PLC 邏輯層用于數(shù)控機(jī)床自動化控制
2016-7-28 來源：齊重數(shù)控裝備股份有限公司 作者：胡博文
摘要：數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代機(jī)械加工的主要設(shè)備，具有加工效率快、加工精度高、自動化操作等優(yōu)點，在大多數(shù)機(jī)械加工、制造企業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。將PLC 作為數(shù)控機(jī)床的控制中心，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的實際工作特點制定與之相對應(yīng)的操作系統(tǒng)，利用編程語言實現(xiàn)對機(jī)床的程序化控制，保證了機(jī)床加工、制造的精確度。文章首先介紹了現(xiàn)階段PLC 應(yīng)用現(xiàn)狀，隨后敘述了PLC 邏輯層的特點，并對PLC 技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的自動機(jī)控制進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：PLC；邏輯層；數(shù)控機(jī)床；自動機(jī)控制
PLC，即可編程邏輯控制器，是一種專用于工業(yè)控制的編程存儲器，通過人為編寫程序，向操作設(shè)備發(fā)送邏輯運(yùn)算、定時與計數(shù)控制等一系列指令，從而完成各種機(jī)械操作或生產(chǎn)過程。將PLC 與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠建立起一個全面的、系統(tǒng)的、立體化的操作平臺，使數(shù)控機(jī)床的加工制造效率得到顯著提升。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)逐步向自動化、智能化方向發(fā)展，PLC 應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的自動化控制技術(shù)也日臻成熟。
1、 PLC 的基本組成結(jié)構(gòu)
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(jìn)行的關(guān)鍵，因此保證PLC 工作過程中電源的穩(wěn)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(shè)計電源時要嚴(yán)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(hù)措施而直接把PLC 連入交流電網(wǎng)中。
1.2 中央處理單元。中央處理單元相當(dāng)于整個可編程邏輯控制器的“大腦”，它不僅負(fù)責(zé)對該控制系統(tǒng)中的各個操作單元進(jìn)行指令下達(dá)和控制，而且能夠接受并儲存用戶編寫的程序。當(dāng)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(nèi)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(shù)據(jù)庫進(jìn)行一一比對，最后將配對成功的指令下達(dá)到各個操作單元中，完成數(shù)據(jù)的輸出。各個基礎(chǔ)操作系統(tǒng)接到中央處理單元發(fā)出的信號后，進(jìn)行相應(yīng)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(jìn)行暫存和保管，當(dāng)存儲器受到程序調(diào)用指令后，將保存的各種信息、指令直接傳遞出去。根據(jù)存儲內(nèi)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(tǒng)本身程序的系統(tǒng)程序存儲器。可編程邏輯控制器在設(shè)計之初，為了完成各種程序動作，需要事先設(shè)置系統(tǒng)控制語言，其目的是為了保證整個系統(tǒng)中各個協(xié)調(diào)動作的平穩(wěn)運(yùn)行。另一類是在系統(tǒng)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?？删幊踢壿嬁刂破饕胪瓿筛鞣N操作，必須依賴不同的功能控制模塊。例如當(dāng)數(shù)控機(jī)廠自動加工完成后，需要提醒相關(guān)的管理人員將加工完畢的工件取走，此時可以設(shè)置報警模塊，當(dāng)檢測到加工程序執(zhí)行完畢后，進(jìn)行自動報警。除此之外，常見的功能模塊還有延時模塊、計數(shù)模塊和定位模塊等。
2 、PLC 邏輯層的特點
由于PLC 技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床改造實現(xiàn)了技術(shù)多元化，成為現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的先進(jìn)術(shù)。數(shù)控機(jī)床控制是CPU 和I/O 設(shè)備之間交換信息的中轉(zhuǎn)點，PLC 數(shù)控機(jī)床控制出現(xiàn)問題則會大大影響數(shù)據(jù)處理效率。若PLC 服務(wù)平臺運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)不到預(yù)定要求，用戶處理數(shù)據(jù)時必然會出現(xiàn)多種問題，約束了數(shù)控機(jī)床控制層次的應(yīng)用型。設(shè)定邏輯層具有多樣式特點，可體現(xiàn)出數(shù)控機(jī)床自動化改造優(yōu)勢。
