CNC 與 PLC 有哪些區(qū)別？

發(fā)布時間：2021-08-16 09:46:39瀏覽次數(shù)：來源于：admin

   首先，很少能找到既精通CNC，又精通PLC的人，就像金庸武俠小說里的武林高手，同在一個江湖卻分屬不同的門派，CNC就像少林派，有本派的72絕技，每練一項(xiàng)都要窮盡畢生精力去練習(xí)。而PLC更像道家的內(nèi)功，各種呼吸吐納的法門，內(nèi)功深厚才能將武功施展的淋漓極致。《天龍八部》中的武學(xué)奇才吐蕃法師鳩摩智，也曾用道家內(nèi)功催動少林72絕技，還是被虛竹看出破綻不是純正的少林武功，雖然能打敗幾個少林高僧，但鳩摩智自己最終落得個走火入魔，武功盡失的下場。

那么現(xiàn)實(shí)中CNC也有這么多的獨(dú)門絕技嗎？每種絕技都是做什么的呢，下面列舉幾個典型CNC應(yīng)用

 

圖1：CNC典型應(yīng)用

如此眾多的絕技要練好還真不容易，而PLC的內(nèi)功也不是那么好練的，不但產(chǎn)品眾多而且編程軟件也是各有各的特色。

既然要想想知道兩者的區(qū)別和關(guān)系，先要搞清楚CNC和PLC都是什么，怎么發(fā)展來的。

CNC和PLC的定義和發(fā)展歷史

CNC(數(shù)控機(jī)床)是計算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床(Computer numerical control)的簡稱，是一種由程序控制的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過計算機(jī)將其譯碼，從而使機(jī)床執(zhí)行規(guī)定好了的動作，通過刀具切削將毛坯料加工成半成品成品零件。 --引用自《百度百科》

說簡單點(diǎn)就是計算機(jī)控制的機(jī)電一體品，主要用于機(jī)加工。

PLC（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。--引用自《百度百科》

針對具體的應(yīng)用行業(yè)，分類也很多，從小型單體PLC到多個PLC組成大型復(fù)雜系統(tǒng)。小型單體可實(shí)現(xiàn)對某一個設(shè)備，或者工業(yè)過程的控制，比如：

 

 

西門子小型S7-200 SMART PLC

中大型PLC,由于計算能力，通訊能力以及編程軟件功能的增強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。可用單機(jī)的形式工作，控制對象可以是一臺設(shè)備，也可以是一個工藝過程；也可以組成復(fù)雜的系統(tǒng)，舉例如下，1500 PLC向下通過PROFINET或者PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場層的分布式 ET 200遠(yuǎn)程站相連，ET 200遠(yuǎn)程IO站再連接傳感器執(zhí)行器等信號。1500 PLC向上還可以和監(jiān)控軟件，MES軟件等相連，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的功能。同時1500 PLC還可以橫向和其他的PLC通訊，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，或者與其他的系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

 

 

 

圖2：西門子中大型S7-1500 PLC

所以追本溯源，看看CNC和PLC的歷史。

首先CNC屬于機(jī)械數(shù)控加工范疇。要進(jìn)行精確的加工，需要控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。

看一下數(shù)控技術(shù)的幾個時間點(diǎn)：

1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；
19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；
1938年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機(jī)，包括計算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
1952年，第一臺數(shù)控機(jī)床問世（由帕森斯和麻省理工學(xué)院合作）

--引用自《百度百科》

數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。第一臺數(shù)控機(jī)床問世這成為世界機(jī)械工業(yè)史上最重要的一個里程碑，注意這是機(jī)械工業(yè)的里程碑，與PLC相比早出現(xiàn)了很多年。

再看一下PLC發(fā)展的幾個時間點(diǎn)：

1968年，美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；
1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出第一臺可編程控制器PDP-14；
1971年，日本研制出第一臺DCS-8；
1973年，德國研制出第一臺PLC；
1975年，西門子公司SIMATIC S3系列PLC發(fā)布。

--引用自《百度百科》

從時間上也可以直觀的看出PLC的發(fā)展是滯后于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展的，在兩種技術(shù)同時出現(xiàn)之后，就出現(xiàn)了相互學(xué)習(xí)，相互融合的過程。

看看西門子是如何融合數(shù)控和PLC技術(shù)的：

1960-1964，西門子的工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)在市場上出現(xiàn)。這一代的西門子數(shù)控系統(tǒng)以繼電器控制為基礎(chǔ)，主要以模擬量控制和絕對編碼器為基礎(chǔ)。
1965-1972，西門子以上一代的數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，推出用于車床，銑床，和磨床的基于晶體管技術(shù)的硬件。
1973-1981，西門子推出在SINUMERIK 550系統(tǒng)。這一代系統(tǒng)開始應(yīng)用微型計算機(jī)和微處理器。在此系統(tǒng)中，PLC集成到控制器。

