1 數(shù)控機(jī)床使用的PLC簡介

　　目前，可編程控制器PLC廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等工業(yè)控制中。數(shù)控機(jī)床的控制部分可分為數(shù)字控制和順序控制兩部分，數(shù)字控制部分包括對各坐標(biāo)軸位置的連續(xù)控制，而順序控制包括對主袖正反轉(zhuǎn)和啟動婷止、換刀、卡盤夾緊和松開、冷卻、尾架、排屑等輔助動作的控制現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用PLC代普繼電器控制來完成邏輯控制，是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊，功能更豐富，相應(yīng)速度和可靠性大大提離。

　　PLC是一種數(shù)字運送操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各類機(jī)械的生產(chǎn)過程。

　　1.1 類型介紹

　　數(shù)控機(jī)慶使用的PLC可分兩類吼一類是專門實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床順序控制而制造的專用型PLC，它包含在CNC中。如圖1所示。

　　PLC與CNC裝置之間的信號傳送在內(nèi)部即可實現(xiàn)，PLC與機(jī)慶側(cè)通過CIV C輸入輸出電話實現(xiàn)信號傳送。

　　另一類是通用型的PLC,它不是專門為哪一中機(jī)器設(shè)計的，可廣泛使用在各種型號中。它具有完備的硬件和軟件，獨立完成CNC系統(tǒng)所要求的控制任務(wù)，如圖2所示。

　　1.2 PLC的作用

　　PLC的作用包括接收CNC發(fā)送過來的M、S、T信息、手動啟動方式信息、各種使能信息等，向CNC發(fā)送M, 5, T功能的應(yīng)答信息和各坐標(biāo)軸對應(yīng)的機(jī)床參考點信息等。具體來說，有以下作用:①向機(jī)床發(fā)送控制信息，主要是控制機(jī)床的執(zhí)行元件，如繼電器等:②接收來自機(jī)床的信息，主要是機(jī)床操作面板輸入信息和其上各種開關(guān)、按鈕等信息，如機(jī)床啟動、停止、主軸正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止、主軸狀態(tài)監(jiān)視信號和伺服系統(tǒng)運行準(zhǔn)備信號等。

　　1.3 PLC的指令系統(tǒng)

　　PLC中的用戶程序是由用戶根據(jù)PLC提供的編程指令進(jìn)行編制的。目前國際上生產(chǎn)PLC的各家公司都配有自己的編程語言，它們各自獨立，互補相容。常用的編程語言主要有梯形圖語言、指令語言、系統(tǒng)流程圖三種。

2 PLC的工作過程

　　在介紹數(shù)控機(jī)床中P1}C設(shè)計之前，需要先解釋一下PLC的工作過程:PLC的工作過程即是CPU對用戶程序循環(huán)掃描并順序執(zhí)
行的過程。對用戶程序的執(zhí)行主要按三個階段進(jìn)行。

　　輸入采樣:以掃描方式順序讀入所有輸入信號的狀態(tài)，并將此狀態(tài)存入輸入映象寄存器中。在程序執(zhí)行階段和愉出刷新階段中，愉入映象寄存器中的內(nèi)容不會隨著時間信號變化而變化。

　　程序執(zhí)行階段:程序執(zhí)行按從上到下，從左到右的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描，并從輸入映象寄存器中和輸出映象寄存器中讀取有關(guān)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相應(yīng)的計算，然后將運算結(jié)果保存起來。

　　輸出刷新:這是指在所有指令都已經(jīng)執(zhí)行完畢后，輸出映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)，驅(qū)動外部負(fù)載。

3 PLC與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床間的信息交換

　　相對于PLC,機(jī)床和NC就是外部。PLC與機(jī)床以及NC之間的信息交換，對于PLC:的功能發(fā)揮，是非常重要的。PLC與外部的信息交換，通常有四個部分:

　　機(jī)床側(cè)至PLC機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號通過f力單元接口輸入到PLC中，除極少數(shù)信號外，絕大多數(shù)信號的含義及所配置的輸入她址，均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家可以方便的根據(jù)機(jī)床的功能和配置，對PLC程序和她址分配進(jìn)行修改。

　　PLC至機(jī)床:PLC的控制信號通過PLC的輸出接口送到機(jī)床所有輸出信號的含義和輸出地址也是由PLC程序編制者或者是使用者自行定義。
 
　　NC至PLC: CNC至PLC、CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號含義和地址開關(guān)量地址或寄存器她址)均由CNC廠家確定,PLC編程者只可使用不可改變和增刪。如數(shù)控指令的M, S T功能，通過CNC譯碼后直接送入PLC相應(yīng)的寄存器中。

　　PLC至CNC、PLC送至CNC的信息也由開關(guān)量信號或寄存器完成撕有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。

