PLC在数控系统中的应用研究

1 PLC简述
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制，为了和PC区别，简称PLC。PLC实质是一种于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为a：电源，b:中央处理器，c:处理器，d:接口电路，e:功能模块等。
2 PLC在数控系统中的应用
2.1 电气控制系统
电气控制系统是数控机床硬件控制的核心部分，数控机床的电气控制系统，主要由数控装置（CNC）、伺服系统（包括进给伺服和主轴伺服）、机床强电控制系统（包括可编程控制系统和继电器接触器控制系统）等组成。如图1：

图1
数控装置是数控机床电气控制系统的中枢，它可以自动地对输入到数控机床内部的所有数控加工程序进行处理，同时将这些数控加工程序分成两大类的控制量，分别输出。类为连续控制量，这一类的控制量将被输送到伺服系统；第二类为离散的开关控制量，这一类的控制量将被输送到数控机床的强电控制系统。
2.2 电控方式选择
如何选用电气控制方式，直接影响数控系统加工的质量和效率，性能优良的机床电气控制系统可以提高加工产品的质量。因此，需要通过现场的加工要求，选择性价比高的电气控制方式。根据加工对象的特点，合理编制编制程序，后通过PLC控制系统选择合适的控制方式。数控机床电气控制性能直接的表现就是运动控制。性能优良的控制系统能够让运动控制发挥更出色的性能、自主编辑性能和以后系统的优化升级。
3 PLC控制系统常见故障分析
PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成，如图1所示。输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器；CPU作为系统的核心，完成接收数据，处理数据，输出控制信号；输出部分有的系统用到DA模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯部分由通讯模板和上位机组成。
因为PLC本身的故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：
3.1 输入故障，即操作人员的操作失误
a、传感器故障，b、执行器故障，c、PLC软件故障这些故障，都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。
3.2 PLC控制系统的故障诊断方法
a、PLC控制系统故障的宏观诊断
故障的宏观诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下：
是否为使用不当引起的故障，如属于这类故障，则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。
如果不是使用故障，则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布，依次检查、判断故障。首先检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障：然后检查PLC的I/O模板是否有故障：后检查PLC的CPU是否有故障。
在检查PLC本身故障时，可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。
3.3 总体诊断
根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障，如图2所示。

图2
4 结语
随着科技的不断发展，PLC控制系统在数控机床中的应用会越来越完善，程序也会越来越优化，功能也会更强大，减轻人的劳动强度，提升加工产品的性能，降低废品率，提高生产企业的竞争力，使企业获得更好的效益。PLC作为当今数控机床中长用的控制系统，在实际的加工中发挥了巨大的作用，减轻了劳动强度，增加了企业的效益。但是我国的工厂在实际的生产过程中，由于种种原因，自动化的工艺和加工技术水平还较低。因此，通过提高电气控制的设计方法，提高整个行业的加工效率，有着重要的意义。