引言
在數控機床中，控制系統除了對各坐標軸的位置進行連續控制外，還需要對諸如主軸的啟停、換向，刀具的更換、工件夾緊松開、液壓、冷卻、潤滑系統的運行等進行控制。目前PLC技術應用于數控機床得到了廣泛發展。數控機床應用PLC用來接收CNC發送來的M、S、T信息、手動／自動方式信息、各種使能信息等，PLC向CNC發送M，S、T功能的應答信息和各坐標軸對應的機床參考點信息等，同時PLC還向機床發送控制信息，以控制機床的執行元件，如電磁鐵、接觸器、繼電器以及各種狀態指示和故障報警等，接收主要來自機床操作面板輸入信息和各種開關、按鈕等信息，如機床啟動／停止、主軸正轉／反轉／停止、切削液開／關、主軸狀態監視信號和伺服系統運行準備信號等。
一 數控機床應用PLC內部結構
PLC采用“順序控制”方法。“順序控制”的信息主要是開關量信號，數控系統對該類信號的控制任務可以由獨立或內裝式的PLC(可編程控制器)來完成，它是一種專用于數控機床的可編程序控制器，它的優點是控制功能強大、快速響應性好、結構緊湊，工作可靠穩定。圖1為PLC內部結構框圖。
圖1 PLC內部結構框圖
二 數控機床應用PLC的分類
數控機床用PLC可分為兩大類，一類為內裝PLC(Bunt—in Type)，另一類為外置或稱獨立型PLC(Stand-alone Type)。目前，大多數數控系統均可選擇內裝式PLC。內裝式PLC與CNC之間的信息交換是通過公共RAM區完成的。因此內裝PLC與CNC之間無連線，信息交換量大，安裝調試更加方便，且結構緊湊，可靠性好。內裝式PLC與MT(機床側)通過CNC輸入／輸出接口電路實現信號傳送，如圖2所示。
圖2內裝型PLC與CNC和MT(機床傭)的接口
獨立型PLC在CNC外部，自身具有完備的軟硬件功能，與內裝型PLC相比，獨立型PLC功能更強，但一般需要配置單獨的編程設備。
三 數控機床應用PLC與外部信息交換
PLC，CNC和機床三者之間信息交換包括4個部分。
1 機床至PLC
機床側的信號通過I／O單元接口輸入到PLC，輸入的地址由PLC程序編制人員自行定義。當然要根據相關規范確定。
2 PLC至機床
根據機床的配置，以及所需要完成的控制功能，PLC將控制信號輸送至機床側。輸出信號的地址也是由程序編制人員自行定義。
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的信號含義和地址(開關量地址或寄存器地址)均由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。如數控指令的M，S、T功能，通過CNC譯碼后直接送入PLC相應的寄存器中。
4 PLC至CNC
PLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。
如圖3所示為內裝式PLC輸入／輸出信息框圖。
圖5內裝式PLc輸入／輸出信急框圖
要充分利用PLC的控制功能，使PLC和CNC更方便地進行數據采集傳送交換。首先要了解數控機床中PLC的相關信息，如Fanuc系統PLC輸入輸出端口符號的含義。X表示機床向PLC輸入的信號；Y表示PLC向機床的輸出信號I G表示PLC向CNC的輸出信號I F表示CNC向PLC的輸入信號。
四 PLC梯形圖方法編程在數控系統中應用實例
數控機床中的PLC具有顯示和檢測功能，PLC梯形圖具有非常廣泛的用途。它可以傳遞機床工作狀態，坐標位置、刀具管理數據，機床參數等各種信息，可以直接將機床的接口、內部繼電器，定時器等的狀態信息直觀地顯示出來，還可以利用PLC梯形圖反映的控制邏輯，跟蹤外圍設施出現故障的原因，利用梯形圖的監控功能，觀察相關信號是否處于正確的狀態。如果有節點處于不正確的狀態。可依據梯形圖向前向后追蹤，查找引起節點狀態錯誤的原因。
以Fanuc Oi系列數控系統為例，進入PLC梯形圖界面方式為按下【SYSTEM】鍵，再按【PMC】軟鍵，隨后選擇【PMCLAD】，即可進入PLC動態顯示的梯形圖程序畫面。若需要對程序進行檢索，可以按下檢索信號【SEARCH】軟鍵，并結合翻頁軟鍵或方向鍵進行所需信號的檢索。圖4為Fanuc oi系列數控系統PLC梯形圖畫面。
圖4 FANUC 0I系列數控系統PLC梯形圖畫面
五 結束語
數控機床是集計算機技術、PLC技術、自動化技術等于一身的機電一體化產物，作為數控機床核心的控制系統直接關系到設備的正常運行，利用數控機床PLC的強大功能。可以充分發揮數控機床控制系統的作用，還可以為數控機床故障診斷及故障維修帶來極大的方便。
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本文標題：淺談PLC在數控機床控制系統中的應用
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