姜蕊，张春旺

（滨州渤海活塞有限公司，山东 滨州 256600）

在我国现代科技不断发展的过程中，可编程的控制器PLC技术获得了更好的发展，技术的自动控制能力正在不断的提高。这项技术是针对工业生产设计出来的计算机程序，目前已经广泛应用于数控机床领域中。在进行技术应用时，可以优化控制的性能，还可以缩短组机的设计周期，降低了硬件的投资成本。与其他控制产品相比较之下，这项产品在应用时具备更多的优势。在进行PLC技术应用时，要想充分发挥技术的效果，需要在现有技术的基础上，对其进行创新性研究。

1 PLC技术与数控机床分析

1.1 PLC技术

PLC是一种逻辑化的可编程控制设备，这项设备的作用原理是根据系统的可编程储存器，对系统的内部程序进行全方位的控制，确保各个程序的操作和计算以及控制管理，能够按照预先设计好的目标执行。在进行控制系统应用时，可以对多个机床和设备进行同时控制，使得各个生产程序能够顺利开展。这项技术在应用时，编程形式更加简单。因为这项技术涉及到的电脑系统编程都属于基础的编程，指令的实施比较简单，操作人员可以对其进行熟练地掌握。梯形图和原有模式下的继电器设备控制图，存在一定的相似之处。这项技术能够实现输出口和输入口以及继电器设备、接触器设备的有效连接，在一定程度上降低了操作的难度。在进行PLC编程设备应用时，基础化的设计形式，降低了对工作人员专业技能和文化素养的要求。工作人员可以在短时间内对所有的指令进行全面地学习，而且能够提高设备的可操作性特征。这项设备的使用具备更高的性价比，因为这种设备的体积比较小，内部结构更加紧密，设备的重量比较轻、外形更加坚固，在应用时可以满足各方面的要求。且这项设备的功能完善，实用性特征比较强，可以对设备进行快速的安装。这项设备已经成为机电一体化控制中，实用性最高的控制设备之一。具体如图1所示。

图1 PLC组成框架图

1.2 数控机床

对于数控机床的应用来说，主要是通过数字控制，对机床的生产形式进行管理。这种数控机床内部配有程序控制系统，可以实现自动化的生产。这项控制系统可以对符号和指令以及编码的程序进行有效地控制，可以从根本上提高生产的效率，使用计算机等设备对指令进行译码，并且选用代码的形式，显示相应的译码。利用信息载体对数控设备进行输入和管理，不需要通过人工作业，就可以实现相应的生产。工作人员只需要利用计算机等设备，对数控机床进行有效的管理，就可以满足相应的生产需求。在进行数控机床设置时，主要存在输出设备和输入设备以及PLC、CNC单元等装置。具体如图2所示。

图2 数控系统结构框架图

2 PLC技术在数控机床中的具体应用

2.1 数控系统应用

在进行控制系统建设的过程中，利用PLC技术可以设置控制操作面板。在进行PLC控制数控系统设计时，主要是通过操作面板对信号进行有效的传输，接口信号区域接收到信号之后，可以实现各项操作和指令的执行。面板的功能主要存在S、T、M3种形式，S是利用二位代码和四位代码实现代码的转换，并且对主轴的转速进行有效地控制，T可以对机床刀库进行有效的管理，存在自动变换工具的功能，M主要存在辅助型的功能。在对输入信号进行控制时，可以利用PLC技术对输入的信号进行关闭和开启，并且将其传输到需要控制的对象区域，既然实现开关的控制功能。在进行PLC技术应用时，可以通过输出的信号，对各种操作装置进行有效地控制。在进行机电设备研发的过程中，PLC可以利用计算机等设备，实现驱动装置的加载，并且对各种类型的电动机伺服进行有效的控制。在进行报警功能设置时，PLC技术可以对机床的故障信号进行全方位的收集，并且将收集到的数据信息，采用报警信号的形式告知工作人员，确保工作人员能够对问题进行及时的发现和处理，避免故障问题的影响范围不断扩大。

