1 數控機床使用的PLC簡介

　　目前，可編程控制器PLC廣泛應用于數控機床等工業控制中。數控機床的控制部分可分為數字控制和順序控制兩部分，數字控制部分包括對各坐標軸位置的連續控制，而順序控制包括對主袖正反轉和啟動婷止、換刀、卡盤夾緊和松開、冷卻、尾架、排屑等輔助動作的控制現代數控機床采用PLC代普繼電器控制來完成邏輯控制，是數控機床結構更緊湊，功能更豐富，相應速度和可靠性大大提離。

　　PLC是一種數字運送操作的電子系統，專為工業環境下應用而設計。它采用了可編程的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各類機械的生產過程。

　　1.1 類型介紹

　　數控機慶使用的PLC可分兩類吼一類是專門實現數控機床順序控制而制造的專用型PLC，它包含在CNC中。如圖1所示。

　　PLC與CNC裝置之間的信號傳送在內部即可實現，PLC與機慶側通過CIV C輸入輸出電話實現信號傳送。

　　另一類是通用型的PLC,它不是專門為哪一中機器設計的，可廣泛使用在各種型號中。它具有完備的硬件和軟件，獨立完成CNC系統所要求的控制任務，如圖2所示。

　　1.2 PLC的作用

　　PLC的作用包括接收CNC發送過來的M、S、T信息、手動啟動方式信息、各種使能信息等，向CNC發送M, 5, T功能的應答信息和各坐標軸對應的機床參考點信息等。具體來說，有以下作用:①向機床發送控制信息，主要是控制機床的執行元件，如繼電器等:②接收來自機床的信息，主要是機床操作面板輸入信息和其上各種開關、按鈕等信息，如機床啟動、停止、主軸正轉反轉停止、主軸狀態監視信號和伺服系統運行準備信號等。

　　1.3 PLC的指令系統

　　PLC中的用戶程序是由用戶根據PLC提供的編程指令進行編制的。目前國際上生產PLC的各家公司都配有自己的編程語言，它們各自獨立，互補相容。常用的編程語言主要有梯形圖語言、指令語言、系統流程圖三種。

2 PLC的工作過程

　　在介紹數控機床中P1}C設計之前，需要先解釋一下PLC的工作過程:PLC的工作過程即是CPU對用戶程序循環掃描并順序執
行的過程。對用戶程序的執行主要按三個階段進行。

　　輸入采樣:以掃描方式順序讀入所有輸入信號的狀態，并將此狀態存入輸入映象寄存器中。在程序執行階段和愉出刷新階段中，愉入映象寄存器中的內容不會隨著時間信號變化而變化。

　　程序執行階段:程序執行按從上到下，從左到右的順序對每條指令進行掃描，并從輸入映象寄存器中和輸出映象寄存器中讀取有關數據，然后進行相應的計算，然后將運算結果保存起來。

　　輸出刷新:這是指在所有指令都已經執行完畢后，輸出映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態，驅動外部負載。

3 PLC與數控系統及數控機床間的信息交換

　　相對于PLC,機床和NC就是外部。PLC與機床以及NC之間的信息交換，對于PLC:的功能發揮，是非常重要的。PLC與外部的信息交換，通常有四個部分:

　　機床側至PLC機床側的開關量信號通過f力單元接口輸入到PLC中，除極少數信號外，絕大多數信號的含義及所配置的輸入她址，均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數控機床生產廠家可以方便的根據機床的功能和配置，對PLC程序和她址分配進行修改。

　　PLC至機床:PLC的控制信號通過PLC的輸出接口送到機床所有輸出信號的含義和輸出地址也是由PLC程序編制者或者是使用者自行定義。
 
　　NC至PLC: CNC至PLC、CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號含義和地址開關量地址或寄存器她址)均由CNC廠家確定,PLC編程者只可使用不可改變和增刪。如數控指令的M, S T功能，通過CNC譯碼后直接送入PLC相應的寄存器中。

