PLC在数控机床控制系统的应用.docx

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1、PLC在数控机床控制系统的应用摘要：PLC是特地应用于工业环境设计的电子数字计算系统操作，并在设计和制造过程中实行了多层次的软硬件抗干扰措施。简述了嵌入式PLC应用技术，分析了数控机床的信息交换内容，介绍了PLC的故障检测功能，并讨论了PLC在数控机床故障处理中的应用状况，以期为相关从业人员提供参考。关键词：PLC；数控机床；电气掌握系统；应用现代系统基本上是集数控机床数控技术、PLC、电气掌握技术于一体的机电设备。在数控机床中，掌握系统除了对每个轴的位置进行连续掌握外，还需要对主轴的启动，以及停车、换向、换刀、松开工件夹紧、液压、冷却、润滑系统操作等进行掌握。前者采纳“数字掌握，如x、y、z

2、轴运动距离的每个轴插补1；后者采纳“顺序掌握的方法对内部数控机床和机床进行限位开关、掌握开关、传感器、按钮、继电器等信号状态条件和根据预定的规律顺序，对主轴、刀库和换刀机器人、工件夹紧释放、托盘、空气液压系统、润滑系统等帮助冷却掌握动作。“可编程序掌握器的信息主要是开关信号，该类数控任务的信号可以独立或内置在PLC可编程序掌握器中完成，是一种专用的可编程序数控机床掌握器，具有掌握功能强大、响应快、结构紧凑、可靠稳定等优点。PLC采纳软件实现用户掌握规律，更加简单加载机器内部或电气箱，便于实现机电一体化操作，实现冗杂的掌握规律和操控数控机床2。1嵌入式PLC应用技术简介1.1嵌入式PLC技术的优

3、势嵌入式软PLC技术是嵌入式系统与软PLC技术的完善结合，分别继承了软PLC技术和嵌入式系统的优势，避开了传统PLC大容量、价格高的缺点。其不仅保证了系统的兼容性和实时性，还保证了数控机床掌握系统的速度和可靠性，有效地实现了机器轨迹自动掌握和开关量规律掌握，提高了数控系统的整体性能。其具体优点是：嵌入式软PLC系统指令集比传统PLC指令集更丰富，可以方便用户编写工业掌握程序；嵌入式软PLC系统具有开放式硬件系统结构，用户可以自由选择硬件以满足掌握系统的要求；嵌入式软PLC技术基于IEC61131-13标准语言，编程方便，大大缩短了产品开发周期，调试维护更方便。1.2嵌入式PLC技术的架构数控机

4、床中的PLC有两种形式，分别是内置式和独立式。内置式PLC属于数控设备，PLC与数控设备之间的信号传输到数控设备上。PLC和CNC机床之间通过CNC输入/输出接口电路进行信号传输；独立式PLC也称为外部或通用PLC。在数控机床上，独立式PLC独立于数控装置，具有硬件结构和软件功能，可以独立完成掌握。数控机床在PLC系统的设计和数控系统的设计是密不行分的，机床数控系统一般是采纳或提供PLC的功能。数控机床采纳多种开关掌握机床的运动，包括掌握开关、跳闸开关、闭合开关、压力开关、温度开关等，通过各种开关信号传给PLC，并经PLC规律操作后掌握信号输出到对象。PLC通过继电器、接触器输出信号，液压或气

5、动电磁阀掌握刀库机械手、旋转中心工作台等。PLC收集各种故障信号，将警告标志放在适当的位置，由CNC系统发出报警或报警文本信号。PLC是通过数控系统CNC与机床MT之间的通信，即PLC与CNC、PLC与MT之间的信息交换，实现开关掌握的数控机床MT3。其架构如下页图1所示。2数控机床的信息交换数控机床的信息交换如下页图2所示，主要包括以下四个部分。2.1MT至PLC的转换部分主要是各种开关、按钮和机器操作员面板上的信息，包括机器启停、工作方式、速度、主轴正反转和停止切削液、开闭、卡盘和松开、各坐标点掌握、ATC指令、行程限制、主轴伺服爱护监控信号等。开关信号机一侧可通过PLC输入界面的开关进入

