可編程序控制器(PLC)主要以計算機的微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機的應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動控制技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用控制器。雖然PLC由較為復雜的微處理器組成，但在實際應(yīng)用過程中，完全不必了解微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。最初，PLC還僅是作為繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代品，而自從進入數(shù)控機床控制系統(tǒng)領(lǐng)域后，以其自身強大的抗干擾能力、自診斷功能等，提高了數(shù)控機床控制系統(tǒng)的可靠性，基本解決了普通繼電器及接觸器中常見的故障問題，經(jīng)過調(diào)試后可長期安全可靠地運行。

　　本文將對PLC的特點、基本工作過程、機床數(shù)控特點原理、在數(shù)控機床控制中的應(yīng)用等問題進行分析與闡述。

1 可編程序控制器的特點

　　(1)體積小重量輕。超小型的PLC底部尺寸<100 mm，重量<150 g，其功耗僅為數(shù)瓦。由于其體積小，很容易裝入機械中，便于機電一體化的實現(xiàn)。

　　(2)實用性普遍。PLC可適用于各種規(guī)模的電氣控制場合，除了基本的邏輯處理功能之外，當前大多PLC具有數(shù)據(jù)運算能力，并可應(yīng)用于數(shù)字控制領(lǐng)域中。近年來，PLC的功能日益完善，PLC的應(yīng)用已經(jīng)普遍到溫度控制、位置控制及CNC等多個控制領(lǐng)域。

　　(3)抗干擾能力強。由于PLC采用了現(xiàn)代化的大規(guī)模集成電路技術(shù)，在內(nèi)部電路、生產(chǎn)工藝等方面均采取先進的抗干擾處理技術(shù)，具有較高的可靠性。另外，PLC還自備硬件故障自動檢測功能，一旦出現(xiàn)故障即可發(fā)出警報。在軟件應(yīng)用中，應(yīng)用者還可編入外圍器件的自診斷故障程序，讓系統(tǒng)中出了PLC之外的電路與設(shè)備也能獲得自我保護功能。

　　(4)應(yīng)用簡單、普遍。PLC作為直接面向企業(yè)的工控設(shè)備，具有接口容易、編程語言易于被工程技術(shù)人員接受并理解等特點，尤其圖形符號及梯形圖語言、表達方式等與繼電器電路圖基本類似，只需通過PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就能熟練實現(xiàn)在電氣控制中的應(yīng)用。

　　(5)維護與改造方便。PLC通過存儲邏輯替代了接線邏輯，減少了控制設(shè)備外在的接線，極大減少了控制系統(tǒng)設(shè)計和建造的時間，為后期維護提供了方便，同時程序較易改變，可極快應(yīng)用于生產(chǎn)過程的改變。

2 可編程序控制的基本工作過程

　　PLC及相關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計原則應(yīng)滿足“與工業(yè)控制系統(tǒng)為一個整體、方便功能擴展”，所有的電氣控制系統(tǒng)的實現(xiàn)都是根據(jù)工藝要求，最終提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品品質(zhì)。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)滿足被控對象的基本要求，并對實際工作現(xiàn)場進行研究、收集資料，并實現(xiàn)設(shè)計人員與操作人員的密切配合，共同擬定可操作方案，對可能潛在的問題進行共同分析、共同解決。并在滿足各方控制要求的前提下，考慮控制系統(tǒng)的簡單性與經(jīng)濟性，方便后期的使用及維修，并確保電氣控制的安全陛、穩(wěn)定性。PLC在電氣控制中的基本工作過程為：

　　(1)現(xiàn)場信息的輸人。在系統(tǒng)軟件的控制下，按照順序?qū)斎朦c進行掃描，并讀取輸入點的狀態(tài)。

　　(2)程序的執(zhí)行。對用戶程序中的指令按順序掃描，并根據(jù)輸入的狀態(tài)及指令進行邏輯性運算。

　　(3)控制信號的輸出。根據(jù)以上邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個輸出點同時發(fā)出相應(yīng)的信號，以實現(xiàn)所需的邏輯控制功能。以上過程完成后，再重薪開始，并反復執(zhí)行，每執(zhí)行一次即完成一個掃描周期。在實際應(yīng)用時，很多機械設(shè)備的工作流程可分為一系列不斷重復的順序動作，而PLC的工作程序恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機器動作相對應(yīng)，且程序的編制簡單、直觀，易于修改，減少了開發(fā)軟件的費用，并縮短軟件開發(fā)周期。

