江西理工大学南昌校区
毕业论文
题目：PLC在数控机床中应用
系：机电工程系
专业：机电一体化
班级：10机电一体化二班
学生：陈永方
学号：10312211
指导教师：张乐平职称：副教授
毕业论文任务书
题目：PLC在数控机床中的应用探讨
原始依据：
可编程控制器(PLC)是近几十年才形成和发展起来的一种新型工业控制装置,因其较高的性价比、强大功能等诸多优点，近些年来在工业自动控制领域应用愈来愈广。
随着数控机床的发展需要，PLC广泛应用于数控机床中。其在数控机床中的作用分为数字控制和顺序控制两部分，数字控制部分包括对各坐标轴位置的连续控制，而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧和松开、冷却、尾架、排屑等辅助动作的控制。它可以取代传统的低压控制电器从而实现逻辑顺序动作控制、计数和算术运算等各种操作功能。同时也使数控机床的结构更紧凑，响应速度和可靠性也大大提高！
数控机床中PLC的作用是接受CNC发送的指令，对其译码并转化成对应的控制信号，同时接受操作面板和机床侧的I/O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动作。随着数控系统的可靠性越来越高，其电气控制部分的故障率要比数控系统的故障率高得多，而数控机床的大部分电气故障都会在PLC程序上得到反映，所以通过PLC程序进行数控机床的故障诊断是一种非常有效的方法。维修人员如果能够了解PLC输入输出接口的含义、PLC程序的逻辑功能，就会准确地判断出数控机床电气控制部分的故障原因，给维修带来很大的方便。
本论文将依据各位学者专家的著作和研究成果就“PLC在数控机床的应用”的基本结构、程序设计、常见故障和日常维护等相关问题展开探讨，以提升进一步对数控机床的PLC系统的理解。
主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：
(1)设计（研究）内容：
一、绪论
1.1PLC简介
1.2PLC在数控机床中的发展方向
二、PLC在数控机床中的应用
2.1PLC在数控机床中的作用
2.2PLC在数控机床中的应用形式
2.3PLC在数控机床中的工作原理
三、数控机床中PLC系统的设计
3.1PLC系统的设计原则与步骤
3.2PLC程序设计
3.3PLC调试
3.4减少I/O点数的措施
四、数控机床PLC控制系统可靠性分析
4.1PLC的安装
4.2合理的安装与布线
4.3必须的安全保护环节
4.4冗余系统与热备用系统
五、数控机床PLC系统的维护和故障诊断
5.1PLC控制系统的维护
5.2PLC的常见故障及诊断方法
(2)主要指标和具体要求：
1、查阅课题相关文献15篇以上（期刊5篇以上），并注明出处。
2、在图书馆阅读PLC在数控机床中应用方面书籍，收集相关内容。
3、完成毕业论文，主要内容包括：论文背景、意义、总体思路、理论依
据、设计方法、解决手段、重点及难点。
4、按照进度进行设计，不无故拖延，按时完成毕业设计所规定的任务。
5、通过本次学习和论文的写作对PLC在数控机床中应用有较深的理解
日程安排：
第一阶段：相关文献资料的收集整理， 1.5周；
第二阶段：论文的初步撰写， 1.5周；
第三阶段：论文的改进及验证， 5天；
第四阶段：老师评阅及答辩， 2 天。
主要参考文献和书目：
[1] 张华宇、谢风芹、丁鸿昌等.《数控机床电气及PLC控制技术》[M].北京：电子工业
出版社，2010
[2] 胡海清.刘雪雪.《PLC与自动生产线技术》[M].北京:北京理工大学出版社,2010
[3] 朱宽.张勇.《典型机床电气控制解析与PLC改造实例》[M].北京：机械工业出版社，
2011
[4] 王桂林.张鹏程.PLC在数控机床中的应用[J].商丘职业技术学院学报，2009,8
（2）:71～73
[5] 陈涛.PLC在数控机床中（CNC）的应用[J].新疆职业大学学报，
2009,17（3）:75～76
[6] 董学勤，马红梅.PLC在数控机床中的应用及其故障排除[J].装备制造技术，
2012(1):125～127
[7] 朱楠.浅谈PLC在数控机床中的运用.制造业自动化[J].2012,34(9)：96～97
[8] 闫雪峰.《数控机床电气控制》[M].北京：国防科技大学出版社，2008
[9] 李树勇. PLC控制系统及其通信技术在大型机床设备改造中的应用[D].硕士. 中国海
洋大学,2009
[10] 陈卓张涛. PLC技术在数控机床电气控制中的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2012(26)
[11] 姚胜蓝. 基于数控机床PLC的远程监控与诊断系统研究[D]. 硕士. 上海交通大
学,2003
[12] 许云理. PLC程序在数控机床故障诊断中的应用[J]. 制造技术与机床.
