数控技术
数控系统中PLC的研究与应用
武亚雄
（太原理工大学电气与动力工程学院山西太原0300)24)
十数事技术十国点用
摘要：PLC是专门应用于工业顺序控制领城的计算机控制系统.为了达到满足顺序控制的目的，PLC消除了一要计算机的数字运算能力的功能，而加强了逻样运算控制的需求，是住于继电器控制和电脑控制范围之间的全自动控制装置.PLC的设计，专门应用在思劣的工业环境中，并固此抗干扰能力超强.除了输入/输出部分速用了光电隔离等措拖，控制器、速算器、电源、存储器等部分还设置了多重屏藏和保护PLC没有继电露的机械接触，所以没有接触不良、焊接、线圈损坏和其他磨报等故障的发生，
关键调：PLC数控系统研究应用
中图分类号：TP273
1、PLC的组成及工作方式
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2011)10-0002-01
如果主轴报警，自动处理必须停止，以保护刀具和主轴，由软件设计
PLC的实质就是--种工业专用计算机,PLC在组成形式上基本与计算机相同，包括：微处理器(CPU)、内存、用户输人/输出部分、输入/输出扩展接口、外设和电源等。对于内置式PLC，CPU、内存、外设、电源等一般与CNC装置共享。PLC各个组成部分的功能是：
(1)CPU：数控装置的核心，(2)内存：数据储存记忆，(3)用户输人/输出部分：操作系统的--部分；(4)I/O扩展模块：功能接口；(5)外设：硬件。
2、PLC的基本工作方式
PLC的基本工作是为了用户程序的顺序执行，每次--个指令，就宏观的角度而言，它对外部电气信号执行速度足够快，是--个实时响应。用户程序的执行周期一般都是有规律的扫描，分为两种类型即循环扫描和定时扫描，其过程包括输人采样、程序执行和输出制新三个阶段。PLC执行完这三个阶段被称为一个扫描周期，由于程序使用的指令组成比例不间，PLC的机型存在差别，正常指令的执行时间为1ms~20ms每千条之间，PLC完成一个周期的执行后，在
下-→个工作周期采样阶段输人制新，从而数据输人寄存器。 3、PLC在数控系统中的应用
3.1安全互锁
如果有甲、乙两个进程，为安全起见，甲动作时将限制乙，也就是说甲对乙安全互锁；如果乙对申也有安全互锁，说明甲乙之间双向安全互锁，简称甲、乙之间安全互锁。PLC和RLC除了完成所需的功能，还需要在特殊情况通过安全互锁保护操作人员和使用设备的安全，并通知操作人员进行报警。因此，设计程序和电气时，必须了解掌握设备有关的工作原理和过程，分析事故多发环节，还需要考虑到PLC程序的漏洞和软件故障的发生，一-些重要的保护功能必须由硬件RLC实现。平时我们将RLC称为电气设计，PLC称为软件设计。以下是正常情况下硬件和软件设计需要注意的安全互锁功能。
3.2紧急停止
发生紧急情况时，按下紧急停止按钮，从而避免故障和事故扩大化，因此，紧急停止按钮一定能够停止所有运动部件，经常使用的办法是，通过紧急停止电源按钮，关闭所有电源，仅留下控制电源，还可以关闭运动部件驱动器的使能信号，但是在驱动器失控的情况下该方法就是无效的。在电气设计时，必须实现累紧急停止安全互锁。
3.3限位
进给轴及其他移动部分超出行程设计要求时，由限位信号实现保护。-方面，限制信号可以对移动部件的限位时进行限制；此外，应通知NC限制的方向，因此，移动部件只能向相反的方向移动，移动限位的安全互锁正常在电气设计和软件设计时同时实现。
3.4进给驱动装置
数控机床在运行过程中，进给运动由多个进给驱动装置同时完成，因此，进给驱动装置一且有报警情况出现，必领立即停止运行状态。其安全互锁一般在软件中实现。
3.5主轴单元
数控机床主轴的旋转运动，驱动刀具或工件发生切削的运动。
实现，主轴运动过程中，不能出现刀具松紧和自动换刀等会使主轴静止的问题由电气设计实现，如果主轴档位较多，置换档位时没有成功时，不能让主轴连续运动和自动加工，由软件设计实现。
3.6三相异步电动机换向
三相异步电动机，电机的旋转方向由交换其中两相电源来实现，见图1。如果控制正向和反向的接触器一起闭合，则其中两相电源短路，由此可见，两个交流接触器的控制必须是双向安全互锁，见图2。此外，交流接触器的释放有一定的滞带后性，如果控制线圈通电的同时，仍会出现瞬间短路，这就需要软件设计时要考虑正向和反向的安全互锁。
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AS
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图1
3.7换刀
图2
如果换刀时或换刀未成功，必领停止主轴运动，并停止系统程序的运行；鐘铣床如果使用机械手自动换刀，松紧时必须停止Z轴移动，镗铣刀库距离主轴较近时，必须停止Z轴移动，刀具没有夹紧
时主轴不可疑转，并停止机床的运行。 4、数控机床PLC系统的设计及调试
目前，大多数数控机床的功能都已实现标准化，数控系统大多都提供或内置了实现这些功能的PLC程序。因此，PLC程序的设计可依据系统提供的标准程序来实现。其设计思路是：按设备要求，设计输人/输出信号之间逻辑关系，输入信号的同时获得预期输出信号，以达到预期的工作过程。因此，最常见办法是把过程当作目标，对过程中的启动和限制条件进行分析，依此进行编程，所有过程都实现后也即完成编程。
5、结语
PLC功能强大，在数控系统中的应用十分重要，我们可以充分发挥PLC在数控系统中的作用，增强系统抗-F扰能力，提高运行可
靠性，进行提高设备的使用效率。参考文献
[1]齐从谦等.PLC技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2000.
[2]李军,张券龙.谈PLC自动化控制系统优化设计.中国新技术新产品.201001-25
[3]王兆文.小型可编程控制器实用技术.机械工业出版社,2003[4]赵化启等.电气控制与可编程控制器，电子工业出版社,2009.[5]郑阿奇.PLC（西门子）实用教程.电子工业出版社,2009 作者简介
武亚雄（1979一），男，工程师，研究方向：电气控制。