研發(fā)現(xiàn)代機(jī)床等機(jī)電一體化產(chǎn)品最理想的首選控制器。本文介紹PLC基本功能及其在數(shù)控機(jī)床電氣控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機(jī)床；電氣控制

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(dòng)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(jì)出來的計(jì)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。可編程控制器在控制的性能上，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(dòng)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)床中PLC的功能

1.1機(jī)床操作面板控制。PLC可將操作面板上的信號送入接口信號區(qū)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行控制。其中包括M、S、T功能。S功能處理：主軸轉(zhuǎn)速可以用S二位代碼或四位代碼直接指定。T功能處理：數(shù)控機(jī)床通過PLC可管理刀庫，進(jìn)行刀具自動(dòng)交換。M功能是輔助功能。

1.2 輸入信號控制。PLC接到來自機(jī)床側(cè)的開關(guān)輸入信號后，通過邏輯運(yùn)算，再傳遞給控制對象，從而實(shí)現(xiàn)對各類開關(guān)的控制，如溫控開關(guān)、形成開關(guān)、壓力開關(guān)等。

1.3輸出信號控制。PLC可將輸出的信號經(jīng)過繼電器、接觸器，并通過液壓或氣動(dòng)電磁閥，對各種操作裝置、電動(dòng)機(jī)和電磁制動(dòng)器等進(jìn)行控制。

1.4伺服控制。PLC可通過驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對各類電動(dòng)機(jī)的伺服控制。

1.5報(bào)警處理控制。當(dāng)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC可及時(shí)收集故障信號，數(shù)據(jù)系統(tǒng)將顯示具體的報(bào)警信號，以便于故障診斷。

2.數(shù)控機(jī)床中PLC的軟件編程

PLC的系統(tǒng)軟件由廠家編寫并固化在ROM中，用來管理協(xié)調(diào)各部分的工作，循環(huán)檢測輸入口的狀態(tài)，解算用戶應(yīng)用邏輯程序。應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)系統(tǒng)控制的需要而編寫的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)用戶的控制要求。PLC的編程語言通常為梯形圖，功能圖和布爾邏輯編程。其中梯形圖的應(yīng)用最為廣泛，形式上類似于繼電器控制電路圖，簡單、直觀、易讀、好懂。數(shù)控機(jī)床中的PLC編程步驟如下：I）確定控制對象選定PLC的型號及其硬件配置。不同型號的PLC具有不同的硬件組成和性能指標(biāo)。PLC性能指標(biāo)主要考慮其基本的I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)量；2）制作接口格式并定義輸入7輸出信號需要設(shè)計(jì)和編制下列接口技術(shù)文件：輸入和輸出信號電路原理圖，地址表，PLC數(shù)據(jù)表；3）制作梯形圖在分析機(jī)床工作原理或動(dòng)作順序的基礎(chǔ)上，用流程圖、時(shí)序圖等描述信號與機(jī)床運(yùn)動(dòng)之間的邏輯順序關(guān)系，據(jù)此設(shè)計(jì)制作梯形圖；4）順序的輸入、調(diào)試及確1人把梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表的格式，然后用編程器鍵盤寫入順序程序。接下來用仿真裝置或模擬臺(tái)進(jìn)行調(diào)試、修改；5）順序程序固化存儲(chǔ)和文件整理將經(jīng)過反復(fù)調(diào)試并確認(rèn)無誤的順序程序固化到EPROM中，并將程序存人軟盤或光盤。同時(shí)整理出有關(guān)圖紙及維修所需資料。

3.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(gè)功能。

一是T功能。這實(shí)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(dòng)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(huì)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(shí)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(shí)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商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(shí)器等部位的信息直觀地加以展示，同時(shí)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(diǎn)的狀態(tài)不正常時(shí)，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(diǎn)狀態(tài)不正常的原因之所在。在驅(qū)動(dòng)程序的選擇上，應(yīng)當(dāng)對手動(dòng)、自動(dòng)、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(shí)施手動(dòng)程序：如果斷開了X12斷開，X13就會(huì)合上，程序?qū)⒆詣?dòng)跳出手動(dòng)程序，等指針指向P0處之后，就開始實(shí)施自動(dòng)程序，而手動(dòng)與自動(dòng)程序則是依據(jù)具體的零件進(jìn)行有針對性的設(shè)計(jì)而形成的。

結(jié)語：

PCL技術(shù)把可編程控制器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)甚至自動(dòng)化技術(shù)三者融合起來，產(chǎn)生的機(jī)電一體化裝置。PLC是數(shù)控機(jī)床關(guān)系到數(shù)控設(shè)備是否正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，是數(shù)控機(jī)床中最重要的控制系統(tǒng)。PLC數(shù)控能全方面發(fā)揮數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，它所擁有的杰出作用而且也能為數(shù)控機(jī)床有關(guān)故障診斷和故障維修提供服務(wù)。

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