PLC在數控系統中的應用研究

1 PLC簡述
早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制，為了和PC區別，簡稱PLC。PLC實質是一種于工業控制的計算機，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，它可以自動地對輸入到數控機床內部的所有數控加工程序進行處理，同時將這些數控加工程序分成兩大類的控制量，分別輸出。類為連續控制量，這一類的控制量將被輸送到伺服系統；第二類為離散的開關控制量，這一類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量和效率，性能優良的機床電氣控制系統可以提高加工產品的質量。因此，需要通過現場的加工要求，選擇性價比高的電氣控制方式。根據加工對象的特點，合理編制編制程序，后通過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控制。性能優良的控制系統能夠讓運動控制發揮更出色的性能、自主編輯性能和以后系統的優化升級。
3 PLC控制系統常見故障分析
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，經過功放驅動執行器；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行分析和用軟件進行實時監測，對故障進行預報和處理。
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診斷
故障的宏觀診斷就是根據經驗，參照發生故障的環境和現象來確定故障的部位和原因。PLC控制系統的故障宏觀診斷方法如下：
是否為使用不當引起的故障，如屬于這類故障，則根據使用情況可初步判斷出故障類型、發生部位。常見的使用不當包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現場操作故障等。
如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統運行時間較長所引發的故障。對于這類故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實際過程相連的傳感器、檢測開關、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，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
隨著科技的不斷發展，PLC控制系統在數控機床中的應用會越來越完善，程序也會越來越優化，功能也會更強大，減輕人的勞動強度，提升加工產品的性能，降低廢品率，提高生產企業的競爭力，使企業獲得更好的效益。PLC作為當今數控機床中長用的控制系統，在實際的加工中發揮了巨大的作用，減輕了勞動強度，增加了企業的效益。但是我國的工廠在實際的生產過程中，由于種種原因，自動化的工藝和加工技術水平還較低。因此，通過提高電氣控制的設計方法，提高整個行業的加工效率，有著重要的意義。