--引用自《百度百科》

當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的時候工廠還在用繼電器呢，最初數(shù)控機(jī)床的輔助控制里用的也都是傳統(tǒng)繼電器還沒有PLC的身影。數(shù)控機(jī)床首先解決了精確的機(jī)加工問題，而PLC最初就是為了取代傳統(tǒng)繼電器控制而出現(xiàn)的高性價比控制器。90年代初，我在機(jī)械加工廠實(shí)習(xí)，機(jī)床師傅就已經(jīng)能用數(shù)控機(jī)床在鋼板上刻畫加工米老鼠的卡通形象了，而整個生產(chǎn)線上還都是各自獨(dú)立，沒有流程沒有用上PLC，完成一個聯(lián)合動作要幾十上百個大型繼電器不停吸合，場面可以用壯觀來形容。而要更改一個生產(chǎn)邏輯對電氣工程師來說簡直就是噩夢。如今的大部分生產(chǎn)線都用上了PLC，通過梯形圖，語句表，順控等等電腦上動動手指就實(shí)現(xiàn)了邏輯的更改，而且還能仿真模擬運(yùn)行，真的是方便了很多，并且PLC也不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。

CNC和PLC的當(dāng)前現(xiàn)狀

題主的疑問也是在PLC取得的長足發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，在CNC的體系中把一部分輔助功能交給了PLC來處理，而PLC也得到了施展才華的機(jī)會，除了輔助功能之外，還實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的運(yùn)動控制功能。那么既然CNC的幾個重要組成部分序列器、插補(bǔ)器、伺服控制器、邏輯控制器和人機(jī)控制接口，都能通過PLC集成其他組件和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，是不是可以用PLC來代替CNC，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的性價比呢？現(xiàn)實(shí)情況又是怎樣的呢？

現(xiàn)實(shí)中雖然完全可以用PLC搭建自己的CNC系統(tǒng)，DIY一個自己的機(jī)加工中心也是可行的，西門子的s7-1500T系列加私服電機(jī)配合TIA軟件集成運(yùn)動控制和人機(jī)界面，需要全面的一體機(jī)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，沒有一個整體團(tuán)隊是完成不了的。所以等你開發(fā)完發(fā)現(xiàn)西門子本身就有成體系的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)840D，集成度更好，功能更完善?？匆幌挛鏖T子的全集成自動化大圖中，數(shù)控和控制器的位置，紅框是數(shù)控系統(tǒng)，黑框是控制器部分，數(shù)控系統(tǒng)中的輔助功能都是PLC來控制的。

 

圖３：西門子數(shù)控和ＰＬＣ的整體位置

CNC和PLC的編程軟件區(qū)別

CNC 操作界面是這樣的，SINUMERIK Operate 操作軟件。

 

圖４：SINUMERIK Operate 操作軟件

SINUMERIK Operate 操作軟件，集成了帶動畫功能的 Program GUIDE 的文本編輯器能夠完美支持零件程序編程。

Program GUIDE 融合了 G 代碼編程和循環(huán)支持功能。如此就能確保最大的靈活度和較短的加工時間，非常適合用于中、大批量加工。

 

集成了帶動畫功能的 Program GUIDE 的文本編輯器能夠完美支持零件程序編程。

 

圖５：CNC 仿真功能

 

PLC的操作界面是這樣的，更注重編程。

 

圖６：Step7 編程軟件

圖７：PCS7編程軟件CFC界面

 

TIA 軟件PID自調(diào)節(jié)是這樣的

圖８：TIA編程界面

 

西門子的808D和828D，都是集成了PLC的 S7-200的控制器的。(S7-200和S7-300編程軟件是完全不同的，而且最新的博途軟件編程工具也不支持S7-200 PLC，本次介紹略過S7-200 部分)

 

 

圖9：SINUMERIK 840D sl

 

SINUMERIK 840D sl 中集成了 PLC S7-300系列的控制器。咱們主要介紹一下840D中的PLC是個什么樣的角色，內(nèi)容偏具體，有不明白的可以網(wǎng)上查一下。在 SINUMERIK 840D sl 中，自動化系統(tǒng) S7-300 的 CPU 被用作 PLC完成一些基本動作和數(shù)據(jù)交互。

使用 SINUMERIK 840D sl 時，NCU 中集成的 PLC 支持直接通過一個 Dual-Port-RAM（雙端口 RAM）在 NC 和 PLC 間進(jìn)行信號交換。

 

 

圖10：SINUMERIK 840D sl中與s7-300 PLC 接口示意圖

 