2006(10):126～128
[13] 闰存富. PLC在数控机床故障诊断中的应用[J]. 煤矿机械. 2011,32(12): 260～
262
[14] 路民. PLC在数控系统中的应用[J]. 科技创新与应用. 2012(16): 63～64
[15] 唐霞，陈夏冰. 巧用PLC的I/O状态和梯形图现场诊断数控机床故障[J]. 机床与
液压. 2011,39(2)：140～141
指导教师签字：年月日
教研室主任签字：年月日
江西理工大学南昌校区
毕业论文开题报告
题目：PLC在数控机床中的应用探讨
本课题来源及研究现状、发展趋势：
可编程控制器(PLC)是近几十年才形成和发展起来的一种新型工业控制装置,因其较高的性价比、强大功能等诸多优点，近些年来在工业自动控制领域应用愈来愈广。
随着数控机床的发展需要，PLC广泛应用于数控机床中。其在数控机床中的作用分为数字控制和顺序控制两部分，数字控制部分包括对各坐标轴位置的连续控制，而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧和松开、冷却、尾架、排屑等辅助动作的控制。它可以取代传统的低压控制电器从而实现逻辑顺序动作控制、计数和算术运算等各种操作功能。同时也使数控机床的结构更紧凑，响应速度和可靠性也大大提高！
数控机床中PLC的作用是接受CNC发送的指令，对其译码并转化成对应的控制信号，同时接受操作面板和机床侧的I/O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动作。随着数控系统的可靠性越来越高，其电气控制部分的故障率要比数控系统的故障率高得多，而数控机床的大部分电气故障都会在PLC程序上得到反映，所以通过PLC程序进行数控机床的故障诊断是一种非常有效的方法。维修人员如果能够了解PLC输入输出接口的含义、PLC程序的逻辑功能，就会准确地判断出数控机床电气控制部分的故障原因，给维修带来很大的方便。
未来PLC发展的重点及趋势：1.人机界面更加有好
2.网络通讯能力大大增强
3.开发性和操作性大大发展
4.功能进一步增强，应用范围越来越广
课题研究目标、内容、方法和手段：
本文主要探讨PLC在数控机床中的工作原理，PLC在数控机床中的应用形式，PLC在数控机床中安装和调试，PLC在数控机床中可靠性说明，及PLC在数控机床中的维护和故障诊断等。通过本论文以实现对PLC在数控机床中的理解、运用、系统设计、维护和故障处理的能力。
本论文可通过以下手段进行:
1在图书馆阅读及PLC在数控机床中应用方面书籍，收集相关内容
2 利用网络了解国内外发展状况及趋势
3 与指导老师，同学们进行交流，共同研究探讨分析有关方面知识
提纲：
一、绪论
1.1PLC简介
1.2PLC在数控机床中的发展方向
二、PLC在数控机床中的应用
2.1PLC在数控机床中的作用
2.2PLC在数控机床中的应用形式
2.3PLC在数控机床中的工作原理
三、数控机床中PLC系统的设计
3.1PLC系统的设计原则与步骤
3.2PLC程序设计
3.3PLC调试
3.4减少I/O点数的措施
四、数控机床PLC控制系统可靠性分析
4.1PLC的安装
4.2合理的安装与布线
4.3必须的安全保护环节
4.4冗余系统与热备用系统
五、数控机床PLC系统的维护和故障诊断
5.1PLC控制系统的维护
5.2PLC的常见故障及诊断方法
进度安排：
第一阶段：相关文献资料的收集整理， 1.5周；
第二阶段：论文的初步撰写， 1.5周；
第三阶段：论文的改进及验证， 5天；
第四阶段：老师评阅及答辩， 2 天。
主要参考文献和书目：
[1] 张华宇、谢风芹、丁鸿昌等.《数控机床电气及PLC控制技术》[M].北京：电子工业
出版社，2010
[2] 胡海清.刘雪雪.《PLC与自动生产线技术》[M].北京:北京理工大学出版社,2010
[3] 朱宽.张勇.《典型机床电气控制解析与PLC改造实例》[M].北京：机械工业出版社，
2011
[4] 王桂林.张鹏程.PLC在数控机床中的应用[J].商丘职业技术学院学报，2009,8
（2）:71～73
[5] 陈涛.PLC在数控机床中（CNC）的应用[J].新疆职业大学学报，
2009,17（3）:75～76
[6] 董学勤，马红梅.PLC在数控机床中的应用及其故障排除[J].装备制造技术，
2012(1):125～127
