數(shù)控機(jī)床的PLC編程方法探析

劉鋆得　韓朋良　張棟賓

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國各行各業(yè)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，機(jī)械生產(chǎn)與制造行業(yè)更是呈現(xiàn)出了新的特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床作為重要的生產(chǎn)制造基礎(chǔ)設(shè)備，其工作的準(zhǔn)確性與效率始終是行業(yè)工作者們關(guān)注的重點(diǎn)?，F(xiàn)階段，眾多數(shù)控機(jī)床依托于PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)構(gòu)件加工過程控制，這使得PLC編程直觀易于掌握的優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮，在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制過程中發(fā)揮了重要的作用，保證了加工質(zhì)量與機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。本文探討了數(shù)控機(jī)床PLC編程方法的相關(guān)內(nèi)容，旨在提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；PLC；編程方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.019

1 PLC可編程控制器簡介

PLC可編程控制器具體執(zhí)行操作的流程由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：輸入采樣、程序執(zhí)行以及輸出刷新，控制程序運(yùn)行過程中PLC對上述環(huán)節(jié)構(gòu)成的工作周期進(jìn)行循環(huán)掃描，直至控制驅(qū)動(dòng)任務(wù)的完成。

（1）輸入采樣。編程人員完成梯形圖編制后，PLC對編程信息進(jìn)行掃描，將輸入端獲得的信息在映像寄存器中進(jìn)行存貯，同時(shí)完成刷新。刷新完成后，映像寄存器中的指令信息處于封閉狀態(tài)，新產(chǎn)生的輸入信息不被獲取存貯，不對既有輸入采樣產(chǎn)生干擾。在完成一個(gè)掃描周期后，重新執(zhí)行輸入采樣時(shí)才回錄入新的指令內(nèi)容。

（2）程序執(zhí)行。PLC在程序執(zhí)行過程中，對其編制的梯形圖程序按照相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行掃描，并根據(jù)跳轉(zhuǎn)指令完成程序跳轉(zhuǎn)判定與對接執(zhí)行。程序執(zhí)行過程中，產(chǎn)生的相應(yīng)運(yùn)算結(jié)果在映像寄存器中進(jìn)行存貯，系統(tǒng)控制對象狀態(tài)參數(shù)呈動(dòng)態(tài)化。

（3）輸出刷新。在完成程序控制指令執(zhí)行后，PLC內(nèi)部的映像寄存器進(jìn)入輸出刷新狀態(tài)，相應(yīng)指令結(jié)果進(jìn)入輸出鎖存器中，通過相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)完成控制指令的傳輸與下達(dá)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)原件動(dòng)作。

2 數(shù)控機(jī)床的PLC編程代碼實(shí)現(xiàn)

在數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化控制過程中，主要控制功能包含加工準(zhǔn)備、刀具使用、加工控制等，相應(yīng)的功能控制代碼相對規(guī)范統(tǒng)一，其主要功能代碼包含以T功能代碼、M功能代碼、S功能代碼等，數(shù)控機(jī)床PLC編程中各種代碼具體特征如下：

（1）T功能代碼的實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床PLCT功能代碼實(shí)現(xiàn)的功能主要為刀具選擇。其具體執(zhí)行過程如下：在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床換刀操作時(shí)，指令下達(dá)后編碼裝置傳遞控制信息，運(yùn)行PLC內(nèi)置程序，啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床換刀電機(jī)，使刀具下落壓緊，在檢測到刀架壓力水平符合標(biāo)準(zhǔn)后，換刀電機(jī)停止工作，完成換刀操作。

（2）M功能代碼實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床PLCM功能代碼的實(shí)現(xiàn)是機(jī)床硬件和軟件的綜合運(yùn)用，如主軸的正轉(zhuǎn)與停止功能等。數(shù)控機(jī)床PLCM功能代碼的實(shí)現(xiàn)與與T功能代碼相似，經(jīng)由編碼裝置傳遞控制信息，調(diào)用PLC內(nèi)部梯形圖程序，完成相應(yīng)控制指令的下達(dá)。

（3）S功能的實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床PLC S功能主要完成主軸轉(zhuǎn)速的控制，并且常用S2位代碼形式和S4位代碼形式來進(jìn)行編程。首先由PLC編碼錄入裝置進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換，將梯形圖程序變輸入PLC，經(jīng)內(nèi)部電頻轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行信號初步處理，然后進(jìn)行S代碼轉(zhuǎn)譯，繼而完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、進(jìn)制轉(zhuǎn)換以及限幅處理步驟，最后完成D/A轉(zhuǎn)換，將控制信號傳遞至機(jī)床主軸控制系統(tǒng)，完成S指令的下達(dá)與實(shí)現(xiàn)。

3 數(shù)控機(jī)床的PLC編程方法探

下面以冷卻系統(tǒng)PIE制為例來說明數(shù)控機(jī)床PLC程序的編制方法。

控制目標(biāo)：通過數(shù)控機(jī)床控制平臺實(shí)現(xiàn)冷卻液控制程序指令的下達(dá)，完成冷卻電機(jī)的啟停操作，在自動(dòng)或MDA方式下利用MO7或MO8啟動(dòng)冷卻，用MO9停止冷卻。在工況異常條件下能夠通過信號燈閃爍或警報(bào)器鳴響為控制人員提供相應(yīng)的告警提示。

PLC輸入輸出地址：依據(jù)該數(shù)控機(jī)床操作指令執(zhí)行要求根據(jù)，對相應(yīng)的控制信號進(jìn)行地址分配，地址相互獨(dú)立，互不沖突。從機(jī)床輸入給PLC或從NC輸入給PLC的均稱為PLC的輸入，從PLC輸出給機(jī)床或從PLC輸出給NC的均稱為PLC的輸出。

在第1段程序中，操作人員手動(dòng)控制完成，冷卻操作程序開啟，PLC內(nèi)置程序MO7、MO8實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床冷卻中間標(biāo)志位M105.2完成置位操作；K6的第二次按下，程序控制指令M09將對中間標(biāo)志位M105. 2完成復(fù)位操作，而由M105.2去激活冷卻輸出標(biāo)志位M105.1，M105.1在第3段程序中激活冷卻輸出Q0.3和冷卻輸出顯示的信號地址V11000000.5。在第2段程序中，在外界出現(xiàn)異常工況的條件下，冷卻信號燈、電機(jī)過載報(bào)警以及冷卻液位報(bào)警相應(yīng)啟動(dòng)，M105.2將被強(qiáng)行復(fù)位，數(shù)控機(jī)床冷卻操作中止。第3段程序?yàn)樾盘柕妮敵隹刂?，由M105.1控制冷卻輸出Q0.3和冷卻輸出指示燈V11000000.5，I1.6/I1.7分別控制冷卻電機(jī)過載報(bào)警V1600002.2和冷卻液面過低報(bào)警V1600002.3。

上述三段程序的執(zhí)行，完成了既定控制目標(biāo)，很好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床冷卻控制自動(dòng)化，保證了系統(tǒng)的冷卻效果與運(yùn)行的安全性，是成功的PLC編程案例。

4 結(jié)語

綜上所述，PLC可編程控制器被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置。數(shù)控機(jī)床PLC編程要求編程人員利用給定的加工需求及工藝要求，進(jìn)行的全面而系統(tǒng)的分析、綜合、判斷，從而編出適應(yīng)數(shù)控機(jī)床控制要求PLC梯形圖，保證數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。本文對數(shù)控機(jī)床的PLC編程方法進(jìn)行了分析，并通過編程實(shí)例進(jìn)行了深入探討，具有一定借鑒價(jià)值與參考意義。

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