数控机床PLC设计与调试

总结了如何设计和调试好数控机床的PLC程序。

关键词：数控机床 PLC程序 设计 调试

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）11-0000-00

目前，数控系统是不能直接控制机床动作的，只有编入合适的PLC程序，才能控制机床动作，它是数控系统对机床外部设备逻辑控制的纽带，也是各外部信号反馈给数控系统的重要通道。PLC设计者对程序设计和调试时要注意方式方法，下面逐一介绍。

1 PLC设计步骤

1.1工作信号分析

如图1所示，CNC系统通过F信号传给PLC，PLC经过逻辑运算后通过G信号进行控制和反馈。PLC通过Y信号传送到机床侧，主要控制机床的电磁阀、接触器等指示动作，满足机床运行要求。PLC接收机床侧的检测装置的反馈信号通过X信号输入，通过逻辑运算，达到外部设备的自诊断功能。

1.2研究数控系统，确定PLC系统设计方案

前面研究了PLC系统的信号传输过程，还要对PLC系统的接口、数量和类型进行分析。了解PLC系统功能和特点。通过分析不同数控设备及系统和需求方操作习惯最终确定PLC的设计方案。

1.3电气设计内容及注意点

电气部分内容设计是PLC设计的重要环节，包含原理图、布置图、接线图、工艺图及各种元器件的数量和类型。设计时要注意PLC输出接口类型、驱动能力、保护电路、抗电磁干扰、抗电压波动、散热等方面的内容。

1.4 PLC程序设计方法、步骤及原则

PLC应用中最关键的环节是程序设计。设计思路主要是从信号的输入和输出逻辑关系入手，在有效信号输入后有预期输出信号，实现预期功能，所以在程序设计中主要是过程控制为目标，认真分析过程启动条件和要求，根据要求编写PLC程序，逐个编写，完成所有过程PLC程序编制。程序设计的方法有状态表、流程图、功能表等。状态表法主要是根据传统继电器设计方法演化而来，满足PLC对梯形图的设计控制，这种方法的缺点是只适用于单向顺序控制，对于并行顺序控制无法满足。流程图法是利用计算机设计出PLC程序，用指令处理逻辑问题，能简单、快捷、协调设计出相关控制功能。功能表法是利用功能表对控制器要完成的控制功能的解释和说明。利用功能图分析出逻辑方程，绘制梯形图或者指令语句，这种方法一般设计者使用较多。有部分经验比较丰富的设计者通过经验来设计，这主要用在复杂控制程序设计时，这种方式灵活、方便，需要配合调试过程作出修改等。

程序设计步骤一是研究PLC自带程序，有的PLC自带了很多控制程序，程序员根据自己的要求有选择性的使用自带程序。二是对PLC的输入和输出信号进行分类和列表，按PLC内部接口分配情况对每个信号分配标号。三是根据设备控制的具体要求，绘制功能流程图及有关信号的时序图等等。四是通过PLC程序语言的相关要求绘制梯形图，根据梯形图编写程序，需要注意的是梯形图标注要跟现场采集的信号和PLC内部接口相对应[1]。

程序设计务必要遵循几个原则，第一，安全性原则，操作人员和设备安全是PLC程序设计的基础，安全必须包含软件安全和硬件安全，也就是要求程序员在程序中要写入安全程序，比如电机的正反转互锁功能，限位功能，同时还要在硬件上要设计保护功能，预防意外。第二，充分了解PLC功能。各个不同厂家的PLC特点不一，使用过程中PLC的方法也不一样，程序员要充分认识PLC的功能，发挥PLC的最大能力。第三，易于调试原则。PLC程序不可能一次全部设计完成，需要在过程中不断调试和修改，可以设计一个中间寄存器，方便在设计过程中调试。第四，便于维修原则。PLC一旦编制到数控机床中，将会为机床服务较长时间，PLC说明书应该详细注解清楚，一旦发生故障，便于不同维修人员维护解决。

2 PLC调试步骤

（1）程序输入，程序输入有多种方式，系统输入、编程器输入、本地输入、PC输入等。不管是那种输入方式，一定要保证不能出现输入错误的现象。

（2）线路检查，正确的PLC程序要有正确的线路安装才能调试，调试前一定要认真检查电气接线的所有电路，尤其是不能出现短路等情况，一旦短路会损坏元器件，造成较大损失。

（3）模拟调试，PLC实际调试前要先进行模拟调试，因为PLC是在数控系统和电气之间的纽带，即使是电气线路接线正确，如PLC指令错误，那也会损坏电路，损坏设备。

（4）正常调试，接入电源，打开各个驱动器。按照PLC控制顺序和设备动作配合情况进行一一调试。

（5）安全检查，包含了安全保护功能和报警功能状态。这些调试都需要在非正常状态下进行。比如设计气压或液压压力不足的情况下是否报警；主轴过热会不会有过热保护动作；手动达到限位看是否有报警等[2]。

（6）调试完成，固化程序，经过调试和一段时间的空运行及非常规调试后，如果所有的功能都能满足，机床也不会发生故障，表示PLC程序有效，需要固化存储程序，编写详细的说明书，供客户参考使用。

3结语

数控机床的PLC系统设计和调试是一个复杂工程，需要多个部门和设计者的合作才能做出合格的系统，设计人员需要不断苦练内功，多学习，勤动手，才能设计出最优，高效的PLC系统。

参考文献

[1]蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M].北京：北京理工大学出版社，2007.

[2]夏燕兰.PLc在数控冲床上的应用[J].锻压装备与制造技术，2007（5）.