[7] 朱楠.浅谈PLC在数控机床中的运用.制造业自动化[J].2012,34(9)：96～97
[8] 闫雪峰.《数控机床电气控制》[M].北京：国防科技大学出版社，2008
[9] 李树勇. PLC控制系统及其通信技术在大型机床设备改造中的应用[D].硕士. 中国海
洋大学,2009
[10] 陈卓张涛. PLC技术在数控机床电气控制中的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2012(26)
[11] 姚胜蓝. 基于数控机床PLC的远程监控与诊断系统研究[D]. 硕士. 上海交通大
学,2003
[12] 许云理. PLC程序在数控机床故障诊断中的应用[J]. 制造技术与机床.
2006(10):126～128
[13] 闰存富. PLC在数控机床故障诊断中的应用[J]. 煤矿机械. 2011,32(12): 260～
262
[14] 路民. PLC在数控系统中的应用[J]. 科技创新与应用. 2012(16): 63～64
[15] 唐霞，陈夏冰. 巧用PLC的I/O状态和梯形图现场诊断数控机床故障[J]. 机床与
液压. 2011,39(2)：140～141
指导教师签字：年月日
教研室主任签字：年月日
摘要
可编程控制器是以微处理器为核心，集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，具备了抗干扰能力极强、可靠性相当高、体积较小的特点。随着现代工业的发展，传统机床已不能满足行业的需求，而将PLC 应用于数控机床中，用程序控制取代传统的继电器控制，就能确保数控机床具有快速性、准确性与合理性，使数控机床结构更紧凑,功能更丰富，从而能更好地满足实际生产之所需．进而提高了企业的经济效益。
本文描述了PLC在数控机床中作用，PLC在数控机床的应用，及PLC在数控机床中的系统设计，最后介绍了PLC在数控机床的日常维护和故障维修的一些方法。
关键词：数控机床；继电器；可编程控制器；
ABSTRACT
Programmable controller is a microprocessor as the core, integrating microcomputer technology, automation technology and communication technology in the integration of general industrial control equipment, has strong anti-interference ability, high reliability, small features. With the development of modern industry, the traditional machine tool can not meet the needs of industry, and the PLC was applied to the numerical control machine tool, program control to replace the traditional relay
control, can ensure that numerical control machine tool has the quickness, accuracy and rationality, make the nc machine tool structure is more compact, more feature-rich, to better meet the actual production needs. To improve the enterprise economic efficiency.
PLC in the nc machine tools are described in this paper, the application of PLC in CNC machine tools, design and PLC in the nc machine tools system, finally introduces the PLC in the numerical control machine tool of the daily maintenance and fault maintenance methods.
