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2.2独立型PLC的特点
(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、输入/输出接口电路、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刷电路插板,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输入输出设备、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。
(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,或是为了保守某些技术绝窍,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SIMATICS5系列产品;A-B公司的PLC系列产品;FANUC公司的PMC-J等。
3PLC与数控系统及数控机床间的信息交换
相对于PLC,机床和NC就是外部。PLC与机床以及NC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。
4PLC在数控机床中的工作流程
PLC在数控机床中的工作流程,和通常的PLC工作流程基本上是一致的,分为以下几个步骤:
(1)输入采样:输入采样,就是PLC以顺序扫描的方式读入所有输入端口的信号状态,并将此状态,读入到输入映象寄存器中。当然,在程序运行周期中这些信号状态是不会变化的,除非一个新的扫描周期的到来,并且原来端口信号状态已经改变,读到输入映象寄存器的信号状态才会发生变化。
(2)程序执行:程序执行阶段系统会对程序进行特定顺序的扫描,并且同时读入输入映像寄存区、输出映像寄存区的读取相关数据,在进行相关运算后,将运算结果存入输出映像寄存区供输出和下次运行使用。
(3)出刷新阶段:在所指令执行完成后,输出映像寄存区的所有输出继电器的状态(接通/断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中,通过特定方式输出,驱动外部负载。
5PLC在数控机床中的控制功能
(1)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NC,然后由NC送到PLC,控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号,直接进入PLC,控制机床的运行。
(2)机床外部开关输入信号。将机床侧的开关信号输入到送入PLC,进行逻辑运算。这些开关信号,包括很多检测元件信号(如:行程开关、接近开关、模式选择开关等等)
(3)输出信号控制: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。系统送出T指令给PLC,经过译码,在数据表内检索,找到T代码指定的刀号,并与主轴刀号进行比较。如果不符,发出换刀指令,刀具换刀,换刀完成后,系统发出完成信号。
(5)M功能实现。系统送出M指令给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。
6PLC在机床行业的应用前景
PLC在数控机床和非数控机床中都有使用,在数控机床中,PLC是数控机床的大脑,何时进刀,何时退刀,刀量多少,工件的加工流程及所有要控制的操作都要由PLC发出指令,机床的限位开关等机械控制部分以及液压控制部分也会应用到PLC。通过计算机与PLC的组合,实现对刀架换刀的准确控制。