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摘 要： 這篇工業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文發(fā)表了數(shù)控機床控制系統(tǒng)研究，數(shù)控機床采用可編程序的存儲器，有著簡單、方便、易于控制的特點，論文對可編程邏輯控制器進行了介紹，介紹了PLC的組成及工作方式。
這篇工業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文發(fā)表了數(shù)控機床控制系統(tǒng)研究，數(shù)控機床采用可編程序的存儲器，有著簡單、方便、易于控制的特點，論文對可編程邏輯控制器進行了介紹，介紹了PLC的組成及工作方式。
摘要：PLC控制技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用越來越廣泛，是高性能數(shù)控機床不可或缺的控制裝置。本文針對PLC控制技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用，介紹了PLC控制系統(tǒng)及其分類，并詳細分析了PLC的組成和工作方式。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文,PLC,數(shù)控機床,控制系統(tǒng)
引言
隨著計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的控制已經(jīng)由傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路RLC升級成了可編程邏輯控制器PLC。PLC在數(shù)控機床的控制中，不僅可以對各個坐標軸進行連續(xù)控制，還可以控制主軸的起停，刀具的更換，工件的夾緊，液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、報警系統(tǒng)的控制。同時，PLC控制系統(tǒng)具有程序簡單清晰、硬件電路抗干擾能力好、可靠性高，高性價比的優(yōu)點。
1可編程邏輯控制器介紹
1.1PLC概述
可編程邏輯控制器PLC(ProgrammableLogicController)是一種數(shù)字運算電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下運行而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用于存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等特定功能的用戶指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程邏輯控制器是計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)有機結(jié)合的一種新型的工業(yè)控制器。具有以下特點：1)削弱了微機的數(shù)字處理功能，強化了邏輯運算處理功能;2)具有很強的抗干擾能力，適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境;3)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，易于安裝在數(shù)控機床中;4)編程簡單、操作方便、易于控制。
1.2PLC分類
數(shù)控機床中采用的PLC控制系統(tǒng)種類很多，型號規(guī)格較多，按結(jié)構(gòu)形式分類可以分為兩類，一類是內(nèi)裝型PLC，一類是獨立型PLC。1.2.1內(nèi)裝型PLC內(nèi)裝型PLC是指數(shù)控機床CNC的生產(chǎn)商在設(shè)計研發(fā)時就將PLC與CNC綜合考慮，將PLC內(nèi)嵌進數(shù)控機床中，PLC與CNC之間則通過CNC的輸入/輸出接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。該方式結(jié)構(gòu)簡單，PLC可以共用CNC的CPU，無需單獨供電，整臺機床的性價比較高。目前我國的沈陽機床廠、大連機床廠均在自助開發(fā)控制系統(tǒng)。1.2.2獨立型PLC獨立型PLC是指控制系統(tǒng)生產(chǎn)商單獨生產(chǎn)提供的，它們的輸入輸出接口，控制點數(shù)，程序存儲量、CPU功能均與對應(yīng)機床相適應(yīng)，能夠獨立的完成控制任務(wù)，因此又稱為通用型或外裝型PLC。獨立型PLC一般采用積木式模塊結(jié)構(gòu)或插板式結(jié)構(gòu)，形式簡單，易于維護、升級和擴展。目前常用的獨立型PLC生產(chǎn)商有華中數(shù)控、德國西門子、日本發(fā)那科等。
2PLC的組成及工作方式
2.1PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)