Key words: CNC machine tools; Relay; Programmable controller;
目录
第一章绪论 (1)
1.1 PLC简介 (1)
1.2 PLC在数控机床中的发展方向 (2)
第二章 PLC在数控机床中的应用 (5)
2.1 PLC在数控机床中的作用 (5)
2.2 PLC在数控机床中的应用形式 (6)
2.3 PLC在数控机床中的工作原理 (8)
第三章数控机床中PLC系统的设计 (11)
3.1 PLC系统的设计原则与步骤 (11)
3.2 PLC程序设计 (13)
3.3 PLC调试 (15)
3.4 减少I/O点数的措施 (16)
第四章数控机床PLC控制系统可靠性分析 (19)
4.1 PLC的安装 (19)
4.2 合理的安装与布线 (19)
4.3 必须的安全保护环节 (21)
4.4 冗余系统与热备用系统 (23)
第五章数控机床PLC系统的维护和故障诊断 (26)
5.1 PLC控制系统的维护 (26)
5.2 PLC的常见故障及诊断方法 (26)
致谢 (29)
参考文献 (30)
第一章绪论
1.1 PLC简介
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC主要有CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成，如图所示。有的PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成对操作面板、机床外部开关输入信号、输出信号等的控制功能
图1-1 PLC的基本组成
1.CPU模块
CPU的模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，他不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存续乎其用来储存程序和数据。
2.I/O模块
输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块，他们相当于系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接収和采集输入信号，开关量输入模块用来接収从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等过来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变速
器的连续变化的模拟量电流、电压信号。
开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。
CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V和交流220V。从外部引入的尖峰电流和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模块中用光耦合器、光电晶闸管、小型继电器的器件来隔离PLC内部电路和外部I/O电路，I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
3.编程器
编程器是PLC必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。手持编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC 编程，或者用于现场调试和维护。
使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到PLC ，也可以将PLC的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。
4.电源
PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V，正负12V，24V等直流电源。小型PLC一般都可以作为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关）提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
1.2 PLC在数控机床中的发展方向
1. 国内外PLC的现状
目前，全世界约有PLC生产厂家约200家，生产300多个品种。全球PLC 发运件数1998年为1456万件，1999年为1620万件，2000年达到1778万件。在1995年发运的PLC中，按最终用户分：汽车占23％，粮食加工占16.4%，
化学药品占14.6%金属、矿山占11.5％，纸浆、造纸占11.3％，其他占
23.2％，PLC逐渐成为占自动化装置及过程控制系统最大市场份额的产品。2000年PLC的销售额在控制市场份额中超过50％。在全球PLC制造商中，世界PLC主要生产厂家分别是Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A—B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omron(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。
我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产，中型PLC 已有产品，大型PLC已经开始研制。有的产品不仅供应国内市场，而且还有出口。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，但是国内产品市场占有率不超过10％，另一方面，国产PLC许多仍停留在全套引进或以仿制为主的阶段上，这种方式在研究开始是必要的，但是停留在这个水平上是绝对不可取的。当然，国内产品在价格上占有明显的优势。总体来说，国产PLC的发展有一定的基础。但从产品结构上看，我国自主研制及引进技术生产的PLC大都属于中低档产品，至今没有形成主流产品和完整的系列产品。
2.PLC的发展趋势
自60年代未引入PLC技术以来，PLC由最初的只能处理丌关量而发展到可以处理模拟量和数据，以后又与其他技术相结合，利用其不同的性能和特点，相互渗透和融合、集成以及网络化，构成各种新型的自动控制系统，以满足各种自动控制的要求。总体来讲，PLC的发展趋势主要表现在以下几个方面：
（1）微型、小型PLC功能明显增强
很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOSl4(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mmx89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。
