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分析PLC在数控机床控制系统中的应用

来源:用户上传      作者:李海兵

  摘   要:本文围绕PLC在数控机床控制系统中的应用展开讨论,指出PLC是目前高性能数控机床不可缺少的控制装置,详细分析了可编程序控制器PLC在数控机床中的应用方式及其特点,还有PLC在数控机床中的作用及与各种装置的连接方法,为提升数控机床的生产效率,以及保持机床安全稳定的运行状态提供参考依据。
  关键词:PLC  数控机床  控制系统  应用
  中图分类号:TG659                                 文献标识码:A                        文章编号:1674-098X(2020)01(a)-0102-02
  人们生活水平不断提高,日常生活和工作中使用的机电产品不断增多,从而促进数控机床技术不断发展。以PLC可编程控制技术为例,将PLC控制器配置在机床设备内,既能提升机床设备的安全性和稳定性,还能优化原有的系统,使设备结构保持在良好的运行状态。
  1  数控机床与PLC的概述
  1.1 数控机床的组成
  数控机床是在自动化控制系统操作下,以逻辑的方式制定操作程序,并将设定的程序以译码的方式发出指令,从而控制数控设备内生产装置。在数控机床中,由以下装置组成:(1)输入输出设备;(2)伺服单元;(3)机床本体;(4)CNC单元;(5)驱动装置;(6)可编程控制器PLC;(7)电气控制装置;(8)辅助装置;(9)測量装置。
  1.2 PLC的技术特点
  可编程控制器PLC,在控制器内会配置程序存储装置,在存储装置内会对不同的数据进行计算,以此确定数据发出的顺序、时间以及操作方式等,使操作人员根据指令进行产品生产。PLC具有的技术特点,主要体现在以下四点:第一,系统构造相对简单,出现故障等问题时,工作人员可及时维护和改造;第二,具有较高的安全性和稳定性,在特殊环境中,PLC具有良好的抗干扰能力,避免设备运行时出现问题;第三,PLC具有良好的可适应性,配置在不同类型的数控机床内,通过对PLC的系统的改造,即可满足相应的生产要求;第四,在数控机床内,PLC只需较小的空间,并且消耗能量较少。
  1.3 PLC的工作原理
  PLC在工作过程中,控制器内的CPU会重复进行输入采样、程序执行以及输出刷新三个阶段的操作。
  1.3.1 输入采样阶段
  进入到输入采样阶段时,PLC系统会对输入端子进行分析,根据分析结果将不同的输入指令存储在指定的映像寄存器内。进入到输入映像寄存器内,该装置会重复刷新,完成刷新后发出执行指令。在执行指令状态下,外界条件会隔绝寄存器,即便接收不同的输入信号,寄存器存储的输入信号不会发生变化。
  1.3.2 程序执行阶段
  进入到程序执行阶段,形成的PLC梯形图程序,按照先左后右、先上后下的原则,对程序内的指令进行充分的扫描。完成扫描后,指令发出时会进入到对应的程序内。
  1.3.3 输出刷新阶段
  将系统运行时使用到的指令完成执行要求过程中,会进入到输出刷新阶段。此时在设备中的元件映像寄存设备,进入到输出刷新阶段,此时指令会存储在输出锁存器内,应在特定的方式中,输出到驱动荷载装置内。
  2  PLC在数控机床控制系统中的应用
  2.1 PLC与数控系统及数控机床间的信息交换
  在进行信息交换时,数控机床内部配置的可编程控制器PLC,通过信息交换连接渠道,将外部信息、CNC以及数控机床内其它信息建立连接关系,通常情况下,数据信息在交换过程中,按照四个阶段进行:一是机床到PLC;二是PLC到机床;三时CNC到PLC;四是PLC到CNC。
  2.1.1 机床至PLC
  机床发出单侧信号时,数据信号由I/O输入接口进入到PLC控制器内,此时PLC可编程控制器,会对输入地址进行调整,并根据相关要求,将调整后的地址发送到下一阶段。
