1PLC设计步骤
1.1工作信号分析
如图1所示,CNC系统通过F信号传给PLC,PLC经过逻辑运算后通过G信号进行控制和反馈。PLC通过Y信号传送到机床侧,主要控制机床的电磁阀、接触器等指示动作,满足机床运行要求。PLC接收机床侧的检测装置的反馈信号通过X信号输入,通过逻辑运算,达到外部设备的自诊断功能。
1.2研究数控系统,确定PLC系统设计方案
前面研究了PLC系统的信号传输过程,还要对PLC系统的接口、数量和类型进行分析。了解PLC系统功能和特点。通过分析不同数控设备及系统和需求方操作习惯最终确定PLC的设计方案。
1.3电气设计内容及注意点
电气部分内容设计是PLC设计的重要环节,包含原理图、布置图、接线图、工艺图及各种元器件的数量和类型。设计时要注意PLC输出接口类型、驱动能力、保护电路、抗电磁干扰、抗电压波动、散热等方面的内容。
1.4PLC程序设计方法、步骤及原则
PLC应用中最关键的环节是程序设计。设计思路主要是从信号的输入和输出逻辑关系入手,在有效信号输入后有预期输出信号,实现预期功能,所以在程序设计中主要是过程控制为目标,认真分析过程启动条件和要求,根据要求编写PLC程序,逐个编写,完成所有过程PLC程序编制。程序设计的方法有状态表、流程图、功能表等。状态表法主要是根据传统继电器设计方法演化而来,满足PLC对梯形图的设计控制,这种方法的缺点是只适用于单向顺序控制,对于并行顺序控制无法满足。流程图法是利用计算机设计出PLC程序,用指令处理逻辑问题,能简单、快捷、协调设计出相关控制功能。功能表法是利用功能表对控制器要完成的控制功能的解释和说明。利用功能图分析出逻辑方程,绘制梯形图或者指令语句,这种方法一般设计者使用较多。
有部分经验比较丰富的设计者通过经验来设计,这主要用在复杂控制程序设计时,这种方式灵活、方便,需要配合调试过程作出修改等。程序设计步骤一是研究PLC自带程序,有的PLC自带了很多控制程序,程序员根据自己的要求有选择性的使用自带程序。二是对PLC的输入和输出信号进行分类和列表,按PLC内部接口分配情况对每个信号分配标号。三是根据设备控制的具体要求,绘制功能流程图及有关信号的时序图等等。四是通过PLC程序语言的相关要求绘制梯形图,根据梯形图编写程序,需要注意的是梯形图标注要跟现场采集的信号和PLC内部接口相对应[1]。程序设计务必要遵循几个原则,第一,安全性原则,操作人员和设备安全是PLC程序设计的基础,安全必须包含软件安全和硬件安全,也就是要求程序员在程序中要写入安全程序,比如电机的正反转互锁功能,限位功能,同时还要在硬件上要设计保护功能,预防意外。第二,充分了解PLC功能。各个不同厂家的PLC特点不一,使用过程中PLC的方法也不一样,程序员要充分认识PLC的功能,发挥PLC的最大能力。第三,易于调试原则。PLC程序不可能一次全部设计完成,需要在过程中不断调试和修改,可以设计一个中间寄存器,方便在设计过程中调试。第四,便于维修原则。PLC一旦编制到数控机床中,将会为机床服务较长时间,PLC说明书应该详细注解清楚,一旦发生故障,便于不同维修人员维护解决。
2PLC调试步骤
(1)程序输入,程序输入有多种方式,系统输入、编程器输入、本地输入、PC输入等。不管是那种输入方式,一定要保证不能出现输入错误的现象。
(2)线路检查,正确的PLC程序要有正确的线路安装才能调试,调试前一定要认真检查电气接线的所有电路,尤其是不能出现短路等情况,一旦短路会损坏元器件,造成较大损失。
(3)模拟调试,PLC实际调试前要先进行模拟调试,因为PLC是在数控系统和电气之间的纽带,即使是电气线路接线正确,如PLC指令错误,那也会损坏电路,损坏设备。
(4)正常调试,接入电源,打开各个驱动器。按照PLC控制顺序和设备动作配合情况进行一一调试。
(5)安全检查,包含了安全保护功能和报警功能状态。这些调试都需要在非正常状态下进行。比如设计气压或液压压力不足的情况下是否报警;主轴过热会不会有过热保护动作;手动达到限位看是否有报警等[2]。
(6)调试完成,固化程序,经过调试和一段时间的空运行及非常规调试后,如果所有的功能都能满足,机床也不会发生故障,表示PLC程序有效,需要固化存储程序,编写详细的说明书,供客户参考使用。
3结语
数控机床的PLC系统设计和调试是一个复杂工程,需要多个部门和设计者的合作才能做出合格的系统,设计人员需要不断苦练内功,多学习,勤动手,才能设计出最优,高效的PLC系统。
作者：黄海波 单位：沈阳机床股份有限公司
