可编程控制器PLC在数控机床中的应用

2017-04-06杜雁飞

福建质量管理 2017年23期

关键词：车床数控系统寄存器

杜雁飞姜蕊

(滨州渤海活塞有限公司山东滨州 256602)

可编程控制器PLC在数控机床中的应用

杜雁飞姜蕊

(滨州渤海活塞有限公司山东滨州 256602)

目前，可编程控制器 (PLC)广泛应用于数控机床等工业控制中。数控机床的控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分，数字控制部分包括对各坐标轴位置的连续控制，而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧和松开、冷却、尾座、排屑等辅助动作的控制。现代数控机床采用PLC代替继电器控制来完成逻辑控制，使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高。

可编程控制器 (PLC);数控机床;控制

一、PLC的定义及优点

可编程序控制器是一种带有指令存储器、数字的或模拟的输入/输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能，用于控制机器或生产过程的自动化控制装置。可编程控制器(PLC)具有以下优点:a.抗干扰能力强，可靠性极高b.编程方便c.使用方便d.维护方便e.设计、施工、调试周期短f.易干实现机电一体化。

二、PLC的工作过程

PLC是采用周期性顺序扫描。CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。PLC经过五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期，完成一个扫描周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。

1.自诊断:每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容为I/0部分、存储器、CPU等，发现异常停机显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。

2.通讯处理:PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求，若有则进行相应处理，如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的通信请求，也在这段时间完成数据的接受和发送任务。

3.扫描输入:PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将所有输入端的状态送到输入映象寄存器。

4.执行程序:中央处理器CPU将逐条执行用户指令程序，即按程序要求对数据进行逻辑、算术运算，再将正确的结果送到输出状态寄存器中。

5.刷新输出:当所有的指令执行完毕时，集中把输出映象寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备。

三、车床的PLC数控系统控制原理设计

(一)车床的操作要求

车床一般加工回转表面、螺纹等。要求其动作一般是X、Z向快进、慢进、快退。加工过程中能进行自动、手动、车外圆与车螺纹等转换;并且能进行中止操作。

(二)PLC数控系统需解决的问题

车床的操作过程比较复杂，而PLC一般只适用于动作的顺序控制。要将PLC用于控制车床动作，必须解决三个问题:

1.如何产生驱动伺服机构的信号及X、Z向动作的协调;

2.如何改变进给系统速度;

3.车螺纹如何实现内联系传动及螺纹导程的变化。将PLC及其控制模块和相应的执行元件组合，这些问题是可以解决的。

(三)数控系统的控制原理

普通车床数控化改造工作就是将刀架、X、Z向进给改为数控控制。根据改造特点，伺服元件采用步进电机，实行开环控制系统就能满足要求。Z向脉冲当量取0.01mm，X向脉冲当量取0.005mm。选用晶体管输出型的PLC驱动步进电机脉冲信号由编程产生，通过程序产生不同频率脉冲实现变速。X、Z向动作可通过输入手动操作或程序自动控制。车螺纹的脉冲信号由主轴脉冲发生器产生，通过与门电路接入PLC输入端，经PLC程序变频得到所需导程的脉冲。刀架转位、车刀进、退可由手动或自动程序控制。