4 PLC程序設(shè)計

　　一般，數(shù)控設(shè)備所愉入或輸出的點數(shù)大多在128點以下，少數(shù)復(fù)雜設(shè)備在128點以上，故以采用小型的PLC為主。而大型數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元PMC,柔性制造系統(tǒng)PMS需要采用中型或大型PLC:從存儲容量看，一般中、小型車床選用PLC的容量為1000---1500步，中小型加工中心選用的容量為1500--2000步。這里以內(nèi)裝型PLC的設(shè)計為例，介紹整個設(shè)計方法和過程。

　　4.1 確定PLC型號及其硬件配置

　　在確定PLC型號時，需要對如下的三點進(jìn)行正確的預(yù)測或估算，①對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行估算，輸入點事于機(jī)床被控對象有關(guān)的操作按鈕、開關(guān)、繼電器和接觸器觸電等連接的輸入信號接口，以及由機(jī)床直接連到NC的輸入信號接口，輸出點包括向機(jī)床的繼電器、指示燈燈輸出信號的接口:②確定用戶存儲容量，程序規(guī)模隨機(jī)床的復(fù)雜程度變化，設(shè)計者要根據(jù)具體任務(wù)對程序規(guī)模作出估算，并據(jù)此確定合理的存儲容量;③考慮所選PLC的處理時間、指令功能、定時器、計數(shù)器、內(nèi)部繼電器的技術(shù)規(guī)格、數(shù)量等指標(biāo)也應(yīng)對能否滿足功能要求作出估計。

　　4.2 制作信號接口技術(shù)文件

　　需要繪制的圖表包括愉入輸出信號電路原理圖、地址表和PLC數(shù)據(jù)表。其中輸入輸出信號電路原理圖應(yīng)按俺氣制圖國家標(biāo)注GB9888-16988-86繪制，圖中內(nèi)容主要有輸入信號有關(guān)的器件名稱位置、偷出信號執(zhí)行元件名稱位置、輸入和輸出信號插座和插腳編號或連接端子編號、輸入輸出信號的接線和工作電源。

　　4.3 繪制梯形圖

　設(shè)計者在明確控制要求和深入分析機(jī)床工作原理和動作順序后，運用梯形圖的邏輯設(shè)計法規(guī)則或順序控制設(shè)計法進(jìn)行邏輯控制程序的設(shè)計，這種設(shè)計可以從手工繪制梯形圖開始。手工繪制的梯形圖可先轉(zhuǎn)換成指令表的形式，再經(jīng)編程器寫入PLC

　　4.4 程序調(diào)試

　　調(diào)試方法包括仿真調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩種。仿真調(diào)試，也稱模擬調(diào)試，是指在實驗室條件下，采用特制的仿真設(shè)備”代替機(jī)床與CNC,而與PIE和PLC編程器連接起來，對順序程岸進(jìn)行的調(diào)試。仿真調(diào)試是聯(lián)機(jī)調(diào)試的一個重要步驟，它可以解決諸如機(jī)沫控制面板控制、工作臺運行、工件裝夾、主軸起停、刀庫手動和自動找刀、機(jī)械手換刀、工作臺分度及各機(jī)械動作和控制邏輯的互鎖關(guān)系等各種功能的校驗，并進(jìn)行分步動作和循環(huán)動作的運行調(diào)試，以確保順序程序控制原理的正確性。聯(lián)機(jī)調(diào)試是把機(jī)床、CNC裝置包括PLC和編程器連接起來進(jìn)行的整機(jī)機(jī)電運行調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試工作在車間現(xiàn)場由具有機(jī)電專業(yè)知識的多名工程技術(shù)人員協(xié)同進(jìn)行。聯(lián)機(jī)調(diào)試時，必須預(yù)先確定調(diào)試項目及其試驗方法，并按先易后難，邏輯動作的先后、安全第一的原則，遂項進(jìn)行調(diào)試試驗。

　　4.5 數(shù)控加工代碼的實現(xiàn)方法

　　數(shù)控程序己經(jīng)有ISO標(biāo)注，可以分為準(zhǔn)備G指令、輔助M指令、刀具T指令執(zhí)、主軸S指令、進(jìn)給F指令籌功能二準(zhǔn)備功能G指令主要要規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作:輔助功能M指令主要控制機(jī)床強(qiáng)電部分，包括主軸換向、冷卻液開關(guān)，夾具的夾緊松開等:T指令與刀具的選擇和補償有關(guān);日指令指定主軸轉(zhuǎn)速.F指令指定加工時的進(jìn)給速度。

5 結(jié)束語

　　隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的設(shè)備已由單機(jī)擴(kuò)展到CMS現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)塔設(shè)備。PLC已其較好的邏輯處理功能，在工業(yè)控制領(lǐng)域必將獲得更大的應(yīng)用空間