PLC如何控制数控机床，掌握这几个概念你就清楚啦

在数控机床中，许多功能是由可编程逻辑控制器(PLC,简称可编程控制器)来进行控制的。本单元主要介绍PLC在数控机床中的应用。这样可以让准备从事这一项工作的阅读者，基本了解掌握数控机床PLC的控制对象、了解数控PLC的形式、掌握数控机床常用输入/输出元件的作用和工作原理。

一、数控机床 PLC 的控制对象

1.数控机床控制部分的分类

数控机床控制由两大部分组成：一部分是坐标轴运动的位置控制，另一部分是数控机床加工过程的顺序控制。 在讨论 PLC、CNC 和机床各机械部件、机床辅助装置、强电线路之间的关系时，常把数控机床分为“NC侧”和“MT侧”(即机床侧)两大部分。“NC侧”包括CNC系统的硬件和软件以及与CNC系统连接的外部设备。“MT侧”包括机床机械部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等装置，机床操作面板，继电器线路，机车的强电线路等。PLC则处于CNC和MT之间，对NC侧和MT侧的输入、输出信号进行处理。 MT 侧顺序控制的最终对象是随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大的差别。数控机床机构越复杂，辅助装置越多，则最终受控对象也越多。一般来说，最终受控对象的数量和顺序控制程序的复杂程度从低到高依次为CNC车床、CNC铣床、 加工中心、FMC、FMS。

2.PLC 在数控机床中的配置方式

PLC 在数控机床中有三种不同的配置方式，说明如下。

(1)PIC 在机床一侧，代替了传统的继电器一接触器逻辑控 个输入/输出(IO)点，如下图 1.1 a)所示。

(2)PLC 在电气控制中，PLC有m 个输入/输出(I/O点，如上 图1.1 b)所示。

(3)PLC 在电气控制柜中，而输入/输出接口在机床一侧，如上图1.1 c)所示。这种配置方式使 CNC 与机床接口的电缆大为减少。 下图 1.2 所示为数控机床PC 输人/输出信号示意图。

3.数控机床的输入/输出信号

(1)机床操作面板控制。

将操作面板上的控制信号直接送入数控系统的接口信号区，来控制数控系统的运行，其中包括M、S、T 功能。 1) S 功能处理。主轴的转速可以用S 二位代码或四位代码直接指定。在PLC中可容易地用四位代码直接指定转速。例如，某数控机床主轴的最高、最低转速分别为 3150r/min和20r/min,CNC送出S四位代码至PLC,将十进制数转换为二进制数后送到限位器，当S大于3150时，限制S为3150；当S 代码小于 20时，限制S为20。此数值送到数字/模拟(D/A)转换器，转换成 20~3150r/min 相对应的输出电压，作为转速指令，以控制机床主轴的转速。

2) T 功能处理。

数控机床可以通过 PIC 管理刀库进行自动刀具交换。处理的信息的内容包括刀库选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命和刀具刃磨次数等。

3) M 功能处理。

M 功能是辅助功能，根据不同的M 代码，可控制主轴的正、反转和停止，主轴齿轮箱的换挡变速，主轴齿轮箱的换挡变速，主轴准停，切削液的开、关，卡盘的夹紧、松开及换刀机械手的取刀、归刀等动作。

(2)机床外部开关信号的控制。将机床侧的控制开关信号发送至 PLC,经过逻辑运算后，输出给控制对象。这些控制开关包括按钮、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等。

(3)输出信号控制。PIC 输出的信号是经继电器、接触器或液压、气动电磁阀对刀库、机械手和回转工作台等装置进行控制，另外还有冷却、润滑和油泵电动机等的控制。

(4)伺服控制。控制机床主轴、伺服进给及刀库驱动的使能信号，以满足伺服驱动 的条件。

(5)报警处理控制。当出现故障时，PLC 收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，将报警标志区中的相应报警标志位置位，数控系统便显示报警号和报警文本，以方便对故障进行诊断。

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用伺服阀调节油路压力，采用PID控制，让你分分钟看懂，很值

油泵站提供0-10mpa的压力通，通过伺服阀的调节，实现通过伺服阀后压力可调，伺服阀后端有压力传感器P1,压力传感器采用4-20ma信号，通过s7-200smart的AD转换模块实现信号的采集。伺服阀采用MOOG的D634系列直动式伺服控制阀。

伺服控制阀

伺服控制阀的反馈信号采用4-20ma信号用于监控伺服控制阀的开度，伺服的开度控制使用-10v到+10v控制，其控制阀工作原理如下图。

伺服阀工作原理

伺服控制阀可以调节的范围-10v-0v,和0-10v,0v开度为0，分为2个位置状态，现在只用了伺服控制阀的一半0-10v就能满足其控制要求。

使用右边位实现本功能压力控制，采用0-10v电压控制

该伺服阀控制接线如下图，注意阀开度的反馈，采用4-20ma输出，使用拉电流，电流从阀往外流动，所以PLC IW0+接F点，PLC的IW0-接电源0v，4-20MA电流指向如下图：

4-20ma输出采用拉电流，PLC的IW0-接24V电源的负极

伺服阀控制接线：A接24v，B接0V, D端接PLC模量采集模块的AWQ+，E端接PLC模量采集模块的AWQ-。伺服控制阀电气接线如下：

伺服控制阀电气接线图

采用200smart,打开编程软件，添加模量库，模量库可以在评论区留言，邮箱信息发来可以免费给你们，右点击库，打开库文件夹，把存好模量比例转换库的LIB库拖入库文件夹内。

添加模量比例转换库

通过模量转换库读取压力P1和伺服阀反馈的开度，P1采用的是4-20ma，量化数据的最小值是5530，最大值20ma对于的类比数据为27648。P1的量程为0-10mpa。按模量转换库指令得到的程序如下：

PI通过模量转换比例实现P1的数据采集

伺服阀开度反馈数据读取

使用PID控制向导，进入PID第一个LOOP,PLC支持8路PID同时调节。点击下一步

进入PID向导

给PID控制回路命名，如下图，一般情况下为默认，这里设置为压力控制，并点击下一步。

PID回路控制命名

PID向导的参数设定选择默认值。增益、积分时间、微分时间

PID的3个参数使用默认值

该页面是压力P1的反馈值

被控输出的油路的当前压力

依次点下一步，现在页面设置输出控制的量化值，该伺服阀需要得到的是0-10v的驱动电压，量化值设置为0和27648

输出量化值设定

设置完成后点击生成，并生成子程序。

向导完成并生成子程序

在主程序调用子程序，并在主程序建立手动和自动，当手动M0.1为0,自动时为1。

主程序中调用PID子程序

在主程序建立手动自动无忧切换。编写以下程序

手动自动无忧切换电路

建立自动整定程序，点击自动按钮后再次点击自动整定，让其进行PID自动整定，设置AT配置字节，用于PID自整定动态响应（默认高速）

自动前要PID设定完成

整定完成后把整定后的PID值导入存放的位置，当然可以通过上位机进行测试。

PID参数的设置与调节参数可以通过上位机进行调整

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