数控机床PLC 系统的设计、调试工作

张桐强

西安航天华阳机电装备有限公司 陕西西安 710100

在数控机床中应用PLC 技术可以起到很好的控制作用，特别是设计和运行模式的创新，使得数控机床自动化的功能得以充分发挥。本文以此为前提，对PLC 系统的设计与调试进行分析。

1 数控机床PLC 系统的具体应用

1.1 PLC 在数控机床电气控制方面的应用形式

PLC 在数控机床电气控制方面的应用形式大致分为两种，分别是集成式PLC 和外装PLC。集成式的PLC 就是将NC 与PLC相结合使用，因为两者的信号传输方式都是依据总控制线进行输送的，信息输送的速度特别快，两者共用同一个中心处理器，两个系统能分开进行。PLC 与NC 的结合使得数控机床电气控制系统的功能升级，优化整个电气控制系统，让电气控制系统的运行更加稳定迅速。无论采用哪种PLC 应用方式，都能让整个数控机床电气控制系统的功能更加强大，让整个数控机床的运行速度更进一步。

1.2 PLC 在数控机床电气控制中的应用促进信息的有效交流

PLC 技术具有良好的信息交换功能，在数控机床电气控制中应用PLC 技术，能有效提升信息交流的速度，实现高效率地信息交换。在进行信息数据交流时应该注意的是，对电气控制系统中的系统位置仔细分析，重视突显信息交流的功能。信息在交流过程中会存在接口，PLC 能实现编程人员的自定义需求，让其根据自己的习惯进行接口的编程，PLC 大幅度提高了数控机床电气控制中的信息传递速度。

1.3 PLC 在数控机床电气控制中的工作流程

PLC 编程控制器对数控机床电气系统主要分为三个阶段的控制，分别是输入、执行和输出。输入阶段就是PLC 编程控制器通过掌握电路的具体运行情况，进而获得数控机床运行相关的信息；在接收完信息数据后，再对数控机床发出指令，让其按照一定的操作步骤进行工作；最后将数控机床执行的各项数据进行记录。PLC编程控制器的工作流程简单高效，使得数控机床电气控制的功能加强，让数控机床的运行流程更加快捷方便。

1.4 PLC 技术在数控机床电气控制系统中的功能

PLC 技术对数控机床电气系统进行控制，使得机床在接收数据信息时，能对信息有效地分析，然后将开关的信号输入PLC 编程控制器进行数据的读取，进而发出指令等，PLC 使得数控机床的电气控制系统更加完善；PLC 能控制数控机床加工配件，使得加工配件的工艺更加精密；PLC 能有效接收信息，并对信息的传输情况进行分析，找到出现故障的环节，控制整个信息输送过程的安全；PLC 还能控制报警系统，一旦数控机床的运行发生问题，就会触动警报开关，让工作人员及时发现问题并解决[1]。

2 数控机床PLC 系统的设计

2.1 数控系统接口

数控系统接口分为：内部接口和外部接口。内部接口是数控系统应用程序之间相互通讯的通道，外部接口是数控系统与外界（如：I/O 设备、伺服系统、企业管理网等）信息传递的通道。使用符合国际标准的接口是开放式数控系统的必然要求，也是设计软PLC控制系统通讯接口考虑的一个重要方面。软PLC 系统与I/O 输入输出模块的接口属于外部接口，一般通过I/O 板卡或现场总线通信。然而使用I/O 板卡还需使用现场总线来实现远程网络通讯，这增加了通讯成本，而现场总线的国际标准又比较混乱，有ProfiBus，InterBus，CAN 总线等12 种之多，因此软PLC 系统与外部I/O 输入输出模块的接口到目前还没有一个唯一标准。SERCOS 接口是数控系统与伺服系统通信的唯一国际标准，它可实现数控应用程序与PLC I/O 和传感器之间的实时数据通信。因此在五轴数控铣床的底层通讯控制系统中，采用“SERCOS-III 接口卡+I/O 输入输出模块”对外部数据进行采集和传输，实现了软PLC 系统与I/O 输入输出模块的通讯，不仅提升了软PLC 控制系统接口的开放性，还增强了数控系统的网络通讯能力[2]。

2.2 PLCI/O 接口与主站通讯的实现

Soft SERCANS 被动式主站卡是五轴数控铣床数控装置与执行装置通讯的接口，由软件SoftSERCANS 驱动。SoftSERCANS提供了与应用程序通讯的动态链接库（Dynamic Link Library，DLL），数控应用程序调用该动态链接库中函数对SoftSERCANS通讯卡进行操作，完成主从站的数据交换。

I/O 接口模块是软PLC 系统的一个独立线程，它利用SoftSERCANS 提供的DLL 函数实现软PLC 与外部I/O 输入输出模块的实时数据交换。首先软PLC 任务管理模块唤醒I/O 读写任务线程，调用函数S oftS ercansInitialObj ect（）初始化主站；接着判断SoftSERCANS 通讯卡的状态，若完成参数初始化则转入CP2阶段设置主站的通讯系统参数，如：配置MDT，AT 报文中的I/O数据段、设定软PLCI/O软元件在主站双口RAM区中的映射地址等；然后转入 CP4 阶段，调用Sync Cycle Data（）函数与PLCI/O 从站进行周期性的数据和指令交换，通讯结束后，关闭MDT，AT 通讯通道，置位软PLCI/O 读写任务线程标志位，完成与外部I/O 模块的数据通讯任务。

3 数控机床PLC 系统的调试

3.1 输入的程序

依据不同的型号，PLC 拥有很多种程序的输入方法，比如，通过数控系统进行输入，在PLC 进行本地的输入，通过外部的专用编程器进行输入。

3.2 对电器的线路进行检查

一旦电气在线路上的安装出现错误，不但会对PLC 程序调试的进度产生巨大的影响，并且很有可能会对元器件造成损害。所以，进行调试之前要细心的检查系统中的电气线路，尤其是电源。

3.3 进行模拟调试

PLC 处于数控系统和机床电器两者之间，起到了承上启下的过渡作用，一旦PLC 的指令出现错误，就算电器的线路没有出现错误，也很有可能导致事故，造成设备的损坏。

3.4 进行运行的调试

接通相关功率器件的动力，比如电动机以及它的驱动器强电以及气压和液压等等，根据具体运行的要求进行调试，进行运行调试的过程中，要注意机械和电气之间的有效配合。

3.5 非常规的调试，对安全保护以及报警功能进行验证

在主轴的运行过程中，按下刀具松按钮，注意PLC 设计的相关保护的功能是不是有效。另外，在运行当中接入各个单元的报警信号，主要PLC 程序是不是可以比较正确的报警并且保护好相对应的单元。

4 结语

综上，在数控机床中，PLC 系统具有重要作用，为了提高数控机床运转的顺利，必须提高PLC 系统的可靠性，通过科学合理的设计，做好系统调试，为数控机床的正常生产活动保驾护航[3]。