引言
在數(shù)控機(jī)床中，控制系統(tǒng)除了對(duì)各坐標(biāo)軸的位置進(jìn)行連續(xù)控制外，還需要對(duì)諸如主軸的啟停、換向，刀具的更換、工件夾緊松開(kāi)、液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行控制。目前PLC技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床得到了廣泛發(fā)展。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用PLC用來(lái)接收CNC發(fā)送來(lái)的M、S、T信息、手動(dòng)／自動(dòng)方式信息、各種使能信息等，PLC向CNC發(fā)送M，S、T功能的應(yīng)答信息和各坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的機(jī)床參考點(diǎn)信息等，同時(shí)PLC還向機(jī)床發(fā)送控制信息，以控制機(jī)床的執(zhí)行元件，如電磁鐵、接觸器、繼電器以及各種狀態(tài)指示和故障報(bào)警等，接收主要來(lái)自機(jī)床操作面板輸入信息和各種開(kāi)關(guān)、按鈕等信息，如機(jī)床啟動(dòng)／停止、主軸正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)／停止、切削液開(kāi)／關(guān)、主軸狀態(tài)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備信號(hào)等。
一 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)
PLC采用“順序控制”方法。“順序控制”的信息主要是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)該類信號(hào)的控制任務(wù)可以由獨(dú)立或內(nèi)裝式的PLC(可編程控制器)來(lái)完成，它是一種專用于數(shù)控機(jī)床的可編程序控制器，它的優(yōu)點(diǎn)是控制功能強(qiáng)大、快速響應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠穩(wěn)定。圖1為PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
圖1 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
二 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用PLC的分類
數(shù)控機(jī)床用PLC可分為兩大類，一類為內(nèi)裝PLC(Bunt—in Type)，另一類為外置或稱獨(dú)立型PLC(Stand-alone Type)。目前，大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)均可選擇內(nèi)裝式PLC。內(nèi)裝式PLC與CNC之間的信息交換是通過(guò)公共RAM區(qū)完成的。因此內(nèi)裝PLC與CNC之間無(wú)連線，信息交換量大，安裝調(diào)試更加方便，且結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好。內(nèi)裝式PLC與MT(機(jī)床側(cè))通過(guò)CNC輸入／輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送，如圖2所示。
圖2內(nèi)裝型PLC與CNC和MT(機(jī)床傭)的接口
獨(dú)立型PLC在CNC外部，自身具有完備的軟硬件功能，與內(nèi)裝型PLC相比，獨(dú)立型PLC功能更強(qiáng)，但一般需要配置單獨(dú)的編程設(shè)備。
三 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用PLC與外部信息交換
PLC，CNC和機(jī)床三者之間信息交換包括4個(gè)部分。
1 機(jī)床至PLC
機(jī)床側(cè)的信號(hào)通過(guò)I／O單元接口輸入到PLC，輸入的地址由PLC程序編制人員自行定義。當(dāng)然要根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定。
2 PLC至機(jī)床
根據(jù)機(jī)床的配置，以及所需要完成的控制功能，PLC將控制信號(hào)輸送至機(jī)床側(cè)。輸出信號(hào)的地址也是由程序編制人員自行定義。
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的信號(hào)含義和地址(開(kāi)關(guān)量地址或寄存器地址)均由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。如數(shù)控指令的M，S、T功能，通過(guò)CNC譯碼后直接送入PLC相應(yīng)的寄存器中。
4 PLC至CNC
PLC送至CNC的信息也由開(kāi)關(guān)量信號(hào)或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信號(hào)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。
如圖3所示為內(nèi)裝式PLC輸入／輸出信息框圖。
圖5內(nèi)裝式PLc輸入／輸出信急框圖
要充分利用PLC的控制功能，使PLC和CNC更方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳送交換。首先要了解數(shù)控機(jī)床中PLC的相關(guān)信息，如Fanuc系統(tǒng)PLC輸入輸出端口符號(hào)的含義。X表示機(jī)床向PLC輸入的信號(hào)；Y表示PLC向機(jī)床的輸出信號(hào)I G表示PLC向CNC的輸出信號(hào)I F表示CNC向PLC的輸入信號(hào)。
四 PLC梯形圖方法編程在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)例
數(shù)控機(jī)床中的PLC具有顯示和檢測(cè)功能，PLC梯形圖具有非常廣泛的用途。它可以傳遞機(jī)床工作狀態(tài)，坐標(biāo)位置、刀具管理數(shù)據(jù)，機(jī)床參數(shù)等各種信息，可以直接將機(jī)床的接口、內(nèi)部繼電器，定時(shí)器等的狀態(tài)信息直觀地顯示出來(lái)，還可以利用PLC梯形圖反映的控制邏輯，跟蹤外圍設(shè)施出現(xiàn)故障的原因，利用梯形圖的監(jiān)控功能，觀察相關(guān)信號(hào)是否處于正確的狀態(tài)。如果有節(jié)點(diǎn)處于不正確的狀態(tài)。可依據(jù)梯形圖向前向后追蹤，查找引起節(jié)點(diǎn)狀態(tài)錯(cuò)誤的原因。
以Fanuc Oi系列數(shù)控系統(tǒng)為例，進(jìn)入PLC梯形圖界面方式為按下【SYSTEM】鍵，再按【PMC】軟鍵，隨后選擇【PMCLAD】，即可進(jìn)入PLC動(dòng)態(tài)顯示的梯形圖程序畫(huà)面。若需要對(duì)程序進(jìn)行檢索，可以按下檢索信號(hào)【SEARCH】軟鍵，并結(jié)合翻頁(yè)軟鍵或方向鍵進(jìn)行所需信號(hào)的檢索。圖4為Fanuc oi系列數(shù)控系統(tǒng)PLC梯形圖畫(huà)面。
圖4 FANUC 0I系列數(shù)控系統(tǒng)PLC梯形圖畫(huà)面
五 結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等于一身的機(jī)電一體化產(chǎn)物，作為數(shù)控機(jī)床核心的控制系統(tǒng)直接關(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行，利用數(shù)控機(jī)床PLC的強(qiáng)大功能。可以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的作用，還可以為數(shù)控機(jī)床故障診斷及故障維修帶來(lái)極大的方便。
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本文標(biāo)題：淺談PLC在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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