数控系统中PLC电气控制的应用

一、PLC简介

　　PLC的最核心部分为中央处理器，即CPU，其包括存储器与CPU两个部分。一般中小型的PLCCUP通常是8位或者16位的微处理器，控制器为单片机。PLC的存储器也有两个部分，分别是系统程序存储器与用户程序存储器。其中监控、命令解释、故障诊断以及键盘输入处理与调用管理、功能子程序等均存储于系统存储器中；而一些编程输入的程序则存储于用户程序存储器中。由此可见，PLC其实质属于一种专用的计算机，其组成形式近似于微机，具体而言，PLC的主要组成部分包括：CPU，即微处理器、用户输入输出模块、输入输出的扩展接口、相关的外围设备与电源等。

　　其中PLC的I/O接口模块的主要作用是连接CPU与作业现场，其包括开关量I/O接口、智能I/O接口以及模拟量I/O接口和通讯接口等，在实际应用过程中，用户可以按照自身的需求选择，进行不同功能的扩展，从而组成与实际生产要求相符的PLC控制系统。

　　通常PLC内置型与独立型两种。内置型PLC是指其包含在CNC装置中，属于CNC的一个组成部分，通常这种PLC不再另配I/O接口，而是与CNC共用I/O接口进行输出与输出；独立型PLC则自身具备完整的软硬件，可以独立完成CNC的任务要求，这种PLC有自己的独立的I/O接口，比较有利用后续的功能扩展。

　　PLC的优势主要体现在以下几个方面：第一，传统机床无法加工的曲面、曲线等工件可以通过PLC加工出来，因为计算机可以将每个坐标轴的瞬时运动量准确的计算出来，从而复合为复杂的曲线、曲面。第二，能够实现柔性自动化的加工模式，与传统的机床相比，其工作效率可以提高七倍。计算机的记忆存储功能可以存储输入的程序，只需自动执行程序即可完成自动控制。第三，加工出来的工件尺寸分散小、精度高，使得装配更加容易。第四，多工序集中处理，从而工件可以不必在机床间被频繁移动。第五，PLC拥有各种自动报警、监控及自动补偿等功能，长时间无人看管也可自动加工，解放了劳动力。

二、PLC的整体设计

　　通常一台车床的加工控制系统包括控制模块、伺服单元、控制面板、编码器、显示器、刀库以及机床的外部信号和手脉等几个部分。如果控制系统所用的是内置型PLC，则要把PLC集成至控制单元中，在CNC与PLC之间进行内部控制信号的双向传递；CNC控制伺服单元，编码器向伺服单元反馈位置信号；其它的操作面板、机床外部信号以及刀库等均由PLC通过位置反馈半闭环控制的方法进行控制。

　　CNC与PLC共同组成控制模块，再连接伺服单元、操作面板、刀库及机床的外部信号进行信号传输；在加工过程中，可以通过PLC的输入模块、限位开关以及脉冲编编码器等模块实时采集设备运行状态的数据，再将整理过的数据传输至控制模块，做相应的运算，此时控制模块会参照显示器与操作面板所显示范操作指令结合前面的计算结果，最终完成加工过程及其相关的数据处理。