PLC 逻辑层用于数控机床自动化控制
2016-7-28 来源：齐重数控装备股份有限公司 作者：胡博文
摘要：数控机床作为现代机械加工的主要设备，具有加工效率快、加工精度高、自动化操作等优点，在大多数机械加工、制造企业都得到了广泛的应用。将PLC 作为数控机床的控制中心，根据数控机床的实际工作特点制定与之相对应的操作系统，利用编程语言实现对机床的程序化控制，保证了机床加工、制造的精确度。文章首先介绍了现阶段PLC 应用现状，随后叙述了PLC 逻辑层的特点，并对PLC 技术在数控机床中的自动机控制进行了分析。
关键词：PLC；逻辑层；数控机床；自动机控制
PLC，即可编程逻辑控制器，是一种专用于工业控制的编程存储器，通过人为编写程序，向操作设备发送逻辑运算、定时与计数控制等一系列指令，从而完成各种机械操作或生产过程。将PLC 与数控机床进行有机结合，能够建立起一个全面的、系统的、立体化的操作平台，使数控机床的加工制造效率得到显著提升。随着我国工业生产逐步向自动化、智能化方向发展，PLC 应用于数控机床的自动化控制技术也日臻成熟。
1、 PLC 的基本组成结构
1.1 电源。电源是保证可编程逻辑控制器各项操作和指令正常进行的关键，因此保证PLC 工作过程中电源的稳定、可靠是极其重要的。正是考虑到电源对整个控制器性能的影响，制造厂商在设计电源时要严格控制交流电压的波动范围，通常情况下要控制在额定电压+10%左右，在这种情况下，可以不采用其他保护措施而直接把PLC 连入交流电网中。
1.2 中央处理单元。中央处理单元相当于整个可编程逻辑控制器的“大脑”，它不仅负责对该控制系统中的各个操作单元进行指令下达和控制，而且能够接受并储存用户编写的程序。当可编程逻辑控制器工作时，首先以扫描的方式，将用户编写的各种程序语言录入到内置存储器中，然后从存储器中逐条读取程序指令，并将指令与数据库进行一一比对，最后将配对成功的指令下达到各个操作单元中，完成数据的输出。各个基础操作系统接到中央处理单元发出的信号后，进行相应的动作，直到程序停止。
1.3 存储器。顾名思义，存储器就是对各种信息、程序和指令进行暂存和保管，当存储器受到程序调用指令后，将保存的各种信息、指令直接传递出去。根据存储内容的不同，可以将PLC 存储器分为两大类。一类是用于存放系统本身程序的系统程序存储器。可编程逻辑控制器在设计之初，为了完成各种程序动作，需要事先设置系统控制语言，其目的是为了保证整个系统中各个协调动作的平稳运行。另一类是在系统使用过程中，用于存储户编写程序的用户程序存储器。
1.4 功能模块。可编程逻辑控制器要想完成各种操作，必须依赖不同的功能控制模块。例如当数控机厂自动加工完成后，需要提醒相关的管理人员将加工完毕的工件取走，此时可以设置报警模块，当检测到加工程序执行完毕后，进行自动报警。除此之外，常见的功能模块还有延时模块、计数模块和定位模块等。
2 、PLC 逻辑层的特点
由于PLC 技术不断发展，数控机床改造实现了技术多元化，成为现代机械制造行业的先进术。数控机床控制是CPU 和I/O 设备之间交换信息的中转点，PLC 数控机床控制出现问题则会大大影响数据处理效率。若PLC 服务平台运转达不到预定要求，用户处理数据时必然会出现多种问题，约束了数控机床控制层次的应用型。设定逻辑层具有多样式特点，可体现出数控机床自动化改造优势。
2.1 一体性。一体化控制技术适用于PLC 数据调配，这类技术可根据控制系统运行标准，实时转变原始数据处理模式。“一体化控制”是对数据的多样式调整，并非固定为某一种数据形式，而是要结合PLC 具体作业状态拟定的调控模式。与常规数控机床控制模式不同，逻辑层应用具有专项性特点，针对数据库模式设定相应的传输方案，把原始数据用于接口控制与筛分处理，向用户给予更加全面的数据服务。
2.2 转换性。对于大容量数据库而言，利用一体化控制技术更体现出了PLC 运行的专业性水平。数据兼容是转换的基本前提，只有在相互融通的数据平台中，才能实现彼此之间的相互融通，建立符合数据传输要求的控制平台。PLC 数控机床控制不仅具备基本的控制功能，也能根据不同数据的格式、内容、存量等进行转换处理，实现两种PLC 语言的相互融通，提高了数据一体化控制处理效率。
2.3 安全性。近年来，基于PLC 的数控机床自动化控制在机械加工制造应用中体现出来巨大优势，因此使用PLC 的用户数量也呈现出激增现象，为了优化用户操作体验，提升PLC 自动化控制水平，许多企业都采用了一体化控制技术。该技术的优点在于改变了传统的用户服务机制，将分散用户进行集中和统一管理，对于保障系统稳定性有积极帮助。除此之外，一体化控制技术还设置了数据备份功能，即便是用户使用过程中出现文件损坏、丢失等问题，也能够通过查找找回原始数据。
3 、数控机床中PLC 技术应用
3.1 数控端口。当PLC 接口长期处于不匹配状态下，数据库自动收录信号能力将会减弱，用户所接受到的数据也会出现误差。针对PLC 数控机床控制应用存在的问题，除了改变PLC 软硬件系统外，还要通过一体化控制器建立可靠的转换平台，对外来数据及时收录与处理。基于数控机床控制转换中遇到的问题，选定一体化控制技术作为操控模式，能从根本上提高接口数据的智能化处理水平。
3.2 数控中心。现代信息科技快速发展促进了端口技术革新，PLC 在传输数据过程中也要注重一体化控制利用，通过对原始数据优化筛选、智能调配、一体化控制等处理之后，不断提高了数据资源的有效利用率。数控查询、中断处理、智能存储等是一体化控制技术不可缺少的应用方式，用户要根据数控机床控制组合状态执行科学的程序命令，为不同寄存器及控制器提供更加安全的的操控流程，避免人工操作失误造成电路故障或数据丢失等问题。
3.3 数控传输。由于互联网走向移动化方向转变，传统PLC 也开始转变为数控机床一体化，软硬件设备同时升级而创造了更加优的工作环境。基于移动网时代背景下，要针对数控机床一体化拟定可行的智能控制方案，进一步优化智能系统的可操作性能，维持服务器内部数据处理流程的有序进行。因此，移动网具有兼容性、广泛性、功能性等特点，为网络数据传输处理提供了虚拟化平台，提高了网络用户的实际操作服务水平。
4、结束语
PLC 逻辑层从软件、硬件等两方面对控制系统进行规划，设计更加先进的数控机床体系。数控机床数字化操控要设定专业平台，建立更加完整的数字调度方案；结合PLC 逻辑层选择可行的数字技术作为支撑点，为数控机床控制提供智能化方案。
参考文献
[1]罗华丽，李斌，汤志斌.开放式数控系统中的软件PLC 技术研究[J].组合机床与自动化加工技术，2013（2）.
[2]张汉兵，叶伯生，杨道善.数控系统中内嵌式PLC 梯形图编程的软件实现[J].组合机床与自动化加工技术.
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