數(shù)控機床PLC 是如何機床控制的

在數(shù)控機床中，許多功能是由可編程邏輯控制器(PLC,簡稱可編程控制器)來進行控制的。本單元主要介紹PLC在數(shù)控機床中的應用。這樣可以讓準備從事這一項工作的閱讀者，基本了解掌握數(shù)控機床PLC的控制對象、了解數(shù)控PLC的形式、掌握數(shù)控機床常用輸入/輸出元件的作用和工作原理。

數(shù)控機床 PLC 的控制對象

1.數(shù)控機床控制部分的分類

數(shù)控機床控制由兩大部分組成：一部分是坐標軸運動的位置控制，另一部分是數(shù)控機床加工過程的順序控制。

在討論 PLC、CNC 和機床各機械部件、機床輔助裝置、強電線路之間的關(guān)系時，常把數(shù)控機床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”(即機床側(cè))兩大部分。“NC側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件以及與CNC系統(tǒng)連接的外部設(shè)備。“MT側(cè)”包括機床機械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等裝置，機床操作面板，繼電器線路，機車的強電線路等。PLC則處于CNC和MT之間，對NC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號進行處理。MT 側(cè)順序控制的最終對象是隨數(shù)控機床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大的差別。數(shù)控機床機構(gòu)越復雜，輔助裝置越多，則最終受控對象也越多。一般來說，最終受控對象的數(shù)量和順序控制程序的復雜程度從低到高依次為CNC車床、CNC銑床、 加工中心、FMC、FMS。

2.PLC 在數(shù)控機床中的配置方式

PLC 在數(shù)控機床中有三種不同的配置方式，說明如下。

(1)PIC 在機床一側(cè)，代替了傳統(tǒng)的繼電器一接觸器邏輯控 個輸入/輸出(IO)點，如下圖 1.1 a)所示。

(2)PLC 在電氣控制中，PLC有m 個輸入/輸出(I/O點，如上 圖1.1 b)所示。

(3)PLC 在電氣控制柜中，而輸入/輸出接口在機床一側(cè)，如上圖1.1 c)所示。這種配置方式使 CNC 與機床接口的電纜大為減少。下圖 1.2 所示為數(shù)控機床PC 輸人/輸出信號示意圖。

3.數(shù)控機床的輸入/輸出信號

(1)機床操作面板控制。

將操作面板上的控制信號直接送入數(shù)控系統(tǒng)的接口信號區(qū)，來控制數(shù)控系統(tǒng)的運行，其中包括M、S、T 功能。1) S 功能處理。主軸的轉(zhuǎn)速可以用S 二位代碼或四位代碼直接指定。在PLC中可容易地用四位代碼直接指定轉(zhuǎn)速。例如，某數(shù)控機床主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速分別為 3150r/min和20r/min,CNC送出S四位代碼至PLC,將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)后送到限位器，當S大于3150時，限制S為3150;當S 代碼小于 20時，限制S為20。此數(shù)值送到數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成 20~3150r/min 相對應的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令，以控制機床主軸的轉(zhuǎn)速。

2) T 功能處理。

數(shù)控機床可以通過 PIC 管理刀庫進行自動刀具交換。處理的信息的內(nèi)容包括刀庫選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。

3) M 功能處理。

M 功能是輔助功能，根據(jù)不同的M 代碼，可控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸準停，切削液的開、關(guān)，卡盤的夾緊、松開及換刀機械手的取刀、歸刀等動作。

(2)機床外部開關(guān)信號的控制。將機床側(cè)的控制開關(guān)信號發(fā)送至 PLC,經(jīng)過邏輯運算后，輸出給控制對象。這些控制開關(guān)包括按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)和溫控開關(guān)等。

(3)輸出信號控制。PIC 輸出的信號是經(jīng)繼電器、接觸器或液壓、氣動電磁閥對刀庫、機械手和回轉(zhuǎn)工作臺等裝置進行控制，另外還有冷卻、潤滑和油泵電動機等的控制。

(4)伺服控制。控制機床主軸、伺服進給及刀庫驅(qū)動的使能信號，以滿足伺服驅(qū)動 的條件。

(5)報警處理控制。當出現(xiàn)故障時，PLC 收集強電柜、機床側(cè)和伺服驅(qū)動裝置的故障信號，將報警標志區(qū)中的相應報警標志位置位，數(shù)控系統(tǒng)便顯示報警號和報警文本，以方便對故障進行診斷。