PLC在数控机床自动化控制中的应用

郑文智，顾视江

(陕西工商职业学院，陕西 西安 710061)

0 引言

PLC的全称为“可编程逻辑控制器”，是数字化技术的一个重要组成部分，采用大规模集成电路技术，可靠性与稳定性都很高，对外界的干扰有较强的抵抗能力。PLC的优势使其在工业生产领域中的应用变得越来越广泛，而且为工业生产水平的提升带来很大帮助，尤其是在数控机床设计领域中，应用十分广泛。PLC系统设计简单，维护起来也很方便，而且PLC系统成功取代继电器电路，可以对控制系统进行逻辑控制，PLC技术在数控机床领域的应用，使得数控机床的自动化控制水平更高，在运行过程中自动化控制稳定性有很大提升。

1 PLC概述

PLC是一种数字化操作系统，为工业生产提供逻辑化控制和数字化运算操作。PLC系统的构成比较复杂，采用一种可编程的存储器，在PLC的内部可以进行多种操作，比如在系统内进行逻辑运算、顺序控制、计数、定时等，都可以经过精确的控制以及专业化的计算之后，通过系统的输入输出接口传递出对应的数字化或者模拟化信号，从而对机械设备的生产以及制造过程进行控制。

随着数字化技术的不断发展，PLC技术在工业领域中的应用也变得越来越广泛，大大提高了系统的工作效率。例如在车床生产过程中，传统的机床控制采用继电控制器，系统的结构比较复杂，很容易出现故障；PLC采用电气控制系统，不需要像传统的控制系统一样随时更换零件，而是对各种参数进行更改，从而达到变换生产工艺的目的。所以，PLC技术的应用可以节约成本，也可以提高生产效率，减少机械和设备生产过程中的时间消耗，这也是数控机床控制系统的优势所在。随着PLC技术的应用越来越广泛，很多数控生产企业开始引进这一技术，应用过程中的问题也越来越多，比如在生产过程中要使用继电器，但是这些继电器的控制箱很庞大，在对线路进行调试的时候，就需要人力、物力、财力的支持，这也是未来PLC自动控制系统研究中需要考虑的问题。

2 PLC在数控机床自动化控制中的优势

2.1 可靠性高

PLC是一种可以实现逻辑控制的系统，PLC的可靠性与稳定性都很高，主要表现为：①PLC系统具有性能优良的开关电源。②可以实现自我诊断，当机械设备出现故障的时候，系统可以实现自我诊断，找到故障所在。③可以对器件质量进行严格控制，在数控机床生产过程中，通过PLC可以实现对生产的各种元器件的质量进行控制，质量不合格的元件会被立即淘汰，提高元件质量。④屏蔽能力强，提高了系统运行的可靠性和稳定性。

2.2 丰富的I/0接口模块

良好的输入输出接口是实现系统高效控制的基础，在数控机床应用过程中，如果输入输出接口可以快速响应，则可以提高元件的生产效率。PLC系统可以运用适应的输入输出模块，并且可以对强弱不同的信号、电位不同的信号等不同的工业现场信号进行处理，达到精准快速的处理效果。

2.3 模块化结构

为了更好地满足工业控制需要，在数控机床发展过程中，一些小型的PLC系统会逐渐淘汰，进而转化为模块化结构。在PLC系统中，采用模块化设计各个部件，例如CPU、I/O等，可以将更多模块连接起来，形成一个全新的系统，再根据系统的不同需求，对功能进行调节，最终达到自动化控制的目标。

2.4 编程简单易学

PLC系统的编程较为简单，不需要有特别专业化的计算机知识，很多工程人员都可以完成系统的编程工作，对系统进行编程。

2.5 维修方便，安装简单

PLC的灵活性很强，可以在工业环境下直接操作，打破了传统的控制系统需要专门的机房这一限制。在PLC应用过程中，可以将相应的I/0端与现场设备进行连接，然后对设备的运行情况进行控制，使得机械设备使用变得更加便捷，而且在各个模块上都安装了相应的指示运行和故障提示装置，运行情况清晰可见，一旦运行过程中出现任何问题，都可以及时停止运行，查找故障，直到将所有的故障都排除为止，提高了故障处理水平。

3 PLC在数控机床自动化中的应用

3.1 故障诊断

在现代数控机床运行过程中，PLC具有十分完善的自我诊断功能，尤其是自动化技术的应用，为机床的自我诊断提供了坚实的基础。当数控机床在工作过程中出现故障问题的时候，系统会立即识别故障，并且发出报警信息，报警信息会及时显示在CRT上，此时操作人员和维护人员可以通过显示出来的各种信息，精确地查找和分析故障原因，并且及时对故障进行排除，为系统生成提供良好基础。在数控机床的操作过程中，有十分明确的动作顺序，可以按照这些顺序进行自动交换动作，而PLC在数控机床的故障诊断过程中的应用，就是通过机械运动的先后顺序特征来判断的。

3.2 T功能

T功能指的是对刀具进行选择的功能，在数控机床生产过程中，不同的元件生产需要不同的刀具，对刀具进行科学合理的选择，也可以通过PLC来自动完成。当需要更换刀具的时候，系统会发出一个指令，可编程控制器接收来自于系统输出的需要更换刀具的代码指令，开始对这个指令进行转译，然后进行数据分析，可以找到需要更换的刀具对应的号码，然后将找到的刀具与生产所需要的刀具进行对比，如果不符合，则会发出需要换刀的指令，直到最终选择出所需要的刀具。具体的控制过程是，首先要接入PLC输入端的软开关，使得电机旋转到相应的位置，然后选刀、换刀，此时电机反转，等到刀架落下之后再将其压紧；换刀结束之后系统会发出信号，说明可以继续开始生产。

3.3 M功能

M功能指的是对系统进行启动和停止的功能，当可编程控制器接收到机床系统传送出的M指令之后，PLC会对这个指令进行编译，根据编译的结果执行相应的操作。PLC的辅助性功能会因为数控机床的类别不同而有一定差异，尽管数控机床的种类繁多，但是所有的辅助性功能基本相同，比如程序运行、停止、换刀等过程中，功能指令相同。

3.4 S功能

S功能指的是对数控机床的主轴进行控制，其控制的方法主要有2类，分别是代码控制法和直接指定法。前者指的是在S的后面有2个不同的数字，这2个数字代表的是抓后转速序列的序号，直接制定法指的是直接显示数控机床主轴转速的大小。在PLC应用过程中，可以将数控机床主轴运行过程中的情况清晰地显示出来，并且直观地展示出运行过程中各种参数的变化情况，对运行过程进行监控，防止出现异常情况。

4 结语

PLC的可靠性、稳定性、灵活性等都比较强，在工业控制系统中的应用十分广泛。在数控机床生产过程中，PLC的应用可以提高机床的自动化控制水平，实现对数控机床生产过程中的各个环节的有效控制，例如对程序进行启动、停止，在生产过程中自动换刀，对生产过程中的各种故障进行自动诊断和处理等，都可以通过PLC技术的应用得以实现。