一、引言
随着可编程控制器(PLC)技术的发展，它在工业自动控制领域应用愈加广泛，由于PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，可编程控制器((PLC)广泛应用于数控机床等工业控制中。它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其他工控产品难以比拟的，因而在工业自动化、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。
在数控机床的控制系统中，数字控制部分包括对各坐标轴位置的连续控制，这个任务由计算机数控装置实现:顺序控制是在数控机床运行过程中，根据数控机床内部标志以及机床各操作开关实际运行的信号状态，按照预先规定的逻辑顺序，对诸如主轴转速((S功能)，对主轴正J反转和启动/停止、刀库管理(T功能)、卡盘夹紧和松开、冷却(M功能)、尾架、排屑等辅助动作的控制。
二、数控机床的组成及PLC在数控机床中的功能
(一)数控机床的组成
图1数控机床的组成
计算机数控装置(CNC)根据输人的零件加工程序进行相应的处理(如运动轨迹处理、机床输入输出处理等)，然后输出控制命令到相应的执行部件(T}服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。
其中PLC的作用是接受CNC的M,S}T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作;同时接受操作面板和机床侧的I/0信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。
(二)数控加工代码在PLC上的实现方法
1.T功能的实现。主要是刀具的选择。系统送出
T代码指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与现行刀号进行比较，如果不符，发出换刀指令，对应的数控装置vo口变成高电平，使PLC输人端的软开关接通，换刀电机正转，当旋转到位(有检测触点)后，换刀电机反转，使刀架下落压紧，压紧力足够大时，微动开关接通，换刀电机停止运转，系统发出完成信号。
2.M功能的实现。系统送出M代码指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正l反转和启动/停止、卡盘的夹紧和松开、冷却液的开关等。M功能完成时，系统发出完成信号。
对于不同的数控机床，所能实现的辅助功能也不尽相同。但各种数控机床都有一些基本的辅助功能:如M00(程序停止),M02(程序停止)、M03(主轴顺针旋转)、MOS(主轴停止)、M06(准备换刀)等其中一部分是由数控系统本身的硬件和软件来实现还有一部分需要数控装置与PLC相结合来实现。
3.S指令的实现。S功能主要完成对主轴转的控制，常用的有代码法和直接指定法。代码法是S后面跟二位数字，这些数字不直接表示主轴转速的大小，而是机床主轴转速数列的序号;直接指定法是S后面直接就是主轴转速的大小，例如S1500表示主轴转速是1500r/min o
此外，数控机床还有其他的一些功能，如报警处理控制功能、软盘驱动装置控制功能、加工中心的主轴进行立卧转换控制功能。
三、PLC的工作过程
PLC的工作过程即CPU对用户程序循环扫描并顺序执行的过程。对用户程序的执行主要按三个阶段进行:
1.信号采样。以扫描方式顺序读人所有输人信号的状态，并将此状态存入输人映象寄存器中。
2一执行程序。程序执行按从上到下、从左到右的顺序对每条指令进行扫描，并从输人映象寄存器中和输出映象寄存器中读取有关数据，然后进行相应运算，运算结果重新存人输出映象寄存器中。
3.结果输出。执行完所有指令后，将输出映象寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开)转存到输出锁存器中，再通过一定方式输出来驱动外部负载。
四、PLC与外部信息的交换过程
PLC、控制系统和机床之间的信息交换包括如下四部分:
1.机床至PLC:机床侧的开关量信号通过I/0单元接口输人到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。
2. PLC至机床:PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送到机床侧，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC的地址可也由PLC程序设计者自行定义。
3. CNC至PLC: CNC送至PLC的信自、可由CNC直接送人PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址(开关量地址或寄存器地址)均由CNC厂家确定PLC编程者只可使用不可改变和增删。
4. PLC至CNC: PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，,PLC编程者只可使用，不可改变和增删。
五、控制系统中需要解决的几个问题
1.保证定位精度与提高定位速度之间的矛盾。步进电机的转速与其控制脉冲的频率成正比，当步进电机在极低频下运行时，其转速必然很低。而为了保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角时刀具或工作台移动的距离又不能太大，这两个因素合在一起带来了一个突出问题:定位时间太长。
位置精度是机床必须保证的一项性能指标，为了保证有足够的位置精度，一方面是要正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。为了保证定位精度，脉冲当量不能太大，但却影响了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。
2.可变参数的在线修改。当现场条件发生变化时系统的某些控制参数必须能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。尽管使用编程器可以方便快捷地改变原参数的设定，但编程器一般不能让现场操作人员使用，所以应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。
六、结语
应用PLC的逻辑控制技术，可以大大简化强电控制线路，提高工业产品的可靠性，随着其性能的进一步提高和完善，必将进人更多的工控领域。
由于采用了PLC控制，使电气部分的抗干扰能力增加，提高了机床的运行可靠性，因而增加了设备的柔性，提高了设备的使用效率。
(审核编辑: 智汇胡妮)
