PLC-based控制器在自动化工具中的整合作用

文/葛少儒

PLC-based控制器在自动化工具中的整合作用

文/葛少儒

目前由于可编程控制器（PLC）功能提升，甚至具有pulse输出点，使得PLC具备马达定位控制信号的输出功能，因此若以PLC建立PLC-based控制器的架构，将可应用于CNC机床的控制，并可大幅降低CNC机床控制器的设备成本。对于规划以PLC架构PLC-based控制器，将可结合电脑工程计算能力，计算出工件加工路径，在通过RS232通讯口下载加工程序到PLC执行。基于PLC使用上的优点，本研究应用PLC在工件上下料平台与AC伺服车床或铣床间的整合控制，建立以PLC为架构的PLC-based控制系统，并经过RS232通讯口下载加工码到PLC执行，以同时整合工件上下料平台与AC伺服车床与铣床的控制。因此，在本文中将探讨架构此PLC-based控制系统的重点技术，包括：PLC输出pulse信号的程序控制方法，RS232通讯格式与各轴位移控制方法等。

自动化 可编程控制器 PLC-based控制器 整合控制

1 引言

虽然目前PLC-based控制器的发展受到相当的重视，且其控制软件也已相当的成熟，然而在实际工业界机床的应用仍相当有限，其原因是由于PLC-Based控制器与CNC控制器间的功能相近，而且PLC-based控制器的弹性与整合控制的特点并未被凸显。因此，而如何将各种机床加工能力予以整合，将成为未来PLC-Based控制器应用的重要课题。由于可编程控制器使用方便，可直接连接控制机械系统的输出入接点，且无须额外提供信号转换电路的困扰，因此常被应用于工厂自动化中。尤其目前PLC功能逐渐增强，已具备弹性扩充能力，可与电脑连接的RS232通讯接口，并且可提供方便使用的人机界面，使得PLC的应用更具弹性与方便性。此外，新机种PLC甚至更提供pulse输出接口，而使得PLC具备马达定位控制信号的输出功能。因此，若能结合电脑的工程运算能力与PLC弹性且方便的应用特性，利用PLC建立PLC-Based控制器的架构，将可应用于CNC机床的控制器。

2 重点技术简介

本研究采用永宏点击的PLC（型号FBN-40M）建立PLC-based控制系统，应用于车床与铣床的整合控制，并结合自动仓储系统，建立机床自动化系统。本系统分两部分程序执行：一部分是PLC的执行程序，是以阶梯图程序编写，用以执行工件的上下料与加工；另一部分是电脑上的执行程序，其功能包括，编译CNC加工G code程序成为各轴的加工位移码，与监控PLC程序执行加工指令。以下将分别就：PLC输出pulse信号的程序控制方法，RS232通信格式与位移控制方法等，以说明PLC运用于机床整合控制的主要技术。

2.1 PLC输出pulse信号的程序控制方法

永宏FBN系列PLC，对于pulse信号的输出，须先就其所控制的马达特性设置适当参数，共有18个参数，占用23个寄存器，其中较重要参数有：单位，脉冲数/转，位移量/转以及Z相计数值等，这些参数预先在参数表中输入，并借由执行参数设置指令FUN141来设置pulse输出接口的参数值；另外，再由高速pulse输出指令FUN140执行pulse输出的计数与控制。以下将以铣床X轴参数设置与原点回归控制程序为例来说明，如图1所示。

其中，ps表示铣床X轴的AC伺服马达连接至PLC pulse0点，SP为该指令参数放置或控制程序的起始位置，WR则为此控制程序系统运作所须用的寄存器起始位置，共占用7个寄存器。M1924为一特殊继电器，在开始执行PLC程序时会ON一个扫描周期，故可借此执行FUN141来设置参数值。当M92为ON时，将启动X轴原点回归程序，FUN140会执行SP指定位置R1060的原点回归程序。当程序指令执行时，ACT用以指示pulse信号在输出中，可由M290检知；ERR则表示指令执行错误，可由M291检知；而当指令完成一步时则DN会ON。

2.2 RS232通讯格式

对于电脑部分的程序，其程序语言选择工业界广泛采用的VB(Visual Basic)语言，其程序的主要执行功能包括：（1）加工G Code的编译，（2）经由Rs232通讯口下载加工程序至PLC执行，（3）监控PLC程序的执行。在VB中利用RS232通讯口，建立与PLC连接功能，可以利用Communications控制项提供 连 线 的Commport，Settings，PortOpen，Input与output等属性分别来指定串行口的开启，设置通讯传输速度，设置通讯口的连接，读入通讯口的数据与输出数据到通讯口。

2.3 位移控制方法

若以铣床X轴位移控制为例，当电脑程序经由RS232通讯协议传入每步X轴位移的大小，速度与方向，至PLC的对应寄存器中，在监控继电器的动作即可达成各轴的位移控制。此时，其RS232通讯格式第二，三，四位数据如下：

图1：示例程序

正转时：

反转时：

3 总结

本研究利用利用PLC架构PLC-based控制器，可充分发挥其价格低廉，品质稳定，方便且维护容易的优点，也可以降低使用者对采用新系统的稳定度的疑虑。未来此PLC-based控制系统可进一步加强工件加工输入的方式，例如：结合CAD/CAM绘图软件，结合人工智能输入工件几何形状，或以教导式进行工件加工等，可更充分发挥电脑具亲和力人家界面的优点，应有助于未来PLC-based控制器的推广应用。

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作者单位 湖北富鸿达工程设备有限公司 湖北省武汉市430300

葛少儒（1984-），男，湖北省武汉市黄陂区人。大学专科学历。研究方向为电气工程。