数控机床PLC系统的设计及调试

　　由数控系统供应商提供的PLC在硬件上无论是接口类型还是I／O点的规模都为了适应数控机床的要求进行了专门设计或给出了典型推荐配置；软件上则一般根据数控机床的摔制要求吲化了PLC程序或提供标准PLC例程供用户参考选用。用户在使用中需要根据具体机床的特点设置少量的参数或对标准例程作部分修改即可满足一般的要求。对于复杂的控制要求也可以通过参考例程比较容易地实现。

一 PLC系统设计步骤

　　1 工艺分析

　　首先对被控机床设备的工艺过程、工作特点、控制系统的控制过程、功能和特性进行分析，估算I／O模拟量的接口数 和精度要求， 从而对PLC提出整体要求。

　　2 系统调研

　　对根据设备的要求初步选定的数控系统进行调研， 了解其所提供的PLC系统的功能和特点，包括PLC的类型、接口种类和数量、接口性能、扩展性、PLC程序的编制方法、售后服务等内容，必要时应该和供应商直接联系。

　　3 确定方案

　　根据前两步的工作，综合考虑数控系统和PLC系统的功能、性能、特点， 本单位的需要和使用习惯以及整机性价比确定PLC系统的方案。

　　实际上，这里主要是从PLC的角度对数控系统提出要求，从而确定数控系统的方案。

　　只有少数情况才会需要选用独立型PLC。例如，从经济的角度考虑，选用了简易型数控系统，但设备需要较多的模拟量接口或大量的开关接口，而数控系统提供的PLC不能满足要求，则需要选用独立型的PLC。

　　在选择独立型PLC时，主要考虑四个因素：

　　(1)功能范围。PLC功能有强弱之分，价格差别很大。应根据系统的实际需要选用。功能方面主要考虑有无扩展能力，有无模拟量输入输出，指令系统是否完善，有没有中断能力和联网能力等。

　　(2)I／O点数。统计系统设计中输入／输出的种类及数量，确定选用I／O模块的种类及数量。一般都有一定数量的扩展单位供用户配置。选用时要在满足需要的前提下注意经济性。

　　(3)存储器容量。根据系统大小的不同，选择用户存储器容量不同的PLC，一般厂商提供1kB、2kB、4kB、8kB、16kB等容量的存储器。选择方法主要凭经验估算， 其估算方法有下列两种：

　　第一，PLC内存容量(指令条数)约等于I／0总点数的10～ 15倍。

　　第二，指令条数：6(I／O)+2(Tm+Ctr)。式中Tm为定时器总数，Ctr为计数器总数。有时可以在其基础上增加20％的裕量。

　　(4)处理时间。PLC从处理一个输入信号到产生一个输出信号所需的时间称为处理时间。处理时间的长短不仅决定于CPU的循环扫描周期，还与输出继电器的机械滞后、输入信号的到来时刻在扫描周期中的时机以及程序语句的安排有密切的关系。当PLC的扫描周期为20ms时，一个交流输入信号的处理时间可达60ms左右， 这对于一般工业控制系统来说已足够灵敏，对某些要求输入／输出作出快速响应的设备， 可采用快速响应模块、高速计数模块及中断处理等措施来缩短处理时间。

　　4 电气设计

　　PLC控制系统的电气设计包括内容有：原理图、元器件清单、电柜布置图、接线图与互连图，如果是定型设备还应包括工艺图， 这在其他资料有详细介绍。电气设计时特别要注意以下几点：

　　第一，PLC输出接口的类型，是继电器输出还是光电隔离输出等。 ．

　　第二，PLC输出接口的驱动能力，一般继电器输出为2A，光隔输出为500mA。

　　第三，模拟量接口的类型和极性要求，一般有电流型输出(-20~20mA)和电压型输出(-10~+10V)两种可选。

　　第四，采用多直流电源时的保护电路。

　　第五，输出端接不同负载类型时的保护电路。

　　第六，执行电器若为感性负载，需接保护电路。直流可加续流二极管， 交流可加阻容吸收电路。

　　第七，若电网电压波动较大或附近有大的电磁干扰源，应在电源与PLC间加设隔离变压器、稳压电源或电源滤波器。

　　第八， 主要PLC的散热条件， 当PLC的环境温度高于55℃时， 要用风扇强制冷却。