2.1.1 硬件组成

当前，在数控机床控制中，对于嵌入式软PLC系统的应用较为广泛，通过将其作为嵌入式应用程序，能够实现对数控系统的优化控制，效果显著。嵌入式软PLC系统的硬件内容包括：

（1）I/O接口。I/O接口是PLC与外部进行联系的纽带，输入接口包括直流、交流、交直流输入方式，输出接口包括晶体管、晶闸管、继电器输出方式，针对传输给PLC系统的各种控制信号，例如操作按钮、限位开关、传感器输出等，都可以通过接口对这些信号进行转换，形成CPU能够接收并处理的信号内容。输出接口还能够将CPU输送的控制信号转换成现场所需要的强电信号进行输出，从而实现对接触器、驱动电磁阀等设备的驱动作用。

（2）A/D、D/A转换。在应用PLC技术的过程中，尤其是要进行实时控制的系统中，需要将外界变化物理量转变成数字量传输到计算机系统内部进行加工处理，反之，也需要将系统内的计算结果由数字量转化为模拟量，以实现对某些执行元件的控制。这个由模拟量转换为数字量及数字量转换为模拟量的过程就是A/D、D/A转换，实现此项技术的关键指标有：高分辨率，这样在进行转换时能够对输入量的微小变化产生反应。转换电压范围控制，如5V、10V等，转换后所得结果精确度高，转换时间及输出逻辑电平控制，工作温度范围控制等。

（3）通信端口。CPU主机上的通信端口符合Profibus标准，具体的端口名称对应关系如表1所示。

表1 端口引脚与Profibus标准对应

2.1.2 系统构成

在应用PLC系统的过程中，主要考虑由运行及开发两大系统组成，运行系统包括接口、管理、内核调试器等，通过在硬件平台上运行，能够实现对机床运行的控制。而开发系统则包括编译、编辑、调试等功能，可以对PLC程序进行编辑和修改，确保目标代码的正确性，并通过通信接口将目标程序传输到硬件系统当中，从而实现对机床动作的有效控制。两个系统的运行是互补的，具体结构如图3所示。

图3 嵌入式软PLC系统结构图

2.1.3 控制方案

基于嵌入式的软PLC与传统PLC有所区别，其是一个专门的计算机系统，核心部分包括一个具有特殊功能的CPU，通过被固定在硬件平台上，通过运行系统的分析与处理，可以进行相应的信号输入与输出，从而使得I/O模块完成与其对应的逻辑控制功能。具体的控制方案如图4所示。

图4 嵌入式软PLC控制方案

2.2 机械设计应用

在进行机械产品生产的过程中，PLC机电一体化技术的应用，主要是将机械技术作为了研发的基础，促进机械技术向着智能化和自动化的方向进行了更好的发展。目前在进行PLC机电一体化技术应用时，可以提高机械产品设计的精确度，主要存在传动装置和自动排屑装置以及防护装置等产品类型。在对防护装置进行设计和生产时，一般不采用开放型的作业形式。通常情况下要通过全封闭或半封闭的作业，对产品进行有效的生产。这种生产形式可以减少人工失误，对PLC机电一体化技术的应用干扰。

采用自动化的生产形式，不仅可以降低人工失误的发生几率，还可以减少人力物力资源的投入成本。在封闭环境下进行产品的生产，可以减少不利因素的发生，避免因为切削金属屑对操作人员的生命安全造成严重的威胁，降低环境的污染，提高了作业的安全性。

3 结语

综上所述，现阶段在进行PLC技术应用时，已经将一些比较先进的自动化控制技术与计算机技术进行了有机融合。将其作用于数控机床的研发和应用中，不仅提高了数控机床的操作效率，而且对现有的功能进行了完善，提高了作业的安全性。

利用PLC技术进行数控机床的操作，具备更高的加工精确度，可以根据生产的个性化要求进行产品的制作，从而为企业带来更多的综合效益。企业要加大资金的投入力度，加强技术的研发，才能及时对这项技术进行更新和优化，实现自身的可持续发展。