  2.1.2 PLC至机床
  对机床配置的装置可知,为保证控制功能充分发挥其性能,在机床单侧的输送信号传输过程中,PLC将输出信号接收到控制器内,并将输出信号的地址,通过工作人员重新编程,保证编程内容可以完成相关指令的操作。
  2.1.3 CNC至PLC
  PLC可编程控制器接收CNC信息时,会将CNC产生的信息存储在控制器内。此时CNC发出的信号,包括开关量地址、寄存器地质等,都由CNC厂家制定完成。借助PLC控制器,发送CNC信息至指定位置,期间无法对信息进行修改。在数控指令发出过程中,数控技术具有的功能,包括M、S、T等,都会在CNC译码翻译后,进入到PLC寄存器内。
  2.1.4 PLC至CNC
  将PLC编程的信息发送至CNC过程中,产生的信息开关信号,会在寄存器内编制完成,此时PLC信号地址,会按照厂家确定的CNC标准完成,在CNC信息发送过程中,通常无法对信息内容进行修改。
  2.2 数控加工代码的实现方法
  现阶段数控技术含有多种指令内容,包括准备指令、辅助指令、刀具指令、主轴指令、进给指令等,并且都是按照ISO标准制定的。以主轴指令为例,在该指令控制下,会将主轴的速度保持在合理的范围内,同时按照S2位代码以及54位代码,对发出的指令进行重新编制。在编制过程中,将S2位代码编程内,S代码和2位十进制数,代表主轴的转速,通常分为十个等级,由低到高速度不断提升。   在上级速度提升过程中,若上升速度超过12%,主轴的转速上限和下限,产生的等比关系会发生变化。按照S2位代码为例,主轴转速结合对应表,将形成的S2位代码进行重新的译制,从而建立起全新的处理框图。在框图内S代码在转换过程中,数据与代码按照S2位代码主轴速度,以二进制数方式表达出来,同时在上限和下限状态下,形成的数字量D/A通过计算后,得出的直流电压数值,分别控制在0~10V、0~5V以及-10~10V范围内。在上述电压控制范围内,主轴伺服系统以及主轴变频器,会形成持续稳定的旋转速度。
  2.3 PLC在数控机床中的控制功能
  操作面板控制功能,是由操作面板中,操作面板和机床操作面板组成控制系统。在系统工作过程中,系统会发出控制信号,此时产生的信号会由NC接收,在NC内通过转换后进入到PLC可控制编程器,以此将发出的指令传输至机床,使机床在指令下开始工作。在机床产生的控制信号,会由PLC接收,接收信号后会下达机床运行的指令,使机床进入运行状态。
  机床外部开关输入信号功能,在机床单侧产生的开关信号,传输至PLC控制器内,在控制器内通过计算形成正确的指令关系,以便开关信号在传输过程中,可以将开光控制在不同的运行状态,包括行程状态、接近状态以及模式选择状态等,从而在指定的信号控制状态下,有助于机床正常地完成生产任务。
  2.4 相关程序设计与操作
  进入到PLC程序输入程序设计和操作过程中,以伺服电机工作方式为例,系统发出指令脉冲后,通过伺服放大线路、伺服电机等装置,直至运行至工作台,然后在检测器对指令脉冲进行检测后,将脉冲信号反馈给起始点。在此过程中,要求設计的程序具有较快的执行速度,才能保证每个环节指令都能发挥控制作用。
  3  结语
  综上所述,在数控技术发展过程中,将PLC技术融入其中,既能通过逻辑意识对发出的指令进行编程,同时还能提升机电设备的运行效率。在优化系统功能过程中,工作人员应对PLC系统采取严格的控制措施,保证PLC系统的整体性和高效性,可以满足机械产品的生产需求,以此促进企业快速发展的同时,增强竞争能力,创造更多的经济效益。
  参考文献
  [1] 周荃.浅谈PLC在数控机床控制系统中的应用[J].山东纺织经济,2009(2):130-131.
  [2] 崔勇.PLC技术在数控机床中的应用研究[J].神州, 2017(34):208.
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