6、PLC，图2中的X信号除少量信号外，绝大多数信号的含义和PLC占用的地址可由PLC程序设计来确定4。2.2PLC至MT的转换部分PLC以机床信号掌握机床执行机构，如电磁阀、继电器、接触器，并确保机床各运动部件的信号和故障指示器等。信号PLC掌握机器是通过PLC开关输出接口传送到MT，图2中的Y信号通过全部开关输出信号和PLC地址的进行占用，可以通过PLC程序设计来定义。2.3CNC至PLC的转换部分主要是指函数代码m、s、t、f等5，其中s功能通过PLC转换输出主轴的速度掌握指令实现；t功能通过PLC刀具库实现管理，用于自动换刀；m功能依靠m代码掌握主轴、倒车或停车、主轴齿轮箱速度的换档、切削

7、液的开合、卡盘夹紧、松开换刀机械手和加工中心刀具等动作实现；f功能完成输出轴的进给速度，由PLC伺服系统掌握。数控到PLC的信息是可用的对于数控侧，通过开关作输出信号，也可以直接交付给PLC寄存器，F信号在图2中全部显示对数控系统PLC信号的含义和地址开关地址和寄存器地址已由数掌握造商确定，PLC程序员可以使用，但不能更改或删除。2.4PLC至CNC的转换部分PLC到CNC的信息主要是m、s、t、f功能响应信号和轴的参考信号，机床运动部件状态和故障信息。PLC由数控信息完成切换输入信号，G信号在图2中代表全部PLC到数控信号的含义和地址切换地址和寄存器地址都已由数掌握造商确定，PLC程序员可以

8、使用，但不能更改或删除。数控机床与PLC功能之间的信息交换方式各不相同，但其最基本的功能是CNC将需要实现的m、s、t、f函数代码发送给PLC，然后PLC掌握完成相应的动作，PLC信号流程图如图3所示。3PLC的故障检测功能由于PLC具有较高的可靠性，因此PLC掌握系统中的大部分故障并非来自PLC本身，而是由外部元件的故障引起的。一旦系统检测到部件故障，不仅具有声光报警功能，而且可以马上显示故障代码，使用户能够快速推断故障缘由。PLC程序不仅可以检测每一个故障，并且显示自动推断最关键的初始故障。下页图4是一个以3个故障检测为例的梯形图。该程序由3个故障检测器组成，分别是R500.0、R510.

9、0、R520.0；3个初始故障检测器分别是R500.2、R510.2、R520.2；F149.1是一个系统复位信号。初始状态，无报警，故障检测为“0，复位信号F149.1为“0。4PLC在数控机床故障处理中的应用PLC故障检测机制是通过运行机床制造商特定的PLC预备，依据各种输入输出规律状态来确定是否检测到故障，在报警信息上显示。通过分析PLC的梯形故障诊断，利用数控系统梯形图显示机外部程序员或在线跟踪梯形运行，可以提高故障诊断的速度和精确性。数控机床采纳PLC故障诊断的方法和程序如下：通过PLC接入机器提供故障排除手册，找到相应的PLC程序模块号如PB、FB、SB等和相应的报警点如输入、输出

10、、标志、定时器等。该数字或查找报警模块提供了查找PLC程序的工具，查找块和全部影响报警块信号状态的点。通过选择诊断功能的操作，可以读取实时操作所需数量的信号状态。然后将实时状态与标准状态进行比较，假如点不同，则进行失败点的搜寻。通过与故障部件对应的电路图找出故障点，调整或更换故障部件，以排除故障。5结语随着自动化技术的进展，PLC的结构和性能也在不断改良，使用范围快速扩大。从整体结构到小型模块化结构的进展，增加了PLC配置的敏捷性，使得PLC的计算、数据处理、图形显示、网络通信等功能大大增添，PLC编程和编程工具也在不断向标准化和高级化方向进展，因此也可以更广泛地应用于数控机床，使掌握中心的掌

11、握更加敏捷和可靠。参考文献1赵清亮，郭兵.微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术J.机械工程学报，2022，4721：177-185.2杨辉，张彬，张利鹏.微结构功能外表的应用及制造J.航空精密制造技术，20225：1-6；19.3毕果，孙郅佶.超精亲密削加工外表粗糙度影响因素的试验J.光学精密工程，2022，2310：266-271.4周济.智能制造“中国制造2025的主攻方向J.中国机械工程，2022，2617：2273-2284.5蔡锐龙，李晓栋，钱思思.国内外数控系统技术讨论现状与进展趋势J.机械科学与技术，2022，354：493-500. 李昊 单位：山西大学电力与建筑学院本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页