plc在数控机床控制系统中应用研究

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1、PLC在数控机床控制系统中应用研究　　中图分类号：TP文献标识码：A文章编号：1007-0745（2014）01-0218-01摘要：本文简述了数控机床和数控系统的构成，分析了可编程序控制器（PLC）在数控机床中的应用、特点、作用及与各种装置的连接方法。研究分析得出了采用PLC设计的数控系统，能有效提高数控机床的快速性、准确性与合理性，进而提高数控机床的生产效率。关键词：PLC数控机床控制系统应用随着科学技术的发展，机电产品日趋精密复杂。数控机床逐步发展并成为机床市场的主流产品。可编程控制器PL

2、C是随着工业生产的进步而产生的先进的计算机控制系统，已被广泛应用于制造型企业数控机床加工生产过程中。可编程控制器PLC控制性能可靠性高、适用性强以及在组机周期和硬件成本等诸多方面均比其它控制产品有独特的优势。1数控机床与PLC的概述1.1数控机床的组成6数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其它符号指令规定的程序，并将其译码，用计算机数字代码表示，最终经由信息载体输入相应的数控设备。数控机床由输入输出设备、CNC单元、伺服单元、驱

3、动装置、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。1.2PLC的技术特点PLC是可编程控制器的简称，它是一种可编程的存储器，常用于内部程序的存储，执行各种逻辑运算、顺序控制、计数、定时、算术操作等面向用户的指令，通过数字或模拟式的输入/输出控制各类生产过程。与传统的控制方法相比，有独特的优点：（1）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；（2）可靠性高，能在恶劣的环境中可靠地工作，具有很强的抗干扰能力；（3）适用性好，对于同一台PLC控制器，只要改变其中软件，就可

4、以实现对不同类型的控制要求；（4）PLC体积小巧，重量较轻，能耗较低，例如对于新型超小PLC，其底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。1.3PLC的工作原理6PLC的工作过程分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（一）输入采样阶段PLC首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此时

5、输入影响寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。（二）程序执行阶段根据PLC梯形图程序“先左后右，先上后下”扫描原则进行逐句扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。（三）输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载[2]。2PLC在数控机床控制系统中的应用2.1PLC与数控系统及数控机床间的

6、信息交换数控机床可编程控制器PLC和外部信息交换主要由可编程控制器PLC、CNC和与之相关的数控机床间进行信息交换，具体又分为以下四种情况，从机床到PLC，从PLC到机床，从CNC到PLC和从PLC到CNC。62.1.1机床至PLC：机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC，输入的地址由PLC程序编制人员自行定义，当然要根据相关规范确定。2.1.2PLC至机床：根据机床的配置，以及所需要完成的控制功能，PLC将控制信号输送至机床侧，输出信号的地址也是由程序编制人员自行定义。2.1.3CNC至P

7、LC：CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址）均由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。如数控指令的M、S、T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。2.1.4PLC至CNC：PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。2.2数控加工代码的实现方法目前，数控程序已经有ISO标准，可以分为准备（

8、G指令）、辅助（M指令）、刀具（T指令）、主轴（S指令）、进给（F指令）等功能。例如：S功能主要完成主轴转速的控制，并且常用S2位代码形式和54位代码形式来进行编程，所谓S2位代码编程是指S代码后跟随2位十进制数字来指定主轴转速共有10级（50～596），并且按等级数递增，其公比为1.12，即相邻分度的后一级速度比。前一级速度增加约12%。这样根据主轴转速的上、下限和上述等比关系就可以获得一个S2位代码与主轴转速（BCD码）的对应表格，它用于S2位代码的译码，如下图4所示为S2位代码在PLC中的