PLC在數控系統中的應用研究

1 PLC簡(jiǎn)述
早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogic Controller,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現邏輯控制，為了和PC區別，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為a：電源，b:中央處理器，c:處理器，d:接口電路，e:功能模塊等。
2 PLC在數控系統中的應用
2.1 電氣控制系統
電氣控制系統是數控機床硬件控制的核心部分，數控機床的電氣控制系統，主要由數控裝置（CNC）、伺服系統（包括進(jìn)給伺服和主軸伺服）、機床強電控制系統（包括可編程控制系統和繼電器接觸器控制系統）等組成。如圖1：

圖1
數控裝置是數控機床電氣控制系統的中樞，它可以自動(dòng)地對輸入到數控機床內部的所有數控加工程序進(jìn)行處理，同時(shí)將這些數控加工程序分成兩大類(lèi)的控制量，分別輸出。類(lèi)為連續控制量，這一類(lèi)的控制量將被輸送到伺服系統；第二類(lèi)為離散的開(kāi)關(guān)控制量，這一類(lèi)的控制量將被輸送到數控機床的強電控制系統。
2.2 電控方式選擇
如何選用電氣控制方式，直接影響數控系統加工的質(zhì)量和效率，性能優(yōu)良的機床電氣控制系統可以提高加工產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，需要通過(guò)現場(chǎng)的加工要求，選擇性?xún)r(jià)比高的電氣控制方式。根據加工對象的特點(diǎn)，合理編制編制程序，后通過(guò)PLC控制系統選擇合適的控制方式。數控機床電氣控制性能直接的表現就是運動(dòng)控制。性能優(yōu)良的控制系統能夠讓運動(dòng)控制發(fā)揮更出色的性能、自主編輯性能和以后系統的優(yōu)化升級。
3 PLC控制系統常見(jiàn)故障分析
PLC控制系統主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉換模板和傳感器；CPU作為系統的核心，完成接收數據，處理數據，輸出控制信號；輸出部分有的系統用到DA模板，將輸出信號轉換為模擬量信號，經(jīng)過(guò)功放驅動(dòng)執行器；大多數系統直接將輸出信號給輸出模板，由輸出模板驅動(dòng)執行器工作；通訊部分由通訊模板和上位機組成。
因為PLC本身的故障可能性極小，系統的故障主要來(lái)自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：
3.1 輸入故障，即操作人員的操作失誤
a、傳感器故障，b、執行器故障，c、PLC軟件故障這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，對故障進(jìn)行預報和處理。
3.2 PLC控制系統的故障診斷方法
a、PLC控制系統故障的宏觀(guān)診斷
故障的宏觀(guān)診斷就是根據經(jīng)驗，參照發(fā)生故障的環(huán)境和現象來(lái)確定故障的部位和原因。PLC控制系統的故障宏觀(guān)診斷方法如下：
是否為使用不當引起的故障，如屬于這類(lèi)故障，則根據使用情況可初步判斷出故障類(lèi)型、發(fā)生部位。常見(jiàn)的使用不當包括供電電源故障、端子接線(xiàn)故障、模板安裝故障、現場(chǎng)操作故障等。
如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統運行時(shí)間較長(cháng)所引發(fā)的故障。對于這類(lèi)故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實(shí)際過(guò)程相連的傳感器、檢測開(kāi)關(guān)、執行機構和負載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：后檢查PLC的CPU是否有故障。
在檢查PLC本身故障時(shí)，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。
3.3 總體診斷
根據總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細化，以找出具體故障，如圖2所示。

圖2
4 結語(yǔ)
隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，PLC控制系統在數控機床中的應用會(huì )越來(lái)越完善，程序也會(huì )越來(lái)越優(yōu)化，功能也會(huì )更強大，減輕人的勞動(dòng)強度，提升加工產(chǎn)品的性能，降低廢品率，提高生產(chǎn)企業(yè)的競爭力，使企業(yè)獲得更好的效益。PLC作為當今數控機床中長(cháng)用的控制系統，在實(shí)際的加工中發(fā)揮了巨大的作用，減輕了勞動(dòng)強度，增加了企業(yè)的效益。但是我國的工廠(chǎng)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，由于種種原因，自動(dòng)化的工藝和加工技術(shù)水平還較低。因此，通過(guò)提高電氣控制的設計方法，提高整個(gè)行業(yè)的加工效率，有著(zhù)重要的意義。