（2）向开放型转变，编程语言多样化
传统PLC存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1993年颁布了《可编程序控制器的编程软件标准》，为各PLC厂
家编程的标准化铺平了道路。我国也在1995按照这个标准制定了可编程控制器的国家标准。《可编程序控制器的编程软件标准规定了5种编程语言(我国国家标准中也遵守此规定)：梯形图(LD，美、日)，顺序功能图(SFC，欧洲)，功能块图(FBD，欧洲)，结构文本(ST)和指令表(IL德、曰)。为适合不同应用场合和不同国家应用习惯的要求，允许在同一个PLC程序中使用多种编程语言。（3）向集成化、通讯化、网络化发展
由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，并强化了通讯能力和网络化。网络化和强化通信能力是PLC的重要发展方向。尤其是以PC为基础的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人一机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基础的控制方法使得用户编程更加方便，而且提供开放的体系结构，用户可以根据需要选择各类、各厂家的PLC或I/O设备进行互联，从而可以降低生成成本和提高生产率。
（4）PLC的新进展——软PLC
计算机软、硬件技术的迅速发展，推动了自动控制技术又耿得了一系列新的进展。目前有许多工业用自动控制产品、机电一体化产品开始转向以计算机为平台的控制方式。德国工业界最新推出了以计算机为平台的SOFTPLC，可以说是这方面的优秀代表。软PLC又有人称作“PCPLC”、“嵌入式PLC”，顾名思义，软PLC实际利用软件来实现传统PLC的功能。SOFTPLC最大的优势是具备柔性扩展能力，用户可以选择不同厂家生产的各种硬件产品，充分利用每一软件的最佳特性，组成最佳的控制系统。同时与硬件的连接也十分方便。有很多的I／O卡可以直接内连接到SOFTPLC计算机总线上。从而在软、硬件两方面可以达到工控机和PLC性能的完美结合，方便了性能扩展和人机交流，是PLC未来的一大发展趋势。
第二章 PLC在数控机床中的应用
2.1PLC在数控机床中的作用
1.PLC是数控系统与数控机床间的信息交换的桥梁
相对于PLC，机床和CNC就是外部, PLC与机床以及CNC之间的信息交换，对于PLC的功能发挥，是非常重要的。PLC与外部的信息交换，通常有四个部分：
(1)机床侧至PLC：机床侧的开关量信号通过I/O单元接口输入到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所配置的输入地址，均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置，对PLC程序和地址分配进行修改。
（2）PLC至机床：PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到机床侧，所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。
（3）CNC至PLC：CNC送至PLC的信息可由CNC 直接送入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。如数控指令的M、S、T 功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。
（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。
2. PLC在数控机床中的某些控制功能
（1）对操作面板的控制。操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入CNC，再由CNC送到PLC，来控制数控机床的运行。而机床操作面板控制信号，是直接进入PLC，从而控制机床的运行。
（2）控制机床外部开关输入信号。机床侧的开关信号输入到PLC，进行逻辑运算。这些开关信号，包括很多检测元件信号。
（3）对输出信号进行控制：PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。
（4）功能实现。系统给出T指令到PLC，经过译码，会在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号来比较。如果不符合，会发出换刀指
令，刀具换刀，换刀完成后，系统会发出完成信号。
（5）M功能实现。系统给出M指令到PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号。
2.2 PLC在数控机床中的应用形式
数控机床中所应用 PLC 可分为两类：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型PLC；另一类是I/O 信号接口技术规范、I/O 点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的独立型PLC。
1.内装型PLC
内装型PLC(或称内含型PLC、集成式PLC)从属于CNC 装置，PLC 与NC 间的信号传送在CNC 装置内部即可实现。PLC 与机床(简称MT)之间则通过CNC I/O 接口电路实现信号传送。如图2-1 所示为具有内装型PLC 的CNC 机床系统框图。
内装型 PLC 有如下特点：
(1) 内装型PLC 实际上是CNC 装置带有的PLC 功能，一般作为一种基本的或可选择的功能提供给用户。
(2) 内装型PLC 的性能指标(如：I/O 点数，程序最大步数，每步执行时间、程序扫描周期、功能指令数目等)是根据所从属的CNC 系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。其硬件和软件部分是被作为CNC 系统的基本功能或附加功能与CNC 系统其他功能一起统一设计、制造的。因此，系统硬件和软件整体结构十分紧凑，且PLC 所具有的功能针对性强，技术指标亦较合理、实用，尤其适用于单机数控设备的应用场合。
(3) 在系统的具体结构上，内装型PLC 可与CNC 系统共用CPU，也可以单独使用一个CPU；硬件控制电路可与CNC 系统其他电路制作在同一块印制电路板上，也可以单独制成一块附加板，当CNC 装置需要附加PLC 功能时，再将此附加板插装到CNC 装置上，内装PLC 一般不单独配置I/O 接口电路，而是使用CNC 系统本身的I/O电路。PLC控制电路及部分I/O 电路(一般为输入电路)
