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1、- 1 -PLC 在数控技术中的应用在数控技术中的应用系 别： 机电系 专 业： 数控设备应用与维护 姓 名： 李帅杰 学 号： 10119029 指导教师： 曹 智 军 日 期： 2012 年 11 月 - 2 -PLC 在数控技术中的应用在数控技术中的应用李帅杰摘要：本文介绍了现今数控机床中 PLC 所起的作用、应用形式、信息交换方式及其控制功能.关键词：NC；PLC；数控机床第一节、 PLC基本概念可编程控制器(Programmable Logic Controller，简称PC)与个人计算机的PC相区别，用PLC表示国际电工委员会在1987年可编程逻辑控制器标准草案中的定义是：可编程逻
2、辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式的输入/输出，控制各种类型的机械或生产过程，可编程逻辑控制器及其外围设备，都按易于工业系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则设计.PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统PLC用于通用设备的自动控制PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制，称为可编程程序机床控制器
3、因此，在很多数控系统中将其称之为PMC(Programmable machine tool controller).第二节、 PLC与NC的关系数控系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作- 3 -用范围是不相同的可以这样来划分NC和PLC的作用范围：实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制这个任务是由NC来完成；机床辅助设备的控制是由PLC来完成它是在数控机床运行过程中，根据CNC内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行控制在数控机床中这两种控制任务，是密不可分的，它们按照上面的原
4、则进行了分工，同时也按照一定的方式进行连接NC和PLC的接口方式遵循国际标准“ISSO 43361981(E)机床数字控制数控装置和数控机床电气设备之间的接口规范”的规定，接口分为四种类型：与驱动命令有关的连接电路；数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路；电源及保护电路；通断信号及代码信号连接电路；从接口分类的标准来看，第一类、第二类连接电路传送的是数控装置与伺服单元、伺服电机、位置检测以及数据检测装置之间控制信息第三类是由数控机床强电电路中的电源控制电路构成通常由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、继电器、接触器等等构成为其他电机、电磁阀、电磁铁等执行元件供电这些相对于数控系统
5、来讲，属于强电回路这些强电回路是不能够和控制系统的弱电回路直接相连接的，只能够通过中间继电器等电子元器件转换成直流低压下工作的开关信号，才能够- 4 -成为PLC或继电器逻辑控制电路的可接受的电信号反之，PLC或继电器逻辑控制来的控制信号，也必须经过中间继电器或转换电路变成能连接到强电线路的信号，再由强电回路驱动执行元件工作第四类信号是数控装置向外部传送的输入输出控制信号第三节、 PLC在数控机床中的应用形式PLC在数控机床中应用，通常有两种形式：一种称为内装式；一种称为独立式内装式PLC也称集成式PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将NC和PLC结合起来考虑，NC和PLC之间的信号传
6、递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的交换速度和较宽的信息通道它们可以共用一个CPU也可以是单独的CPU独立式PLC也称外装式PLC，它独立于NC装置，具有独立完成控制功能的PLC在采用这种应用方式，可根据用户自己的特点，选用不同专业PLC厂商的产品，并且可以更为方便的对控制规模进行调整第四节、 PLC、CNC及数控机床间的信息交换PLC、CNC和机床三者之间信息交换包括4个部分。4.1 机床至PLC.机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC,输入的地址由PLC程序编制人员自行定义。当然要根据相关规范确定。4.2 PLC至机床.根据机床的配置,以及所需要完成的控制功能, PLC将控制信号
7、输送至机床侧。输出信号的地址也是由程序编制人员自行定义。- 5 -4.3 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的信号含义和地址(开关量地址或寄存器地址)均由CNC厂家确定, PLC编程者只可使用,不可改变和增删。如数控指令的M、S、T功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。4.4 PLC至CNC.PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成,所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定, PLC编程者只可使用,不可改变和增删。第五节、 PLC在数控机床中的控制功能5.1 操作面板的控制操作面板分为系统操作面板和机
8、床操作面板系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控机床的运行机床操作面板控制信号，直接进入PLC，控制机床的运行5.2 机床外部开关输入信号将机床侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算这些开关信号，包括很多检测元件信号(如：行程开关、接近开关、模式选择开关等等)5.3 输出信号控制.PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象5.4 功能实现系统送出T指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号5.5 M功能实现系统送出M指令给PLC，经过
9、译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等M指令完成，系统发出完成信号- 6 -第六节、 PLC与数控机床外围电路的关系6.1 PLC对外围电路的控制数控机床是通过PLC对机床的辅助设备进行控制来实现对辅助设备的控制的PLC接受NC的控制信号以及外部反馈信号，经过逻辑运算、处理将结果以信号的形式输出输出信号从PLC的输出模块输出，有些信号经过中间继电器控制接触器然后控制具体的执行机构动作有些信号不需要通过中间环节的处理直接用于控制外部设施PLC对外围设备的控制，不仅仅是要输出信号控制设备、设施的动作，还要接受外部反馈信号，以监控这些设备设施的状态在数控机床中用于检测机床状态的设备或元件主
10、要有：温度传感器、震动传感器、行程开关、接近开关等等这些检测信号有些是可以直接输入到PLC的端口，有些必须要经过一些中间环节才能够输入到PLC的输入端口无论是输入还是输出，PLC都必须要通过外围电路才能够控制机床的辅助设施的动作在PLC和外围电路的关系中，最重要的一点就是外部信号和PLC内部信号处理的对应这种对应关系就是地址分配，就是将每一个PLC的中地址和外围电路每一路信号相对应这个工作是在机床生产过程中，编制和该机床相对应的PLC程序时，由PLC程序编制工程师定义的当然做这样的定义必须遵循必要的规则，以使PLC程序符合系统的要求6.2 PLC输出信号控制相关的执行元件在数控机床中，不仅仅是
11、输入信号和外部电路涉及到对应关系，输出信号和外围控制电路以及要驱动的设备之间也存在作相应的对应关系在设计PLC的程序时，必须要考虑数控机床会用到哪些设备，哪些设备是可以- 7 -有PLC直接驱动的，哪些设备必须经过继电器、接触器等中间环节才能够驱动，以及这些设备的控制信号通过哪个地址号输出在使用数控机床过程中，我们可以通过阅读电气手册熟悉机床设施的控制运行方式，方便的维护机床结束语综上所述，PLC用于通用设备的自动控制，称为可编程控制器在数控机床中PLC主要用于数控机床的外围辅助电气的控制，与NC共同组成数控系统，两者的作用范围不同，但必须相互协作PLC既要与NC进行信息交换又要与机床侧进行信息交换，同时起着对外部电路和外接设备的控制作用(包括人机界面)，如果说NC是数控机床的大脑，PLC则相当于数控机床的神经中枢，所以PLC在数控机床中占有重要地位，弄清数控机床与PLC的关系是学好数控设备故障诊断与维修的必要基础知识参考文献1周 荃.浅谈PLC在数控机床控制系统中的应用2李叶龙.数控机床与PLC的关系.20093于滨维浅谈可缟程序控制器的使用1黑龙江电子技术4刘永久数控机床故障诊断与维修技术M】 北京：机械工业出版社.2009
