数控机床plc_plc在数控机床中的作用_plc在数控机床中的应用

　　PLC介绍

　　PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC主要有CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成，如图所示。有的PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成对操作面板、机床外部开关输入信号、输出信号等的控制功能

　　

　　1、CPU模块

　　CPU的模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，他不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存续乎其用来储存程序和数据。

　　2、I/O模块

　　输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块，他们相当于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。

　　输入模块用来接収和采集输入信号，开关量输入模块用来接収从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等过来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变速器的连续变化的模拟量电流、电压信号。

　　开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。

　　CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V和交流220V。从外部引入的尖峰电流和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模块中用光耦合器、光电晶闸管、小型继电器的器件来隔离PLC内部电路和外部I/O电路，I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。

　　3、编程器

　　编程器是PLC必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。手持编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。

　　使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到PLC ，也可以将PLC的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。

　　4、电源

　　PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V，正负12V，24V等直流电源。小型PLC一般都可以作为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关）提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。

　　PLC在数控机床中的发展方向

　　1、国内外PLC的现状

　　目前，全世界约有PLC生产厂家约200家，生产300多个品种。全球PLC发运件数1998年为1456万件，1999年为1620万件，2000年达到1778万件。在1995年发运的PLC中，按最终用户分：汽车占23％，粮食加工占16.4%，化学药品占14.6%金属、矿山占11.5％，纸浆、造纸占11.3％，其他占23.2％，PLC逐渐成为占自动化装置及过程控制系统最大市场份额的产品。2000年PLC的销售额在控制市场份额中超过50％。在全球PLC制造商中，世界PLC主要生产厂家分别是Siemens（西门子）公司、Allen-Bradley（A—B）公司、Schneider（施耐德）公司、Mitsubishi（三菱）公司、Omron（欧姆龙）公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。

　　我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产，中型PLC已有产品，大型PLC已经开始研制。有的产品不仅供应国内市场，而且还有出口。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，但是国内产品市场占有率不超过10％，另一方面，国产PLC许多仍停留在全套引进或以仿制为主的阶段上，这种方式在研究开始是必要的，但是停留在这个水平上是绝对不可取的。当然，国内产品在价格上占有明显的优势。总体来说，国产PLC的发展有一定的基础。但从产品结构上看，我国自主研制及引进技术生产的PLC大都属于中低档产品，至今没有形成主流产品和完整的系列产品。

　　

　　2、PLC的发展趋势

　　自60年代未引入PLC技术以来，PLC由最初的只能处理丌关量而发展到可以处理模拟量和数据，以后又与其他技术相结合，利用其不同的性能和特点，相互渗透和融合、集成以及网络化，构成各种新型的自动控制系统，以满足各种自动控制的要求。总体来讲，PLC的发展趋势主要表现在以下几个方面：

　　（1）微型、小型PLC功能明显增强

　　很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOSl4（8个24VDC输入，6个继电器输出），其尺寸仅为58mmx89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。

      （2）向开放型转变，编程语言多样化

　　传统PLC存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会（IEC）在1993年颁布了《可编程序控制器的编程软件标准》，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。我国也在1995按照这个标准制定了可编程控制器的国家标准。《可编程序控制器的编程软件标准规定了5种编程语言（我国国家标准中也遵守此规定）：梯形图（LD，美、日），顺序功能图（SFC，欧洲），功能块图（FBD，欧洲），结构文本（ST）和指令表（IL德、曰）。为适合不同应用场合和不同国家应用习惯的要求，允许在同一个PLC程序中使用多种编程语言。

　　（3）向集成化、通讯化、网络化发展

　　由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，并强化了通讯能力和网络化。网络化和强化通信能力是PLC的重要发展方向。尤其是以PC为基础的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人一机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基础的控制方法使得用户编程更加方便，而且提供开放的体系结构，用户可以根据需要选择各类、各厂家的PLC或I/O设备进行互联，从而可以降低生成成本和提高生产率。

　　（4）PLC的新进展——软PLC

　　计算机软、硬件技术的迅速发展，推动了自动控制技术又耿得了一系列新的进展。目前有许多工业用自动控制产品、机电一体化产品开始转向以计算机为平台的控制方式。德国工业界最新推出了以计算机为平台的SOFTPLC，可以说是这方面的优秀代表。软PLC又有人称作“PCPLC”、“嵌入式PLC”，顾名思义，软PLC实际利用软件来实现传统PLC的功能。SOFTPLC最大的优势是具备柔性扩展能力，用户可以选择不同厂家生产的各种硬件产品，充分利用每一软件的最佳特性，组成最佳的控制系统。同时与硬件的连接也十分方便。有很多的I／O卡可以直接内连接到SOFTPLC计算机总线上。从而在软、硬件两方面可以达到工控机和PLC性能的完美结合，方便了性能扩展和人机交流，是PLC未来的一大发展趋势。

　　

　　PLC在数控机床中的作用

　　1、PLC是数控系统与数控机床间的信息交换的桥梁

　　相对于PLC，机床和CNC就是外部， PLC与机床以及CNC之间的信息交换，对于PLC的功能发挥，是非常重要的。PLC与外部的信息交换，通常有四个部分：

　　（1）机床侧至PLC：机床侧的开关量信号通过I/O单元接口输入到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所配置的输入地址，均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置，对PLC程序和地址分配进行修改。

　　（2）PLC至机床：PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到机床侧，所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。 （3）CNC至PLC：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。

　　（4） PLC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、PLC在数控机床中的某些控制功能

　　（1）对操作面板的控制。操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入CNC，再由CNC送到PLC，来控制数控机床的运行。而机床操作面板控制信号，是直接进入PLC，从而控制机床的运行。 （2）控制机床外部开关输入信号。机床侧的开关信号输入到PLC，进行逻辑运算。这些开关信号，包括很多检测元件信号。

　　（3）对输出信号进行控制：PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。

　　（4）功能实现。系统给出T指令到PLC，经过译码，会在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号来比较。如果不符合，会发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统会发出完成信号。

　　（5）M功能实现。系统给出M指令到PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号。