基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计

龙源期刊网

基于ＰＬＣ的自动化控制系统的设计

作者：罗贤亮

来源：《中小企业管理与科技》2009年第07期

摘要：PLC控制系统的设计是一个步骤有序的系统工程，在工业自动化控制领域得到了广泛的应用。本文是PLC控制系统的设计和实践经验的总结，在实际应用中具有良好的效果。

关键词：PLC控制系统设计调试

1 PLC控制系统的设计

1.1 PLC控制系统的硬件设计 硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。

PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85-240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1:1隔离变压器等）；隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。

PLC输入电路电源一般应采用DC 24V，同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。

PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短；如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应首选继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。

如果PLC输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。

２０１２年６月　第４０卷第ｌ１期　机床与液压　

ＭＡＣＨＩＮＥ　ＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ　Ｊｕｎ．２０１２　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．１１　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１２．１　１．０５１　

基于ＰＬＣ的数控机床安全控制设计　

苏茜，张群生　

（广西机电职业技术学院，广西南宁５３０００７）　

摘要：ＰＬＣ是数控机床的控制中心，机床很多执行机构的动作都是通过ＰＬＣ控制指令实现的。介绍了实现数控机床安　全控制功能的设计思路和设计要点，即通过修改数控机床的ＰＭＣ程序设置机床自动运行的限制条件，为数控机床增加了防　

错功能，有效消除了因操作人员的失误导致机床与夹具、工件发生碰撞的隐患，大大提高了机床使用的安全性。　

关键词：ＰＬＣ；数控机床；报警；安全控制　中图分类号：ＴＨ１７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—３８８１（２０１２）１１—１６９—３　

Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ　

Ｔｏｏｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＣ　

ＳＵ　Ｑｉａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｑｕｎｓｈｅｎｇ　

（Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，　

Ｎａｎｎｉｎｇ　Ｇｕａｎｇｘｉ　５３０００７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＬＣ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ＣＮＣ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｏｏｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｂｙ　ｗｈｉｃｈ　ｍａｎｙ　ａｃｔｕａｔｏｒｓ　ｃａｎ　ｏｐｅｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｄｅａ　ａｎｄ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　ＣＮＣ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｏｏｌ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ａｕｔｏ—ｒｕｎ　ｔｏ　ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ＰＭＣ　ｐｒｏｇｒａｍ　

基于PLC对数控机床电气控制的探讨

[摘要]：plc（可编程控制器）是一种将计算机技术、自动控制技术、通信技术相结合的新型工业自动化控制设备。数控机床电气控制系统采用plc已成为当前的发展趋势，本文对数控机床电气控制系统的控制方式、系统功能、主要控制部件，进行选择和分析后，给出一套完整的基于 plc 的数控机床电气控制系统的总体设计方案。

[关键词]：plc 数控机床 电气控制

中图分类号：tg519.1 文献标识码：tg 文章编号：1009-914x（2012）20- 0005 -01

随着数控技术的迅速发展，不仅要对机床的各坐标轴的方向进行插补控制，还要对机床主轴的正、反转、停止、进给运动、刀库及机械手的控制等动作，进行顺序控制。控制信息由i/o控制，如限位开关、温度开关和控制开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等输出元件，同时还包括主轴驱动和进给伺服驱动的控制等。由于plc是由输入部分、逻辑部分、输出部分组成，故上述功能完全可以由plc来完成。

一、选择合理的闭环控制方式

控制系统的成功与否取决于数控机床电气控制方式的合理性。要控制数控机床实现高速度、高精度的运转，系统的稳定性是非常重要的。首先要针对被控设备的特征、加工精度、运行速度等进行分析来达到预定要求，其次要综合考虑系统的性价比等因素。在确

定了坐标轴数目后，采用工控机+运动控制器+电机+光栅尺的方案组合进行闭环控制。在这种方式下，工控机能发挥强大的文件操作功能、人机交互功能、高速数据处理功能。运动控制器则体现了高速度、高精度、高稳定性等优点。光栅尺则为系统提供了高达

0.001mm 的高精度的位置信息。运动控制器不仅可以扩展轴的数目，也可以接入机床的各种传感器，提高了系统的可靠性及稳定性，同时也方便了系统以后的升级。

基于PLC的数控机床控制系统设计

数控机床是现代制造业中的核心设备之一，其在工业生产中的自动化程度非常高，能够实现高效、高精度的加工。而PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工控领域的专用计算机，其稳定性和可靠性非常高，适用于数控机床控制系统的设计。

硬件设计方面，首先需要选定适用于数控机床控制的PLC，一般推荐选择功能强大、性能稳定的工业级PLC。其次，需要根据实际应用需求选择适配的输入输出模块，用于与机床的各个传感器和执行器进行连接。然后，根据数控机床的运动结构，选择合适的电机驱动器和编码器等设备。最后，需要设计数控机床的操作面板，用于人机交互，包括显示屏、按钮、旋钮等。

软件设计方面，PLC的控制程序需要通过编程语言进行编写，常用的编程语言包括梯形图、指令表、结构化文本等。在编程中，首先需要实现数控机床的各种基本功能，例如：自动进给、自动下刀、自动换刀等。然后，针对具体的加工要求，编写相应的加工程序，包括工件的坐标系设定、刀具半径补偿、切削速度设定等。此外，还需要编写相应的报警和故障处理程序，以保证数控机床的安全运行。

设计完整的基于PLC的数控机床控制系统后，还需要进行相应的调试和测试。通过连接各个部件，验证控制逻辑是否按预期工作，检查机床运动是否平稳、精确。在测试过程中，还需要模拟各种异常情况，如断电、通信异常等，确保系统能够正确处理这些异常情况，保证机床的安全性和可靠性。 总之，基于PLC的数控机床控制系统设计需要考虑到硬件和软件两个方面，确保系统功能完善、稳定可靠。通过合理的硬件设计和编写高效的控制程序，可以实现数控机床的自动化加工，提高生产效率和产品质量。