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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「中国梦·大国工匠篇」李万坤：半路出家的“门外汉”靠自学当上了大工匠

映象网讯(记者 王韶卿 文/图) 知识是积累起来的,技能是练出来的。他是个半路出家的“门外汉”,靠自学成为了技术能手,当上了大工匠。他就是来自中车洛阳机车有限公司机车事业部的一名电工高级技师,李万坤。他先后被评为全国五一劳动奖章,河南省五一劳动奖章,获得国务院特殊政府津贴,河南省中原大工匠、中车高铁工匠、洛阳市河洛大工匠,中车资深技能专家等荣誉称号。2019年4月,李万坤劳模创新工作室被授予“全国工人先锋号”荣誉。由于精通各种型号机车电路检修技术,工友们都亲切地叫他“李万能”。

“门外汉”一步一个脚印,从维修电工到高级技师

1980年,李万坤在民政局系统一家事业单位工作,经过近10年的努力,一步步走上管理岗位。这期间,他也经常利用业余时间钻研各种电器知识,因为喜欢,所以热爱,一心想成为电子技术方面的“专家”。但是,喜欢归喜欢,由于文化程度不高,电子知识缺乏,成为他学习电子技术的一大障碍。

不会就学,他用两年的时间参加重庆机电工程学院机电专业的函授学习,逐步积累了一定的电子基础知识。1989年,他在三十而立的人生节点上放弃事业编制,进入公司当上了一名电工。当年12月份,他调入洛阳公司柴油机车间,当了一名维修电工。初来乍到,他总觉得自己水平可以,没有干不了的活。

有一次,他负责查找一台柴油机试验台控制电路的故障,围着机器测试了半天,也没有找到故障原因。带他的师傅看了他的测量结果后,只是紧了紧连接电路的一颗螺丝,故障就排除了。这时的他面红耳赤,骄傲的心顿时冰凉,意识到自己掌握的那点知识和技能,在师傅面前就是“小儿科”。

不服输,不言败!从此,他下决心要从“门外汉”成为电工技术的行家里手,当一名优秀的机车维修电工。他就从最基础的电工理论知识开始,系统地学习电气测量、高压供电、电工维修等电子技术,和电工知识有关的书籍,都是他最好的伙伴。

当一名优秀的维修电工,光靠理论知识还不够,也要有丰富的实践经验。工作中,只要有现场处理设备故障的机会,他就会紧紧跟在技术水平高的师傅身后,仔细看、详细问、认真学,力争不留下一个疑问。

师傅看他勤学好问,对他也是喜爱有加,寄予厚望。师傅的厚望激励着他,同时也让他感受到了压力。他更加努力地学习钻研电工技术,用了不到一年半的时间,掌握了车间大中型电气设备的维修技术,并在全厂的电工比赛中取得了优异成绩。

他这个“门外汉”终于跻身优秀选手行列,并朝着更高的目标迈进。

他先是拜师学艺,后又把儿子读大学的专业书籍拿来学习,儿子在校园内学,他在校园外学,教材从来就没有休息过。工作中,他解决问题;工作外,他思考问题。李万坤先后自学了电工基础、电子技术、数控技术与应用、单片机原理、计算机应用基础、PLC可编程控制器,一步一个脚印,一步一个台阶。

从1989年到1998年,他三年一个台阶,用9年时间完成了三级跳,从维修电工到青工技师,从青工技师到工人技师,从工人技师到高级技师。

承担机车制动系统检修项目,每年完成1.5-1.8亿的产值

2016年11月的15日下午已下班,公司承揽的第一批工程车交车试验时不显示参数,致使无法交车。李万坤被总工程师一个电话叫到了现场,看了以下显示装置,制定检修方案,经过两个多小时的精心检修,更换芯片及元器件,将显示器修复装车,显示正常。在场的工程技术人员和员工一片赞誉之声。

2016-2017年,在公司发展遇到困难时,李万坤依靠自己的技术取得与克诺尔公司合作的机会,成为全国第一家与克诺尔公司合作进行制动系统检修的企业,李万坤担起“克诺尔制动柜检修攻关项目”,带领21名成员,承担机车制动系统检修项目,每年完成1.5-1.8亿的产值,创效6000余万元。

2018年,李万坤承担了和谐机车大修西门子SKS3控制模块连接器的攻关任务。该模块连接器是德国西门子产品,现已不在生产,无替代产品,那么就要购买新的成套模块,增加修车成本,对李万坤及其团队构成了技术封锁。李万坤攻下了这个难关,成功修复SKS3控制模块连接器,每台车创造直接经济效益10万余元,目前,已检修60台车,合计600万元人民币。

中车公司的另一兄弟单位牵引电机试验设备运行不畅,经多位专家研究也没找到原因。后来他们通过李万坤公司的领导找到了李万坤。到现场用了很短时间就查出了症结所在,原因为多个单片机传输频率阻塞,同步可靠性出了问题,需要对传输电路进行改进。李万坤到电子市场花几元钱买来电子元件,增加了积分电路,单片机按一定频率工作,是试验设备工作正常。救活了一台价值几百万元的设备。

匠心贵在永恒,更贵在“传帮带”

在近四十年的职业生涯中,他以匠心筑梦,靠自学成才。匠心贵在永恒,更贵在“传帮带”,做到技术传承,薪火相传。

他一个人的能力是有限的,把自己的技术绝活传授给青年工人,帮助他们快速进步,带动更多的人学本领、练技术,才是工匠应该做的,才对得起“大工匠”这个称号。

李万坤认为,带徒弟是一种技术分享,分享的过程是快乐的。教徒弟才能够促使师傅不断学习新知识、掌握新技能,徒弟的成功就是师傅的成功,这也是他感悟到的工匠精神的真谛。

多年来,他积极参加公司工会组织的名师带徒活动,也成为了争相追逐的“明星”,最多的时候,一人带了5名徒弟,他带的徒弟有19名和他一样成为了高级技师。

李万坤说,他一个人的技能水平提升了,不等于大伙儿的技术水平都高了,把自己的技术绝活传授给青年工人,帮助他们快速进步,带动更多人学本领、练技术,争当优秀技术工人,才是一个技术能手应该做的,才对得起“大工匠”这个称号。

文章关键词：中国梦 李万坤 门外汉 自学 工匠 责编：张亚普

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