应用软PLC开发数控机床的功能控制

林秀洪

摘 要：数控机床中复杂的控制软件大多数会应用到专业的编程语言进行设计。这种高难度的操作也让很多人遇上知识难点而无法掌握其原理。为了将系统进行简化和改进，采用软PLC开发是目前比较具有实用性的一种选择。它取代了过去运用的继电器和开关控制电路，在PLC的编程设计下，可以对数控功能做好有效的控制。这种功能涵盖了数控机床控制的轴数，机床操作面板的型号，还有辅助型号的控制等，通过一定的阐述定义相关的功能模块设计，以S7200PLC软件为基础，形成一套系统的控制程序。经过在数控系统上的调试，我们得出了结论：这种设计可以让数控机床的功能得到稳定的发挥，并且在使用上较为灵活和方便，这也满足了数字化和模块化上的功能需求。

关键词：数控机床；功能控制；软PLC设计；应用

1.引言

本文在论述中会使用到PLC来实现对数控机床的功能控制，除了插补运动轨迹，都将会实行全面控制的操作。在可控的范围内对数控轴的配置，以及型号的变动等都做一系列的测验和修改。可以能够通过PLC中的编程进行修改就来完成某项功能的应用。这种试验的成功可以让相同的数控系统放置在不同配置的机床中，使得PLC编程知识能够被更加广泛的应用，并且让机床的用户在后续能够进行相应的维护、开发等工作。

2.PLC系统结构

PLC可以不借用其他设备直接将I/O接口与数控系统相互连接，也可以将总线以及数控CPU进行连接来嵌入PLC系统。还有一种方式将PLC于数控系统用同一个CPU形成的SOFTPLC，并采用相同的I/O接口，做出对数控机床的有效控制【2】。PLC可以与CNC用同一个CPU，通过CNC的内部装置来传递型号。而PLC和机床电器控制信号的传递是需要通过CNC的I/O接口。因此，PLC的部分会被用作CNC中的一项功能而进行统一的设计，结构必须设计的非常精细才能完成功能之间的传递；PLC控制程序会被传送到CNC程序里，然后将其用于对机床功能信号的控制。

3.PLC设计中的功能控制

3.1主程序设计

数控机床通电之后便会执行系统初始化程序再进入到PLC的主程序中。首先，主程序被激活后需要进行初始化流程，然后对每个轴位做首次的中心润滑的操作，系统之后便会进入可被监控的状态，然后处理系统中的传递信号，比如当手轮操作程序接收到了手动操作的命令。如果是自动加工的指令，则会被转入到NCK程序中，然后调用相应的轴时来对程序实施控制，并开始冷却和自动加工，如果在加工时出现紧急情况，则可以采用急停程序来停止系统操作.

3.2轴使能够控制程序AXES_CTL

控制各轴的脉冲使能和控制使能信号，并且可以对参考点的开关信号以及以主轴命令为导向的主轴控制使能信号进行监控，根据位置调节器生效时的状态来触发垂直轴电机抱闸，这样的操作方式可以有效的规避其自重而下落产生的问题【3】。系统在每个进给轴位中都搭配了2个硬限位开关以及1个参考点的开关来防止进给轴超程的问题。由于每个轴中都有不同种类的使能信号，需要大量的开关量信号。因此在程序设计中放置相应的局部变量，通过对开关量编码的设计来简化整个程序的编程。

3.3初始化子程序PLC_INI

在通电后，初始化程序中的首个PLC循环就会被调用，根据机床的不同参数来设定NCK的接口型号，比如机床的参数中值来进行确定此类机床的类型，根据置位信号的参数来决定需要给机床进给的倍率等。初始化程序的运用可以帮助设备在通电之后让PLC系统逐渐进入工作状态。

3.4其他的子程序设计

当程序出现问题需要急停处理时，会采用到子程序EMG_STOP，根据这项程序来采取停机的操作，以此来激活报警程序并给出停机的原因。控制面板MCP的子程序是MCP_PP，这项子程序的主要目的是将MCP中产生的I/O的信号传递到相应的处理区，让其能够做好准备迎接接口板与主机之间的信号。MCP和NCK之间是通过他们的子程序MCP_NCK来进行传递，这种行为是为了将MCP中产生的控制信号从接口转移到NCK的地址中，以此来激活操作实现功能。HANDWHL是手轮控制的子程序。根据HDMI的接口信息来选择手轮操作，最后实现操作的功能。冷却液的開始和结束的子程序是COOLING，它可以通过手动功能来进行起停的操作，还可以通过辅助功能的指令来完成相应的操作【4】。最后，润滑子程序LUBRICAT是可以对程序设定时间来进行自动化的润滑操作，当然也可以进行手动润滑。

4.程序调试

对数控机床进行调试，则需要在一开始明确机床的类型和相应的设置。比如置机床的MA14510[16]中的参数如果是0，则这类机床属于通用的机床，会使用控制五轴驱动。如果反映出来的结果为1，则这项机床为车床，在控制轴的设置上分别为X轴、Z轴以及主轴【5】。如果置机床产生的结果为2，则这种装置为铣床配置，控制五轴分别为X轴、Y轴、Z轴、主轴以及A轴。这种配置如果改为四坐标数的话，则会去除掉A轴来进行功能控制。在对进给轴的控制上可以采用对进给轴中运动控制以及方向判断的执行来进行调试，测试好每个轴的极限开关的控制，在进行限位时，硬件逻辑将会自动关闭掉设备的电源然后处理急停以及产生报警信息。对于检测位置的调节器的工作状态以及优化开关，可以调整好电机抱闸的动作。用控制主轴来控制其使能信号，根据相应的指令选择手动以及自动的运行，然后实现正反转等相应的功能。对于辅助功能的调试可以运用手动和自动两种方式的调用来控制系统中的冷却和润滑功能，实现起停的操作【6】。

5.结语

软PLC的应用可以根据机床的常规配置来进行功能控制的PLC的设计。目前的调试测验也证明了PLC的设计是完全可以实现对数控机床功能上的控制的。并且我们可以了解到PLC的设计拥有较强的通用和普遍性，这种配置跟其他的PLC系统相比，都有着相似的设计思路，针对不同的机床参数，设计出适用于该机床的功能控制的编程程序。实践表明，软PLC的设计在机床的应用是可行且有效的，它的稳定度高，可靠性强，并且功能也在被不断的优化，灵活操作的特点也让它具备更多的有效性和实用性。

参考文献：

[1]陈兴武，蒋新华，徐均攀. 应用软PLC开发数控机床的功能控制[J]. 厦门大学学报（自然科学版），2005，05：654-657.

[2]李铁军，张淑敏. PLC在数控机床电气控制方面的应用[J]. 机械工程师，2005，09：27-29.

[3]李勤营. 应用软PLC开发数控机床功能[J]. 数字技术与应用，2013，04：43.

[4]乔东凯. PLC在数控机床开发中的应用[J]. 机械与电子，2015，01：37-39.

[5]孔德红. 数控机床典型控制功能PLC编制模板研究[J]. 制造技术与机床，2015，06：175-178.