浅谈PLC在数控机床中的运用

朱 楠

ZHU Nan

浙江工业职业技术学院 绍兴 312000

0 引言

由于近年来可编程控制器PLC技术取得了快速发展，其在自动控制之中的运用也变得更为广泛。PLC是一种专门为工业运用而设计出来的计算机，目前已经被运用到数控机床这一工业领域之中。可编程控制器在控制的性能上，在组机的周期上，在硬件成本上等诸多方面所展现出的种种优势均为其他种类的工业控制产品所无法进行比拟的。所以，可编程控制器技术在工业自动化在数控机床中的运用正在变得愈来愈多。

1 数控机床的基本构成

一般来说，数控机床是由三个重要部分组合而成的，也就是数控机床的本体，对数控机床实施指挥与控制的装置，对机床执行机构进行控制的伺服体系，其中的重点部分则是数控机床控制与指挥装置。CNC是计算机数控系统之缩写，是在硬线数控系统，即NC的基础之上逐步发展起来的，主要是由一台计算机来完成以往硬线数控系统机床中数控装置的各项功能，并运用存贮器实施了对零件加工之存贮。目前，现在所大量应用的数控系统主要是CNC，而PLC则以传统顺序控制器为基础，融合进了微电子技术、电脑技术和通讯技术等，从而发展成为新一代的工业控制用装置，从而能够代替继电器，实施逻辑、记时以及计数等控制性功能，并建立起良好的程控系统。PLC主要可用于对通用设备进行自动化控制。数控机床的计算机数控装置可依据使用者所输入之零件加工程序实施各个处理口的运动轨迹之处理，随后再通过控制命令，再对相应执行部件进行伺服。上述工作均由CNC装置内的硬件与软件相互协调配合，并合理地组织，使整个系统都能进行有条不紊的工作。

2 数控机床用PLC的分类

数控机床用可编程控制器一般来说可以分为两大类，第一类是内装可编程控制器，而另一类则是外置型可编程控制器或称独立型可编程控制器。当前，相当多的数控系统都选择了内装型的PLC。内装式可编程控制器和CNC相互间所进行的信息交换主要是通过公共RAM区加以实现的，所以，内装可编程控制器和CNC之间并没有连线，而且信息的交换量相当大，安装与调试更为简捷方便，而且结构也更加紧凑，可靠性相对较好。内装式可编程控制器和机床侧主要是通过CNC的输入与输出接口电路来实现对信号的传送功能的。独立型可编程控制器则位于CNC的外部，其自身就已经具备了较为完善的软件与硬件功能，和内装型可编程控制器比较起来，独立型可编程控制器的功能更为强大，但是，一般来说都需要配置有单独设置的一种编程系统。

3 PLC与数控机床的信息交换方式

数控机床应用可编程控制器和外部信息交换可编程控制器、CNC、数控机床这三者间的信息交换主要包含了以下四个组成部分。一是从数控机床到PLC。数控机床一侧信号主要是通过I/O单元的接口进入到可编程控制器的，而输入之地址则由可编程控制器程序的编制员自行进行定义的，自然应当依据相关的规范来加以确定。二是从PLC到数控机床。依据数控机床之配置，和所需要完成的各种控制功能，可以由可编程控制器将控制的信号传输到机床一侧，而输出信号之地址同样也是让程序编制人员自行加以定义的。三是从CNC到PLC。从CNC送到可编程控制器的信息应当由CNC直接输入可编程控制器的寄存器之中，全部CNC送到可编程控制器的信号含义以及地址都是由CNC的生产厂家加以确定的，可编程控制器的编程人员只能使用，而不能加改变，更不能随意地增删。比如，数控机床中的M、S与T等功能主要是通过经过CNC译码之后直接输送到可编程控制器的相应寄存器之中的。四是从PLC到CNC。从可编程控制器送到CNC之中的信息主要也是由开关量的信号或者寄存器加以完成的。全部可编程控制器送到CNC之中的信号地址以及含义全部由CNC生产厂家加以确定，可编程控制器的编程人员只能使用，而不能加以改变，更不能进行增删。

4 PLC在数控机床中的具体应用

PLC在数控机床中具体有以下三个功能。

一是T功能。这实际上指的是如何去选择刀具。系统所送出的T代码指令给可编程控制器，在经过了译码之后，再到数据表中进行检索，就能找到T代码所确定的刀号，接下来将其和现有的刀号加以比较，一旦不符就应当发出换刀的指令，而对应的数控装置I/O口则成为了高电平。使用者在接入可编程控制器的输入端软开关之后换刀，当电机旋转到位之后又换刀，使电机得以反转，等刀架下落后再压紧，待压紧力较大后再连接开关，一直到机床系统出现了完成的信号。

二是M功能。当机床系统送出M指令到可编程控制器之后，经过在译码之后，可输出到控制信号之中，再控制住主轴，并进行正反转和启动停止，一直到数控机床系统发出完成信号为止。各类不同的数控机床运用可编程控制器所能够实现的辅助性功能也是各不相同的，但是，种类繁多的数控机床一般都会有以下基本的辅助性功能，比如程序停止、主轴顺针旋转、主轴停止以及准备换刀等，而部分功能主要是由数控系统自身所具有硬件与软件来加以实施，当然，尚有部分需通过数控装置和编程控制器的结合而得以实现。

三是S功能。S指令所具有的功能主要是完成对于主轴之控制，具体可分为代码法与直接指定法等两种方法。前者是指在S的后面跟上两位数字，该数字并不直接代表主轴转速之大小，而是数控机床主轴的转速数列之序号，后者是指S后面直接为数控机床的主轴转速之值。四是编程控制器的梯形图编程。机床PLC拥有显示与检测等多种功能，而PLC的梯形图则能够产生相当广泛的用途。梯形图编程能够传递数控机床当前的工作情况、坐标位置、刀具情况及参数等大量信息，能够方便地将数控机床之接口、继电器及定时器等部位的信息直观地加以展示，同时还可运用梯形图以揭示出PLC的控制方式，可以跟踪观察外围设施出现故障之原因所在，并运用好梯形图所具有的监控功能来观察各种信号是否正常。一旦使用者发现有节点的状态不正常时，可以结合梯形图，通过向前与向后进行追踪，从而查找出造成节点状态不正常的原因之所在。在驱动程序的选择上，应当对手动、自动、单步等程序进行合理的选择，并运用好跳转指令。如果合上了X12，就能使常闭断开，从而实施手动程序；如果断开了X12断开，X13就会合上，程序将自动跳出手动程序，等指针指向P0处之后，就开始实施自动程序，而手动与自动程序则是依据具体的零件进行有针对性的设计而形成的。

5 结束语

综上所述，数控机床是将计算机技术、可编程控制器技术以及自动化技术融合起来的机电一体化装置。PLC是数控机床最为重要的控制系统，可以说是直接关系到了数控设备是否正常地运转。运用好数控机床可编程控制器的良好功能，能够全面地发挥出数控机床控制系统所具有的突出作用，并且还能为数控机床相关故障的诊断与故障维修提供更为全面的服务。

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