應(yīng)用軟PLC開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床的功能控制

林秀洪

摘 要：數(shù)控機(jī)床中復(fù)雜的控制軟件大多數(shù)會(huì)應(yīng)用到專業(yè)的編程語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種高難度的操作也讓很多人遇上知識(shí)難點(diǎn)而無(wú)法掌握其原理。為了將系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和改進(jìn)，采用軟PLC開(kāi)發(fā)是目前比較具有實(shí)用性的一種選擇。它取代了過(guò)去運(yùn)用的繼電器和開(kāi)關(guān)控制電路，在PLC的編程設(shè)計(jì)下，可以對(duì)數(shù)控功能做好有效的控制。這種功能涵蓋了數(shù)控機(jī)床控制的軸數(shù)，機(jī)床操作面板的型號(hào)，還有輔助型號(hào)的控制等，通過(guò)一定的闡述定義相關(guān)的功能模塊設(shè)計(jì)，以S7200PLC軟件為基礎(chǔ)，形成一套系統(tǒng)的控制程序。經(jīng)過(guò)在數(shù)控系統(tǒng)上的調(diào)試，我們得出了結(jié)論：這種設(shè)計(jì)可以讓數(shù)控機(jī)床的功能得到穩(wěn)定的發(fā)揮，并且在使用上較為靈活和方便，這也滿足了數(shù)字化和模塊化上的功能需求。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；功能控制；軟PLC設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1.引言

本文在論述中會(huì)使用到PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的功能控制，除了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡，都將會(huì)實(shí)行全面控制的操作。在可控的范圍內(nèi)對(duì)數(shù)控軸的配置，以及型號(hào)的變動(dòng)等都做一系列的測(cè)驗(yàn)和修改。可以能夠通過(guò)PLC中的編程進(jìn)行修改就來(lái)完成某項(xiàng)功能的應(yīng)用。這種試驗(yàn)的成功可以讓相同的數(shù)控系統(tǒng)放置在不同配置的機(jī)床中，使得PLC編程知識(shí)能夠被更加廣泛的應(yīng)用，并且讓機(jī)床的用戶在后續(xù)能夠進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)、開(kāi)發(fā)等工作。

2.PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLC可以不借用其他設(shè)備直接將I/O接口與數(shù)控系統(tǒng)相互連接，也可以將總線以及數(shù)控CPU進(jìn)行連接來(lái)嵌入PLC系統(tǒng)。還有一種方式將PLC于數(shù)控系統(tǒng)用同一個(gè)CPU形成的SOFTPLC，并采用相同的I/O接口，做出對(duì)數(shù)控機(jī)床的有效控制【2】。PLC可以與CNC用同一個(gè)CPU，通過(guò)CNC的內(nèi)部裝置來(lái)傳遞型號(hào)。而PLC和機(jī)床電器控制信號(hào)的傳遞是需要通過(guò)CNC的I/O接口。因此，PLC的部分會(huì)被用作CNC中的一項(xiàng)功能而進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)的非常精細(xì)才能完成功能之間的傳遞；PLC控制程序會(huì)被傳送到CNC程序里，然后將其用于對(duì)機(jī)床功能信號(hào)的控制。

3.PLC設(shè)計(jì)中的功能控制

3.1主程序設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床通電之后便會(huì)執(zhí)行系統(tǒng)初始化程序再進(jìn)入到PLC的主程序中。首先，主程序被激活后需要進(jìn)行初始化流程，然后對(duì)每個(gè)軸位做首次的中心潤(rùn)滑的操作，系統(tǒng)之后便會(huì)進(jìn)入可被監(jiān)控的狀態(tài)，然后處理系統(tǒng)中的傳遞信號(hào)，比如當(dāng)手輪操作程序接收到了手動(dòng)操作的命令。如果是自動(dòng)加工的指令，則會(huì)被轉(zhuǎn)入到NCK程序中，然后調(diào)用相應(yīng)的軸時(shí)來(lái)對(duì)程序?qū)嵤┛刂疲㈤_(kāi)始冷卻和自動(dòng)加工，如果在加工時(shí)出現(xiàn)緊急情況，則可以采用急停程序來(lái)停止系統(tǒng)操作.

3.2軸使能夠控制程序AXES_CTL

控制各軸的脈沖使能和控制使能信號(hào)，并且可以對(duì)參考點(diǎn)的開(kāi)關(guān)信號(hào)以及以主軸命令為導(dǎo)向的主軸控制使能信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)位置調(diào)節(jié)器生效時(shí)的狀態(tài)來(lái)觸發(fā)垂直軸電機(jī)抱閘，這樣的操作方式可以有效的規(guī)避其自重而下落產(chǎn)生的問(wèn)題【3】。系統(tǒng)在每個(gè)進(jìn)給軸位中都搭配了2個(gè)硬限位開(kāi)關(guān)以及1個(gè)參考點(diǎn)的開(kāi)關(guān)來(lái)防止進(jìn)給軸超程的問(wèn)題。由于每個(gè)軸中都有不同種類的使能信號(hào)，需要大量的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。因此在程序設(shè)計(jì)中放置相應(yīng)的局部變量，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)量編碼的設(shè)計(jì)來(lái)簡(jiǎn)化整個(gè)程序的編程。