3 PLC在數(shù)控機床控制中的應(yīng)用

　　3.1 PLC與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)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(fā)揮，是非常重要的。PLC與外部的信息交換，通常有幾個部分：

　　(1)機床側(cè)至PLC。機床側(cè)的開關(guān)量信號通過I／O單元接口輸入到PLC中，除極少數(shù)信號外，絕大多數(shù)信號的含義及所配置的輸入地址，均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數(shù)控機床生產(chǎn)廠家可以方便的根據(jù)機床的功能和配置，對PLC程序和地址分配進行修改；

　　(2)PLC至機床。PLC的控制信號通過PLC的輸出接口送到機床側(cè)，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；

　　(3)CNC至PLC。CNC送至PLC的信息可由CNC直接送人PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號含義和地址(開關(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等功能，通過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的信息也由開關(guān)量信號或寄存器完成，所有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。

　　3.2 PLC在數(shù)控機床中的工作流程

　　PLC在數(shù)控機床中的工作流程，通常的PLC工作流程基本上是一致的，分為以下幾個步驟：

　　(1)輸入采樣。輸入采樣，就是PLC以順序掃描的方式讀人所有輸入端口的信號狀態(tài)，并將此狀態(tài)，讀出輸入到映象寄存器中。當然，在程序運行周期中這些信號狀態(tài)是不會變化的，除非一個新的掃描周期的到來，并且原來端口信號狀態(tài)已經(jīng)改變，輸入到映象寄存器的信號狀態(tài)才會發(fā)生變化；

　　(2)程序執(zhí)行。程序執(zhí)行階段系統(tǒng)會對程序進行特定順序的掃描，并且同時讀出輸入映像寄存區(qū)、輸出映像寄存區(qū)的讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，在進行相關(guān)運算后，將運算結(jié)果存人輸出映像寄存區(qū)供輸出和下次運行使用；

　　(3)出刷新階段。在所指令執(zhí)行完成后，輸出映像寄存區(qū)的所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通／斷開)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過特定方式輸出，驅(qū)動外部負載。

　　3.3 PLC在數(shù)控機床中的控制功能

　　操作面板的控制。操作面板分為系統(tǒng)操作面板和機床操作面板。系統(tǒng)操作面板的控制信號先是進入NC，然后由NC送到PLC，控制數(shù)控機床的運行。機床操作面板控制信號，直接進入PLC，控制機床的運行；機床外部開關(guān)輸入信號。將機床側(cè)的開關(guān)信號輸入到送入PLC，進行邏輯運算。這些開關(guān)信號，包括很多檢測元件信號(如：行程開關(guān)、接近開關(guān)、模式選擇開關(guān)等等)輸出信號控制。PLC輸出信號經(jīng)外圍控制電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對象；功能實現(xiàn)。系統(tǒng)送出T指令給PLC，經(jīng)過譯碼，在數(shù)據(jù)表內(nèi)檢查，找到T代碼指定的刀號，并與主軸刀號進行比較。如果不符，發(fā)出換刀指令，刀具換刀，換刀完成后，系統(tǒng)發(fā)出完成信號；M功能實現(xiàn)。系統(tǒng)送出M指令給PLC，經(jīng)過譯碼，輸出控制信號，控制主軸正反轉(zhuǎn)和啟動停止等等。M指令完成，系統(tǒng)發(fā)出完成信號。

4 結(jié)束語

　　我國是一個機床生產(chǎn)和應(yīng)用大國，但數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用水平還不高，嚴重制約著我國制造業(yè)水平的提高。國際上的相關(guān)開發(fā)計劃對我國的數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也帶來了機遇。只有選擇合適的PLC才能使定位達到預期的效果。永宏FBs系列PLC的NC定位功能在機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計中占有重要的地位，該機床經(jīng)過長期運行表明，整個系統(tǒng)設(shè)計合理，控制精度高，運行可靠，提高了生產(chǎn)的自動化水平，減小了操作人員的勞動強度。