PLC控制系統(tǒng)主要是由微處理器CPU、存儲器、輸入/輸出模塊、外圍設(shè)備和電源組成。其中CPU與常用計算機的CPU一樣，是PLC控制系統(tǒng)的核心，用以解釋和處理程序中的命令，在運行中可以讀取用戶程序，解釋指令的內(nèi)容，按指令規(guī)定的任務(wù)，產(chǎn)生相對應(yīng)的控制信號。存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器，系統(tǒng)存儲器用以存儲監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用子程序和各系統(tǒng)參數(shù)，用戶存儲器用以存放用戶程序。擴展單元當主機默認的輸入輸出點數(shù)不夠時，可以擴展模塊來增加輸入輸出的點數(shù)，不能單獨使用，只能與主機一起使用。外圍設(shè)備包含編程器、繼電器、電磁閥和指示燈。
2.2工作方式
數(shù)控機床中的PLC控制系統(tǒng)的工作方式總是按順序執(zhí)行用戶編制的程序，在每一個時刻執(zhí)行一道命令，因為執(zhí)行速度非常快，我們認為該響應(yīng)為實時響應(yīng)。用戶在掃描程序時，掃描過程分為三個階段，輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。可編程控制器執(zhí)行完上述的三個階段為一個掃描周期，不同PLC的處理能力不同，一般執(zhí)行1000條指令時間約為1ms到10ms。輸入采樣階段：可編程邏輯控制器在輸入采樣階段以掃描的方式按照一定順序依次讀入輸入模塊的信息，并保存至寄存器中。在程序不斷被執(zhí)行時，當外部輸入信號發(fā)生變化后，此時在寄存器中的信息也不會發(fā)生改變，只能在下一個工作周期從輸入采樣階段重新被讀入。程序執(zhí)行階段：在寄存器中的每一條指令首先被讀入，然后都會被掃描，掃描完成后進行CPU的邏輯運算，運算后的結(jié)果經(jīng)過輸入輸出模塊運送到輸出寄存器。輸出刷新階段：這是整個工作流程的最后一步，在所有指令執(zhí)行完成后，將輸出寄存器的輸出狀態(tài)送到輸出電路，形成最終控制輸出過程。
2.3PLC在數(shù)控機床中的控制功能
PLC是數(shù)控機床的控制中心，各個運動的實現(xiàn)均依賴于PLC的控制，PLC的控制功能主要有以下五方面：操作面板的控制：操作面板分為系統(tǒng)操作面板和機床操作面板。系統(tǒng)操作面板的控制信號先是進入NC，然后由NC送到PLC，控制數(shù)控機床的運行。機床操作面板控制信號，直接進入PLC，控制機床的運行。機床外部開關(guān)輸入信號：將機床側(cè)的開關(guān)信號輸入到送入PLC，進行邏輯運算。這些開關(guān)信號，包括很多檢測元件信號(如：行程開關(guān)、接近開關(guān)、模式選擇開關(guān)等等。輸出信號控制：PLC輸出信號經(jīng)外圍控制電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對象。功能實現(xiàn)：系統(tǒng)送出T指令給PLC，經(jīng)過譯碼，在數(shù)據(jù)表內(nèi)檢索，找到T代碼指定的刀號，并與主軸刀號進行比較。如果不符，發(fā)出換刀指令，刀具換刀，換刀完成后，系統(tǒng)發(fā)出完成信號。M功能實現(xiàn)：系統(tǒng)送出M指令給PLC，經(jīng)過譯碼，輸出控制信號，控制主軸正反轉(zhuǎn)和啟動停止等等。M指令完成，系統(tǒng)發(fā)出完成信號。
3結(jié)論
我國是一個制造業(yè)大國，對機床的需求量十分廣泛，但是我國的高端數(shù)控機床自主研發(fā)生產(chǎn)并不多，很多依賴進口。未來數(shù)控機床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機床品種越來越多;激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機床上，從而擴大多工序集中的工藝范圍;數(shù)控機床的自動化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。
參考文獻
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[3]張陽，劉建通.淺談PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用研究[M].速讀旬刊[J],2015(10)
作者：陳琛 單位：蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院
推薦期刊：《中國設(shè)備工程》雜志分為五大版塊。A.節(jié)能減排版：低碳發(fā)展、循環(huán)發(fā)展特別報道。B.綜合版：最新國家政策、重大成果公布、最新技術(shù)發(fā)現(xiàn)、全球前沿工業(yè)裝備。