数控机床PLC设计与调试

数控机床PLC设计与调试
黄海波
【摘要】PLC是随着计算机和自动控制技术的发展而发展的,目前广泛用在数控机床等工业设备中.PLC使得数控机床按照预先编好的逻辑顺序进行工作,同时跟CNC 系统协同工作,数控机床中只有装入了正确的PLC程序,数控系统才能有效控制机床运行,所以数控机床PLC程序的设计和调试是机床制造中的重要环节.笔者通过多年的经验,总结了如何设计和调试好数控机床的PLC程序.
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2015(000)011
【总页数】1页(P16)
【关键词】数控机床;PLC程序;设计;调试
【作者】黄海波
【作者单位】沈阳机床股份有限公司辽宁沈阳110142
【正文语种】中文
【中图分类】TG659
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。

1.1 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。

（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。

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。

【相关文献】
［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）.。