　　PLC至CNC、PLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成撕有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。

4 PLC程序設計

　　一般，數控設備所愉入或輸出的點數大多在128點以下，少數復雜設備在128點以上，故以采用小型的PLC為主。而大型數控機床、柔性制造單元PMC,柔性制造系統PMS需要采用中型或大型PLC:從存儲容量看，一般中、小型車床選用PLC的容量為1000---1500步，中小型加工中心選用的容量為1500--2000步。這里以內裝型PLC的設計為例，介紹整個設計方法和過程。

　　4.1 確定PLC型號及其硬件配置

　　在確定PLC型號時，需要對如下的三點進行正確的預測或估算，①對輸入輸出點數進行估算，輸入點事于機床被控對象有關的操作按鈕、開關、繼電器和接觸器觸電等連接的輸入信號接口，以及由機床直接連到NC的輸入信號接口，輸出點包括向機床的繼電器、指示燈燈輸出信號的接口:②確定用戶存儲容量，程序規模隨機床的復雜程度變化，設計者要根據具體任務對程序規模作出估算，并據此確定合理的存儲容量;③考慮所選PLC的處理時間、指令功能、定時器、計數器、內部繼電器的技術規格、數量等指標也應對能否滿足功能要求作出估計。

　　4.2 制作信號接口技術文件

　　需要繪制的圖表包括愉入輸出信號電路原理圖、地址表和PLC數據表。其中輸入輸出信號電路原理圖應按俺氣制圖國家標注GB9888-16988-86繪制，圖中內容主要有輸入信號有關的器件名稱位置、偷出信號執行元件名稱位置、輸入和輸出信號插座和插腳編號或連接端子編號、輸入輸出信號的接線和工作電源。

　　4.3 繪制梯形圖

　設計者在明確控制要求和深入分析機床工作原理和動作順序后，運用梯形圖的邏輯設計法規則或順序控制設計法進行邏輯控制程序的設計，這種設計可以從手工繪制梯形圖開始。手工繪制的梯形圖可先轉換成指令表的形式，再經編程器寫入PLC

　　4.4 程序調試

　　調試方法包括仿真調試和聯機調試兩種。仿真調試，也稱模擬調試，是指在實驗室條件下，采用特制的仿真設備”代替機床與CNC,而與PIE和PLC編程器連接起來，對順序程岸進行的調試。仿真調試是聯機調試的一個重要步驟，它可以解決諸如機沫控制面板控制、工作臺運行、工件裝夾、主軸起停、刀庫手動和自動找刀、機械手換刀、工作臺分度及各機械動作和控制邏輯的互鎖關系等各種功能的校驗，并進行分步動作和循環動作的運行調試，以確保順序程序控制原理的正確性。聯機調試是把機床、CNC裝置包括PLC和編程器連接起來進行的整機機電運行調試。聯機調試工作在車間現場由具有機電專業知識的多名工程技術人員協同進行。聯機調試時，必須預先確定調試項目及其試驗方法，并按先易后難，邏輯動作的先后、安全第一的原則，遂項進行調試試驗。

　　4.5 數控加工代碼的實現方法

　　數控程序己經有ISO標注，可以分為準備G指令、輔助M指令、刀具T指令執、主軸S指令、進給F指令籌功能二準備功能G指令主要要規定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐標平面、刀具補償、坐標偏置等多種加工操作:輔助功能M指令主要控制機床強電部分，包括主軸換向、冷卻液開關，夾具的夾緊松開等:T指令與刀具的選擇和補償有關;日指令指定主軸轉速.F指令指定加工時的進給速度。

5 結束語

　　隨著數控技術的發展，可編程控制器的設備已由單機擴展到CMS現代集成制造系統塔設備。PLC已其較好的邏輯處理功能，在工業控制領域必將獲得更大的應用空間