一、引言

　　隨著可編程控制器(PLC)技術的發展，它在工業自動控制領域應用愈加廣泛，由于PLC是專為在工業環境下應用而設計的一種工業控制計算機，可編程控制器((PLC)廣泛應用于數控機床等工業控制中。它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現出的綜合優勢是其他工控產品難以比擬的，因而在工業自動化、過程控制、數據處理等方面的應用也越來越多。

　　在數控機床的控制系統中，數字控制部分包括對各坐標軸位置的連續控制，這個任務由計算機數控裝置實現:順序控制是在數控機床運行過程中，根據數控機床內部標志以及機床各操作開關實際運行的信號狀態，按照預先規定的邏輯順序，對諸如主軸轉速((S功能)，對主軸正J反轉和啟動/停止、刀庫管理(T功能)、卡盤夾緊和松開、冷卻(M功能)、尾架、排屑等輔助動作的控制。

二、數控機床的組成及PLC在數控機床中的功能

　　(一)數控機床的組成

圖1數控機床的組成

　　計算機數控裝置(CNC)根據輸人的零件加工程序進行相應的處理(如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等)，然后輸出控制命令到相應的執行部件(T}服單元、驅動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內硬件和軟件協調配合，合理組織，使整個系統有條不紊地進行工作的。

　　其中PLC的作用是接受CNC的M,S}T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作;同時接受操作面板和機床側的I/0信號，送給CNC裝置，經其處理后，輸出指令控制CNC系統的工作狀態和機床的動作。

　　(二)數控加工代碼在PLC上的實現方法

　　1.T功能的實現。主要是刀具的選擇。系統送出

　　T代碼指令給PLC，經過譯碼，在數據表內檢索，找到T代碼指定的刀號，并與現行刀號進行比較，如果不符，發出換刀指令，對應的數控裝置vo口變成高電平，使PLC輸人端的軟開關接通，換刀電機正轉，當旋轉到位(有檢測觸點)后，換刀電機反轉，使刀架下落壓緊，壓緊力足夠大時，微動開關接通，換刀電機停止運轉，系統發出完成信號。

　　2.M功能的實現。系統送出M代碼指令給PLC，經過譯碼，輸出控制信號，控制主軸正l反轉和啟動/停止、卡盤的夾緊和松開、冷卻液的開關等。M功能完成時，系統發出完成信號。

　　對于不同的數控機床，所能實現的輔助功能也不盡相同。但各種數控機床都有一些基本的輔助功能:如M00(程序停止),M02(程序停止)、M03(主軸順針旋轉)、MOS(主軸停止)、M06(準備換刀)等其中一部分是由數控系統本身的硬件和軟件來實現還有一部分需要數控裝置與PLC相結合來實現。

　　3.S指令的實現。S功能主要完成對主軸轉的控制，常用的有代碼法和直接指定法。代碼法是S后面跟二位數字，這些數字不直接表示主軸轉速的大小，而是機床主軸轉速數列的序號;直接指定法是S后面直接就是主軸轉速的大小，例如S1500表示主軸轉速是1500r/min o

　　此外，數控機床還有其他的一些功能，如報警處理控制功能、軟盤驅動裝置控制功能、加工中心的主軸進行立臥轉換控制功能。

三、PLC的工作過程

　　PLC的工作過程即CPU對用戶程序循環掃描并順序執行的過程。對用戶程序的執行主要按三個階段進行:

　　1.信號采樣。以掃描方式順序讀人所有輸人信號的狀態，并將此狀態存入輸人映象寄存器中。

　　2一執行程序。程序執行按從上到下、從左到右的順序對每條指令進行掃描，并從輸人映象寄存器中和輸出映象寄存器中讀取有關數據，然后進行相應運算，運算結果重新存人輸出映象寄存器中。

　　3.結果輸出。執行完所有指令后，將輸出映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(接通/斷開)轉存到輸出鎖存器中，再通過一定方式輸出來驅動外部負載。

四、PLC與外部信息的交換過程

　　PLC、控制系統和機床之間的信息交換包括如下四部分:

　　1.機床至PLC:機床側的開關量信號通過I/0單元接口輸人到PLC中，除極少數信號外，絕大多數信號的含義及所占用PLC的地址均可由PLC程序設計者自行定義。

　　2. PLC至機床:PLC控制機床的信號通過PLC的開關量輸出接口送到機床側，所有開關量輸出信號的含義及所占用PLC的地址可也由PLC程序設計者自行定義。

　　3. CNC至PLC: CNC送至PLC的信自、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。

　　4. PLC至CNC: PLC送至CNC的信息也由開關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。

五、控制系統中需要解決的幾個問題

　　1.保證定位精度與提高定位速度之間的矛盾。步進電機的轉速與其控制脈沖的頻率成正比，當步進電機在極低頻下運行時，其轉速必然很低。而為了保證系統的定位精度，脈沖當量即步進電機轉一個步距角時刀具或工作臺移動的距離又不能太大，這兩個因素合在一起帶來了一個突出問題:定位時間太長。

　　位置精度是機床必須保證的一項性能指標，為了保證有足夠的位置精度，一方面是要正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。為了保證定位精度，脈沖當量不能太大，但卻影響了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同時又能保證定位精度是一項需要認真考慮并切實加以解決的問題。

　　2.可變參數的在線修改。當現場條件發生變化時系統的某些控制參數必須能作相應的修改，為滿足生產的連續性，要求對控制系統可變參數的修改應在線進行。盡管使用編程器可以方便快捷地改變原參數的設定，但編程器一般不能讓現場操作人員使用，所以應考慮開發其他簡便有效的方法實現PLC的可變控制參數的在線修改。

六、結語

　　應用PLC的邏輯控制技術，可以大大簡化強電控制線路，提高工業產品的可靠性，隨著其性能的進一步提高和完善，必將進人更多的工控領域。

　　由于采用了PLC控制，使電氣部分的抗干擾能力增加，提高了機床的運行可靠性，因而增加了設備的柔性，提高了設備的使用效率。