PLC在数控机床中的应用及其故障排除

　　可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)，是以微处理器为核心，综合了自动控制技术、计算机技术和通信技术，专门为工业应用环境而设计的功能强大的新型通用控制器。即相当于一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机相同。

　　PLC作为数控机床的主要组成部分，是连接机床数控装置(CNC)和机床侧(MT)之间的桥梁。CNC和PLC协调配合，实现对数控机床的控制。其中，CNC主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等。

　　PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上具体要求；同时控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作，另一方面将一部分指令送往CNC用于加工过程的控制。

　　下面以FANUC系统的内装式可编程序控制器(PMC)为例，说明PLC在数控机床中作用。

1 PLC在数控机床中的作用

　　PLC在数控机床中的作用可以归纳为以下两方面：

　　1.1实现CNC侧和MT侧的输入/输出信号的处理

　　(1)CNC侧到MT侧的PLC信号。CNC数据经PLC处理后通过接口送至MT侧，其信号有S、r、肘等功能代码。

　　S功能处理——主轴转速可以用S二位代码或S四位代码直接指定转速，如某数控机床主轴的最高、最低转速分别为3 150 r/min和20 r/min，CNC送出S四位代码至PLC将十进制数转换为二进制数后送到限位器，当Is代码大于3150 r/min时，限制S为3150r/min，当S代码小于20 r/min时，限制S为20r/m，此数值送到D/A转换器，转换成20 r/min一3150 r/min相对应的输出电压，作为转速指令控制主轴的转速。

　　T功能处理——数控机床通过PLC可管理刀库，进行自动刀具交换。处理过程是CNC送出r代码指令给PLC，PLC经过译码，在数据表内检索，找到r代码指定的新刀号所在的数据表的表地址，并与现行刀号进行判别比较，如不符合，则将刀库回转指令发送给刀库控制系统，直到刀库定位到新刀号位置，刀库停止回转，并准备换刀。

　　M功能处理——M功能是辅助功能，根据不同的肘代码，可控制主轴的正、反转和停止，主轴准停，切削液的开、关，卡盘的夹紧、松开及换刀机械手的取刀、归刀等动作。

　　(2)MT侧到CNC侧的PLC信号。从MT侧输入的开关量经PLC逻辑处理传送到CNC装置中，MT侧传送给PLC的信息，主要是机床操作面板上各开关、按钮等信息，包括机床的启动、停止、工作方式选择倍率选择，主轴的正、反转和停止，切削液的开、关，卡盘的夹紧、松开，各坐标轴的点动，换刀及行程限位等开关信号。

　　1.2用PLC梯形图诊断故障

　　数控机床的报警有两种：CNC报警和PLC报警。其中，CNC报警是由数控系统生产厂家固化的，具体的诊断和处理方法，查找专用报报警说明；而PLC报警则是由机床制造厂根据机床的电气控制特点，结合PLC程序的逻辑关系，将一些能够反映机床接口电气控制的故障或操作信息，以特定的报警号，文字显示在CRT上，针对这类报警，可以采用梯形图来处理故障。

　　用梯形图诊断故障，是根据机床操作或CNC执行的加工程序指令检查PMC的输入，输出信号状态，判断接线或强电柜的继电器、阀、开关及按钮等的故障。在梯形图上把某信号置“I”，则梯形图中相应地址的图标就显得非常明亮。—个网格动作时，该网格就非常明亮。假如实际操作按下某一按钮时，发现梯形图中该信号的图标不明亮，则应检查该信号的接线及按钮本身，或检查有关信号的顺序，即可找出故障。

　　具体操作，是按系统功能键SYSTEM，再按系统操作软件[PMC】就会显示PMC功能画面，按软件PMCLAD，梯形图就会出现显示器上，如果显示器为单色显示器CRT，梯形图显示画面中，信号接通为亮线显示，信号断开为暗线显示，彩色显示器的接通和断开可由用户设定不同的颜色对比来确定。在梯形图的下面对应有如下软键功能：

　　先按【F—SRCH】，再按相应的功能指令号，就显示对应的功能指令。

　　例如，若手动按下主轴正转按钮x1.3，则M03(R1.3)=1，主轴正向转动。若按下x1.3时主轴并未正转，则应检查R0001.3是否为l，为1时梯形图中的R0001．3图标显得比较亮。若不是，则需检查接线是否断开，否则应更换按钮。现场维修只须根据梯形图检查机床的电磁阀、按钮、继电器、开关等硬件以及接线。用梯形图诊断机床故障清晰、简单，是维修中最常用的方法。

2 PLC的故障诊断

　　数控机床的PLC自身故障率很低。PLC方面的故障多数出现在输入、输出电路，当数控机床的故障涉及PLC方面时，多表现为以下几种：

    2.1发生故障时CNC报警

　　当出现故障时，数控系统报警指出是哪一个器件出现问题，根据报警信息直接找到故障，CNC和PLC之间的通信功能非常强大，随着数控系统功能不断完善，特别是自诊断技术的发展，越来越多的数控机床具有更完备的故障报警功能。