在數(shù)控機(jī)床中，許多功能是由可編程邏輯控制器(PLC,簡稱可編程控制器)來進(jìn)行控制的。本單元主要介紹PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用。這樣可以讓準(zhǔn)備從事這一項工作的閱讀者，基本了解掌握數(shù)控機(jī)床PLC的控制對象、了解數(shù)控PLC的形式、掌握數(shù)控機(jī)床常用輸入/輸出元件的作用和工作原理。

一、數(shù)控機(jī)床 PLC 的控制對象

1.數(shù)控機(jī)床控制部分的分類

數(shù)控機(jī)床控制由兩大部分組成：一部分是坐標(biāo)軸運動的位置控制，另一部分是數(shù)控機(jī)床加工過程的順序控制。 在討論 PLC、CNC 和機(jī)床各機(jī)械部件、機(jī)床輔助裝置、強(qiáng)電線路之間的關(guān)系時，常把數(shù)控機(jī)床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”(即機(jī)床側(cè))兩大部分?！癗C側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件以及與CNC系統(tǒng)連接的外部設(shè)備?！癕T側(cè)”包括機(jī)床機(jī)械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等裝置，機(jī)床操作面板，繼電器線路，機(jī)車的強(qiáng)電線路等。PLC則處于CNC和MT之間，對NC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號進(jìn)行處理。 MT 側(cè)順序控制的最終對象是隨數(shù)控機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大的差別。數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，則最終受控對象也越多。一般來說，最終受控對象的數(shù)量和順序控制程序的復(fù)雜程度從低到高依次為CNC車床、CNC銑床、 加工中心、FMC、FMS。

2.PLC 在數(shù)控機(jī)床中的配置方式

PLC 在數(shù)控機(jī)床中有三種不同的配置方式，說明如下。

(1)PIC 在機(jī)床一側(cè)，代替了傳統(tǒng)的繼電器一接觸器邏輯控 個輸入/輸出(IO)點，如下圖 1.1 a)所示。

(2)PLC 在電氣控制中，PLC有m 個輸入/輸出(I/O點，如上 圖1.1 b)所示。

(3)PLC 在電氣控制柜中，而輸入/輸出接口在機(jī)床一側(cè)，如上圖1.1 c)所示。這種配置方式使 CNC 與機(jī)床接口的電纜大為減少。 下圖 1.2 所示為數(shù)控機(jī)床PC 輸人/輸出信號示意圖。

3.數(shù)控機(jī)床的輸入/輸出信號

(1)機(jī)床操作面板控制。

將操作面板上的控制信號直接送入數(shù)控系統(tǒng)的接口信號區(qū)，來控制數(shù)控系統(tǒng)的運行，其中包括M、S、T 功能。 1) S 功能處理。主軸的轉(zhuǎn)速可以用S 二位代碼或四位代碼直接指定。在PLC中可容易地用四位代碼直接指定轉(zhuǎn)速。例如，某數(shù)控機(jī)床主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速分別為 3150r/min和20r/min,CNC送出S四位代碼至PLC,將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)后送到限位器，當(dāng)S大于3150時，限制S為3150；當(dāng)S 代碼小于 20時，限制S為20。此數(shù)值送到數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成 20~3150r/min 相對應(yīng)的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令，以控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。

2) T 功能處理。

數(shù)控機(jī)床可以通過 PIC 管理刀庫進(jìn)行自動刀具交換。處理的信息的內(nèi)容包括刀庫選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。

3) M 功能處理。

M 功能是輔助功能，根據(jù)不同的M 代碼，可控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸準(zhǔn)停，切削液的開、關(guān)，卡盤的夾緊、松開及換刀機(jī)械手的取刀、歸刀等動作。

(2)機(jī)床外部開關(guān)信號的控制。將機(jī)床側(cè)的控制開關(guān)信號發(fā)送至 PLC,經(jīng)過邏輯運算后，輸出給控制對象。這些控制開關(guān)包括按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)和溫控開關(guān)等。

(3)輸出信號控制。PIC 輸出的信號是經(jīng)繼電器、接觸器或液壓、氣動電磁閥對刀庫、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺等裝置進(jìn)行控制，另外還有冷卻、潤滑和油泵電動機(jī)等的控制。

(4)伺服控制。控制機(jī)床主軸、伺服進(jìn)給及刀庫驅(qū)動的使能信號，以滿足伺服驅(qū)動 的條件。

(5)報警處理控制。當(dāng)出現(xiàn)故障時，PLC 收集強(qiáng)電柜、機(jī)床側(cè)和伺服驅(qū)動裝置的故障信號，將報警標(biāo)志區(qū)中的相應(yīng)報警標(biāo)志位置位，數(shù)控系統(tǒng)便顯示報警號和報警文本，以方便對故障進(jìn)行診斷。