3.3初始化子程序PLC_INI

在通電后，初始化程序中的首個(gè)PLC循環(huán)就會(huì)被調(diào)用，根據(jù)機(jī)床的不同參數(shù)來(lái)設(shè)定NCK的接口型號(hào)，比如機(jī)床的參數(shù)中值來(lái)進(jìn)行確定此類機(jī)床的類型，根據(jù)置位信號(hào)的參數(shù)來(lái)決定需要給機(jī)床進(jìn)給的倍率等。初始化程序的運(yùn)用可以幫助設(shè)備在通電之后讓PLC系統(tǒng)逐漸進(jìn)入工作狀態(tài)。

3.4其他的子程序設(shè)計(jì)

當(dāng)程序出現(xiàn)問(wèn)題需要急停處理時(shí)，會(huì)采用到子程序EMG_STOP，根據(jù)這項(xiàng)程序來(lái)采取停機(jī)的操作，以此來(lái)激活報(bào)警程序并給出停機(jī)的原因。控制面板MCP的子程序是MCP_PP，這項(xiàng)子程序的主要目的是將MCP中產(chǎn)生的I/O的信號(hào)傳遞到相應(yīng)的處理區(qū)，讓其能夠做好準(zhǔn)備迎接接口板與主機(jī)之間的信號(hào)。MCP和NCK之間是通過(guò)他們的子程序MCP_NCK來(lái)進(jìn)行傳遞，這種行為是為了將MCP中產(chǎn)生的控制信號(hào)從接口轉(zhuǎn)移到NCK的地址中，以此來(lái)激活操作實(shí)現(xiàn)功能。HANDWHL是手輪控制的子程序。根據(jù)HDMI的接口信息來(lái)選擇手輪操作，最后實(shí)現(xiàn)操作的功能。冷卻液的開(kāi)始和結(jié)束的子程序是COOLING，它可以通過(guò)手動(dòng)功能來(lái)進(jìn)行起停的操作，還可以通過(guò)輔助功能的指令來(lái)完成相應(yīng)的操作【4】。最后，潤(rùn)滑子程序LUBRICAT是可以對(duì)程序設(shè)定時(shí)間來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化的潤(rùn)滑操作，當(dāng)然也可以進(jìn)行手動(dòng)潤(rùn)滑。

4.程序調(diào)試

對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行調(diào)試，則需要在一開(kāi)始明確機(jī)床的類型和相應(yīng)的設(shè)置。比如置機(jī)床的MA14510[16]中的參數(shù)如果是0，則這類機(jī)床屬于通用的機(jī)床，會(huì)使用控制五軸驅(qū)動(dòng)。如果反映出來(lái)的結(jié)果為1，則這項(xiàng)機(jī)床為車床，在控制軸的設(shè)置上分別為X軸、Z軸以及主軸【5】。如果置機(jī)床產(chǎn)生的結(jié)果為2，則這種裝置為銑床配置，控制五軸分別為X軸、Y軸、Z軸、主軸以及A軸。這種配置如果改為四坐標(biāo)數(shù)的話，則會(huì)去除掉A軸來(lái)進(jìn)行功能控制。在對(duì)進(jìn)給軸的控制上可以采用對(duì)進(jìn)給軸中運(yùn)動(dòng)控制以及方向判斷的執(zhí)行來(lái)進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試好每個(gè)軸的極限開(kāi)關(guān)的控制，在進(jìn)行限位時(shí)，硬件邏輯將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉掉設(shè)備的電源然后處理急停以及產(chǎn)生報(bào)警信息。對(duì)于檢測(cè)位置的調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)以及優(yōu)化開(kāi)關(guān)，可以調(diào)整好電機(jī)抱閘的動(dòng)作。用控制主軸來(lái)控制其使能信號(hào)，根據(jù)相應(yīng)的指令選擇手動(dòng)以及自動(dòng)的運(yùn)行，然后實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等相應(yīng)的功能。對(duì)于輔助功能的調(diào)試可以運(yùn)用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式的調(diào)用來(lái)控制系統(tǒng)中的冷卻和潤(rùn)滑功能，實(shí)現(xiàn)起停的操作【6】。

5.結(jié)語(yǔ)

軟PLC的應(yīng)用可以根據(jù)機(jī)床的常規(guī)配置來(lái)進(jìn)行功能控制的PLC的設(shè)計(jì)。目前的調(diào)試測(cè)驗(yàn)也證明了PLC的設(shè)計(jì)是完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床功能上的控制的。并且我們可以了解到PLC的設(shè)計(jì)擁有較強(qiáng)的通用和普遍性，這種配置跟其他的PLC系統(tǒng)相比，都有著相似的設(shè)計(jì)思路，針對(duì)不同的機(jī)床參數(shù)，設(shè)計(jì)出適用于該機(jī)床的功能控制的編程程序。實(shí)踐表明，軟PLC的設(shè)計(jì)在機(jī)床的應(yīng)用是可行且有效的，它的穩(wěn)定度高，可靠性強(qiáng)，并且功能也在被不斷的優(yōu)化，靈活操作的特點(diǎn)也讓它具備更多的有效性和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳興武，蔣新華，徐均攀. 應(yīng)用軟PLC開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床的功能控制[J]. 廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，05：654-657.

[2]李鐵軍，張淑敏. PLC在數(shù)控機(jī)床電氣控制方面的應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程師，2005，09：27-29.

[3]李勤營(yíng). 應(yīng)用軟PLC開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床功能[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013，04：43.

[4]喬?hào)|凱. PLC在數(shù)控機(jī)床開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械與電子，2015，01：37-39.

[5]孔德紅. 數(shù)控機(jī)床典型控制功能PLC編制模板研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2015，06：175-178.