PLC 邏輯層用于數控機床自動化控制
2016-7-28 來源：齊重數控裝備股份有限公司 作者：胡博文
摘要：數控機床作為現代機械加工的主要設備，具有加工效率快、加工精度高、自動化操作等優點，在大多數機械加工、制造企業都得到了廣泛的應用。將PLC 作為數控機床的控制中心，根據數控機床的實際工作特點制定與之相對應的操作系統，利用編程語言實現對機床的程序化控制，保證了機床加工、制造的精確度。文章首先介紹了現階段PLC 應用現狀，隨后敘述了PLC 邏輯層的特點，并對PLC 技術在數控機床中的自動機控制進行了分析。
關鍵詞：PLC；邏輯層；數控機床；自動機控制
PLC，即可編程邏輯控制器，是一種專用于工業控制的編程存儲器，通過人為編寫程序，向操作設備發送邏輯運算、定時與計數控制等一系列指令，從而完成各種機械操作或生產過程。將PLC 與數控機床進行有機結合，能夠建立起一個全面的、系統的、立體化的操作平臺，使數控機床的加工制造效率得到顯著提升。隨著我國工業生產逐步向自動化、智能化方向發展，PLC 應用于數控機床的自動化控制技術也日臻成熟。
1、 PLC 的基本組成結構
1.1 電源。電源是保證可編程邏輯控制器各項操作和指令正常進行的關鍵，因此保證PLC 工作過程中電源的穩定、可靠是極其重要的。正是考慮到電源對整個控制器性能的影響，制造廠商在設計電源時要嚴格控制交流電壓的波動范圍，通常情況下要控制在額定電壓+10%左右，在這種情況下，可以不采用其他保護措施而直接把PLC 連入交流電網中。
1.2 中央處理單元。中央處理單元相當于整個可編程邏輯控制器的“大腦”，它不僅負責對該控制系統中的各個操作單元進行指令下達和控制，而且能夠接受并儲存用戶編寫的程序。當可編程邏輯控制器工作時，首先以掃描的方式，將用戶編寫的各種程序語言錄入到內置存儲器中，然后從存儲器中逐條讀取程序指令，并將指令與數據庫進行一一比對，最后將配對成功的指令下達到各個操作單元中，完成數據的輸出。各個基礎操作系統接到中央處理單元發出的信號后，進行相應的動作，直到程序停止。
1.3 存儲器。顧名思義，存儲器就是對各種信息、程序和指令進行暫存和保管，當存儲器受到程序調用指令后，將保存的各種信息、指令直接傳遞出去。根據存儲內容的不同，可以將PLC 存儲器分為兩大類。一類是用于存放系統本身程序的系統程序存儲器。可編程邏輯控制器在設計之初，為了完成各種程序動作，需要事先設置系統控制語言，其目的是為了保證整個系統中各個協調動作的平穩運行。另一類是在系統使用過程中，用于存儲戶編寫程序的用戶程序存儲器。
1.4 功能模塊。可編程邏輯控制器要想完成各種操作，必須依賴不同的功能控制模塊。例如當數控機廠自動加工完成后，需要提醒相關的管理人員將加工完畢的工件取走，此時可以設置報警模塊，當檢測到加工程序執行完畢后，進行自動報警。除此之外，常見的功能模塊還有延時模塊、計數模塊和定位模塊等。
2 、PLC 邏輯層的特點
由于PLC 技術不斷發展，數控機床改造實現了技術多元化，成為現代機械制造行業的先進術。數控機床控制是CPU 和I/O 設備之間交換信息的中轉點，PLC 數控機床控制出現問題則會大大影響數據處理效率。若PLC 服務平臺運轉達不到預定要求，用戶處理數據時必然會出現多種問題，約束了數控機床控制層次的應用型。設定邏輯層具有多樣式特點，可體現出數控機床自動化改造優勢。
2.1 一體性。一體化控制技術適用于PLC 數據調配，這類技術可根據控制系統運行標準，實時轉變原始數據處理模式。“一體化控制”是對數據的多樣式調整，并非固定為某一種數據形式，而是要結合PLC 具體作業狀態擬定的調控模式。與常規數控機床控制模式不同，邏輯層應用具有專項性特點，針對數據庫模式設定相應的傳輸方案，把原始數據用于接口控制與篩分處理，向用戶給予更加全面的數據服務。
2.2 轉換性。對于大容量數據庫而言，利用一體化控制技術更體現出了PLC 運行的專業性水平。數據兼容是轉換的基本前提，只有在相互融通的數據平臺中，才能實現彼此之間的相互融通，建立符合數據傳輸要求的控制平臺。PLC 數控機床控制不僅具備基本的控制功能，也能根據不同數據的格式、內容、存量等進行轉換處理，實現兩種PLC 語言的相互融通，提高了數據一體化控制處理效率。
2.3 安全性。近年來，基于PLC 的數控機床自動化控制在機械加工制造應用中體現出來巨大優勢，因此使用PLC 的用戶數量也呈現出激增現象，為了優化用戶操作體驗，提升PLC 自動化控制水平，許多企業都采用了一體化控制技術。該技術的優點在于改變了傳統的用戶服務機制，將分散用戶進行集中和統一管理，對于保障系統穩定性有積極幫助。除此之外，一體化控制技術還設置了數據備份功能，即便是用戶使用過程中出現文件損壞、丟失等問題，也能夠通過查找找回原始數據。
3 、數控機床中PLC 技術應用
3.1 數控端口。當PLC 接口長期處于不匹配狀態下，數據庫自動收錄信號能力將會減弱，用戶所接受到的數據也會出現誤差。針對PLC 數控機床控制應用存在的問題，除了改變PLC 軟硬件系統外，還要通過一體化控制器建立可靠的轉換平臺，對外來數據及時收錄與處理。基于數控機床控制轉換中遇到的問題，選定一體化控制技術作為操控模式，能從根本上提高接口數據的智能化處理水平。
3.2 數控中心。現代信息科技快速發展促進了端口技術革新，PLC 在傳輸數據過程中也要注重一體化控制利用，通過對原始數據優化篩選、智能調配、一體化控制等處理之后，不斷提高了數據資源的有效利用率。數控查詢、中斷處理、智能存儲等是一體化控制技術不可缺少的應用方式，用戶要根據數控機床控制組合狀態執行科學的程序命令，為不同寄存器及控制器提供更加安全的的操控流程，避免人工操作失誤造成電路故障或數據丟失等問題。
3.3 數控傳輸。由于互聯網走向移動化方向轉變，傳統PLC 也開始轉變為數控機床一體化，軟硬件設備同時升級而創造了更加優的工作環境。基于移動網時代背景下，要針對數控機床一體化擬定可行的智能控制方案，進一步優化智能系統的可操作性能，維持服務器內部數據處理流程的有序進行。因此，移動網具有兼容性、廣泛性、功能性等特點，為網絡數據傳輸處理提供了虛擬化平臺，提高了網絡用戶的實際操作服務水平。
4、結束語
PLC 邏輯層從軟件、硬件等兩方面對控制系統進行規劃，設計更加先進的數控機床體系。數控機床數字化操控要設定專業平臺，建立更加完整的數字調度方案；結合PLC 邏輯層選擇可行的數字技術作為支撐點，為數控機床控制提供智能化方案。
參考文獻
[1]羅華麗，李斌，湯志斌.開放式數控系統中的軟件PLC 技術研究[J].組合機床與自動化加工技術，2013（2）.
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