所用电源由CNC 装置提供，不需另备电源。
图 2-1 具有内装型PLC的CNC机床系统框图
(4) 采用内装型PLC 结构，CNC 系统可以具有某些高级的控制功能。如：梯形图编辑和传送功能，在CNC 系统内部直接处理NC 窗口的大量信息等。
国内常见外国公司生产的带有内装型PLC 的系统有：FANUC 公司的FS—0(PMC —L/M)、FS—0 Mate(PMC—L/M)、FS—3(PLC—D)、FS—6(PLC—A、PLC—B)、FS—10/11(PMC—1)、FS—15(PMC—N)，SIEMENS 公司的SINUMERIK 810、SINUMERIK 820，A-B公司的8200、8400、8600 等。
2. 独立型PLC
独立型PLC 又称通用型PLC。独立型PLC 是独立于CNC 装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。如图 2.21 所示为具有独立型PLC 的CNC机床系统框图。
独立型PLC 有如下特点：
(1) 独立型PLC 具有如下基本的功能结构：CPU 及其控制电路、系统程序存储器、用户程序存储器、I/O接口电路、与编程机等外部设备通信的接口和电源等。
(2) 独立型PLC 一般采用积木式模块化结构或笼式插板式结构，各功能电路多做成独立的模块或印制电路板，具有安装方便，功能易于扩展和变更等优点。例如，可采用通信模块与外部I/O 设备、编程设备、上位机、下位机等进行数据交换；采用D/A 模块可以对外部伺服装置直接进行控制；采用计数模块可以对加工工件数量、刀具使用次数、回转体回转分度数等进行检测和控制，采用定位模块可以直接对诸如刀库、转台、直线运动轴等机械运动部件或装置进行控制。
图 2-2 具有独立型PLC 的CNC 机床系统框图
(3) 独立型PLC 的输入/输出点数可以通过I/O 模块或插板的增减灵活配
置。有的独立型PLC 还可通过多个远程终端连接器构成有大量输入/输出点的网络，以实现大范围的集中控制。
在独立型PLC 中，那些专为用于FMS、FA 而开发的独立型PLC 具有强大的数据处理、通信和诊断功能，主要用作“单元控制器”，是现代自动化生产制造系统重要的控制装置。独立型PLC 也用于单机控制。国外有些数控机床制造厂家，或是为了展示自己长期形成的技术特色，或是为了对某些技术绝窍进行保密，或纯粹是因管理上的需要，在购进的CNC系统中，舍弃了PLC 功能，而采用外购或自行开发的独立型PLC 作控制器，这种情况在从日本、欧美引进的数控机床中屡见不鲜。
国内已引进应用的独立型PLC 有：SIEMENS 公司的SIMATI C S5 系列产品，A-B公司的PLC 系列产品，FANUC公司的PMC—J 等。
2.3 PLC在数控机床中的工作原理
PLC是以循环扫描方式控制数字化的信息，实施逻辑性很强的通信控制。在系统硬件的支持和软件的控制下，PLC按固定的周期时间循环扫描，按用户程序中指令的顺序，一条一条地执行程序中的指令。在每一个扫描周期内，PLC顺序地执行自诊断，初始化，执行用户程序，通信服务等任务。
PLC有两种基本的工作模式，即运行（RUN）模式与停止（STOP）模式。在运行模式下,PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。
除了执行用户程序外，在每次循环过程中，PLC还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为五个阶段：内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理。PLC的这种周而复始的循环工作方式成为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入/输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。
在内部处理阶段，PLC检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，同时完成一些其他内部工作。
在通信服务阶段，PLC与其它带微处理器的智能通信装置，响应编程器输
入的命令，更新编程器的显示内容。
当PLC处于停止（STOP）模式时，只执行内部处理和通信服务两个阶段的操作。PLC处于云运行（RUN）模式时，还要完成另外三个阶段的操作。
在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。PLC梯形图中的其他编程元件也有对应的映像存储区，它们统称为元件映像基础寄存器。
在输入处理阶段，PLC把所有外部输入电路的接通、断开状态读入输入映像寄存器。在外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为1状态时，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。外部输入触点电路断开时，对应的输入映像寄存器为0状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。
某一编程元件对应的映像寄存器为1状态时，称该编程元件为ON；其映像寄存器为0状态时，称该编程元件为OFF。
在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之改变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。
PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按部序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束。在执行指令时，从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的0/1状态读进来，并并根据指令的要求执行下相应的逻辑运算，运算的结果写入相应的元件映像寄存器中，因此，各编程元件映像寄存器（输入映像寄存器除外）的内容会随着程序的执行而变化。
在输出处理阶段，CPU将输入映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。梯形图中某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，是外部伏在通电工作。
若梯形图中输出继电器的线圈“通电”，对应的输出映像寄存器为0状态，在输出处理阶段之后，继电器型输出模块中对应的的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。