2.1 一體性。一體化控制技術(shù)適用于PLC 數(shù)據(jù)調(diào)配，這類技術(shù)可根據(jù)控制系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，實時轉(zhuǎn)變原始數(shù)據(jù)處理模式。“一體化控制”是對數(shù)據(jù)的多樣式調(diào)整，并非固定為某一種數(shù)據(jù)形式，而是要結(jié)合PLC 具體作業(yè)狀態(tài)擬定的調(diào)控模式。與常規(guī)數(shù)控機(jī)床控制模式不同，邏輯層應(yīng)用具有專項性特點，針對數(shù)據(jù)庫模式設(shè)定相應(yīng)的傳輸方案，把原始數(shù)據(jù)用于接口控制與篩分處理，向用戶給予更加全面的數(shù)據(jù)服務(wù)。
2.2 轉(zhuǎn)換性。對于大容量數(shù)據(jù)庫而言，利用一體化控制技術(shù)更體現(xiàn)出了PLC 運(yùn)行的專業(yè)性水平。數(shù)據(jù)兼容是轉(zhuǎn)換的基本前提，只有在相互融通的數(shù)據(jù)平臺中，才能實現(xiàn)彼此之間的相互融通，建立符合數(shù)據(jù)傳輸要求的控制平臺。PLC 數(shù)控機(jī)床控制不僅具備基本的控制功能，也能根據(jù)不同數(shù)據(jù)的格式、內(nèi)容、存量等進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，實現(xiàn)兩種PLC 語言的相互融通，提高了數(shù)據(jù)一體化控制處理效率。
2.3 安全性。近年來，基于PLC 的數(shù)控機(jī)床自動化控制在機(jī)械加工制造應(yīng)用中體現(xiàn)出來巨大優(yōu)勢，因此使用PLC 的用戶數(shù)量也呈現(xiàn)出激增現(xiàn)象，為了優(yōu)化用戶操作體驗，提升PLC 自動化控制水平，許多企業(yè)都采用了一體化控制技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點在于改變了傳統(tǒng)的用戶服務(wù)機(jī)制，將分散用戶進(jìn)行集中和統(tǒng)一管理，對于保障系統(tǒng)穩(wěn)定性有積極幫助。除此之外，一體化控制技術(shù)還設(shè)置了數(shù)據(jù)備份功能，即便是用戶使用過程中出現(xiàn)文件損壞、丟失等問題，也能夠通過查找找回原始數(shù)據(jù)。
3 、數(shù)控機(jī)床中PLC 技術(shù)應(yīng)用
3.1 數(shù)控端口。當(dāng)PLC 接口長期處于不匹配狀態(tài)下，數(shù)據(jù)庫自動收錄信號能力將會減弱，用戶所接受到的數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)誤差。針對PLC 數(shù)控機(jī)床控制應(yīng)用存在的問題，除了改變PLC 軟硬件系統(tǒng)外，還要通過一體化控制器建立可靠的轉(zhuǎn)換平臺，對外來數(shù)據(jù)及時收錄與處理?；跀?shù)控機(jī)床控制轉(zhuǎn)換中遇到的問題，選定一體化控制技術(shù)作為操控模式，能從根本上提高接口數(shù)據(jù)的智能化處理水平。
3.2 數(shù)控中心。現(xiàn)代信息科技快速發(fā)展促進(jìn)了端口技術(shù)革新，PLC 在傳輸數(shù)據(jù)過程中也要注重一體化控制利用，通過對原始數(shù)據(jù)優(yōu)化篩選、智能調(diào)配、一體化控制等處理之后，不斷提高了數(shù)據(jù)資源的有效利用率。數(shù)控查詢、中斷處理、智能存儲等是一體化控制技術(shù)不可缺少的應(yīng)用方式，用戶要根據(jù)數(shù)控機(jī)床控制組合狀態(tài)執(zhí)行科學(xué)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(shù)據(jù)丟失等問題。
3.3 數(shù)控傳輸。由于互聯(lián)網(wǎng)走向移動化方向轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)PLC 也開始轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控機(jī)床一體化，軟硬件設(shè)備同時升級而創(chuàng)造了更加優(yōu)的工作環(huán)境?；谝苿泳W(wǎng)時代背景下，要針對數(shù)控機(jī)床一體化擬定可行的智能控制方案，進(jìn)一步優(yōu)化智能系統(tǒng)的可操作性能，維持服務(wù)器內(nèi)部數(shù)據(jù)處理流程的有序進(jìn)行。因此，移動網(wǎng)具有兼容性、廣泛性、功能性等特點，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸處理提供了虛擬化平臺，提高了網(wǎng)絡(luò)用戶的實際操作服務(wù)水平。
4、結(jié)束語
PLC 邏輯層從軟件、硬件等兩方面對控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)計更加先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床體系。數(shù)控機(jī)床數(shù)字化操控要設(shè)定專業(yè)平臺，建立更加完整的數(shù)字調(diào)度方案；結(jié)合PLC 邏輯層選擇可行的數(shù)字技術(shù)作為支撐點，為數(shù)控機(jī)床控制提供智能化方案。
參考文獻(xiàn)
[1]羅華麗，李斌，湯志斌.開放式數(shù)控系統(tǒng)中的軟件PLC 技術(shù)研究[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2013（2）.
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