SINUMERIK 840D sl 上的 NC-PLC 連接

NC 和 PLC 之間的數(shù)據(jù)交換由 PLC 通過基本程序組織。由 NC 保存在 NC/PLC 接口中的狀態(tài)信息（例如“程序運(yùn)行中”）通過基本程序在循環(huán)開始處（OB1）復(fù)制到數(shù)據(jù)塊，之后便可在用戶程序中訪問該信息（用戶接口）。由用戶輸入到接口 DB 的、發(fā)送至 NC 的控制信號（例如“NC 啟動”）同樣在循環(huán)開始處傳輸至針對 NC 的內(nèi)部 DPR?；诠ぜ绦騻鬏斨?PLC 的輔助功能首先會由基本程序在報警控制下進(jìn)行分析，之后在OB1 的開始處傳輸至用戶接口。若相關(guān)程序段中包含了需要中斷 NC 處理的輔助功能（例如用于換刀的 M06），那么基本程序的 NC 程序段解碼會先停止一個 PLC 循環(huán)的時間。之后用戶可通過接口信號“讀取禁止”一直停止解碼，直至換刀完成。與之相反，若相關(guān)NC 程序段中只包含不需要中斷解碼的輔助功能（例如 M08“冷卻劑 ON”）。

PLC輔助功能具體實(shí)現(xiàn)

輔助功能的傳輸會直接在 OB40 中應(yīng)答，這樣一來向 PLC 的傳輸只會對解碼造成較小影響。由 NC 傳輸?shù)?G 指令同樣會在報警控制下接受檢測和應(yīng)答，不過之后會直接傳輸至用戶接口。若在 PLC 程序中的多個位置檢測一個 G 指令，那么一個 PLC 循環(huán)內(nèi) G 指令的信息可能會出現(xiàn)差異。對于由 PLC 觸發(fā)和參數(shù)設(shè)置的 NC 動作（例如運(yùn)行并行軸），觸發(fā)和設(shè)置不通過接口 DB進(jìn)行，而是通過 FC 和 FB 進(jìn)行。從屬于 NC 動作的 FC 會和基本程序一起提供。所需的FC 和 FB 必須由用戶載入，并在機(jī)床制造商的 PLC 程序（機(jī)床程序）中調(diào)用。除了 PLC 和 NC 間的默認(rèn)信號外，根據(jù)需要系統(tǒng)還會生成一個用于編譯循環(huán)的接口數(shù)據(jù)塊（DB9）?；诰幾g循環(huán)的相應(yīng)信號在 OB1 的開始處循環(huán)傳輸。傳輸通過基本程序以從低到高的地址順序進(jìn)行。首先會從 PLC 向 NC 傳輸信號，之后再從 NC 向 PLC 傳輸信號。用戶必須在 NC 和 PLC 間執(zhí)行必要的同步（例如通過信號量）。信號傳輸在 NC 和 PLC間異步進(jìn)行。此時，通過 PLC 進(jìn)行的已開始的 NC 數(shù)據(jù)傳輸可能會中斷。這樣一來數(shù)據(jù)有時會不統(tǒng)一。

PLC更適用于通用控制任務(wù)CNC更專注加工

普通PLC的控制精度沒有CNC那么高，而帶運(yùn)動控制的高端PLC整體解決方案又比CNC的總成本高，盡管普通PLC成本更低。許多用戶對比了PLC整體方案和CNC后，更看好用CNC，因?yàn)橛姓w可靠性高和總成本低的兩個特點(diǎn)。CNC的集成性和模塊化程度更高，從而實(shí)現(xiàn)了對特定工序，員工培訓(xùn)，設(shè)備維護(hù)等方面的成本節(jié)省，使長期投資的回報率更高。并且操作員很多是專門的數(shù)控機(jī)床專業(yè)的并不是自動化程序員，都想把應(yīng)用重點(diǎn)放到工藝上，放在大規(guī)模生產(chǎn)和定制化加工上而不是通用邏輯編程上。而PLC的優(yōu)勢則在于中國國內(nèi)的良好技術(shù)基礎(chǔ)，和人員儲備，找到一個熟練的PLC編程人員比找到一個CNC的工程師要容易很多，有更短的培訓(xùn)周期和更多的技術(shù)支持。在自動化向數(shù)字化發(fā)展的過程中，CNC和PLC各自的位置和特點(diǎn)。在工廠車間內(nèi)，當(dāng)同時有大量的復(fù)雜任務(wù)和簡單動作或流程時，CNC就可以與PLC就能夠配合工作完成工藝需求，為智能制造奠定基礎(chǔ)，只有今天我們做好了自動化的工作，未來才能插上數(shù)字化的翅膀，使我們的制造業(yè)走的更遠(yuǎn)，飛的更高!

CNC和PLC的未來發(fā)展之路

面對智能制造和數(shù)字化浪潮的沖擊，CNC和PLC都在適應(yīng)時代的發(fā)展，都在自身的技術(shù)基礎(chǔ)上不斷融入新的力量，CNC 和 PLC 都支持了開放式通訊協(xié)議OPC UA，都準(zhǔn)備好了連接未來云端的接口。PLC不僅有多中上工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺的網(wǎng)關(guān)，而且在編程上也融入了IT的技術(shù)，其中的編程組件Openness更是能實(shí)現(xiàn)一鍵組態(tài)項(xiàng)目，將來人工智能編程組態(tài)并不遙遠(yuǎn)。CNC從另一個角度來看是不折不扣的機(jī)器人，在未來給CNC插上應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能和深度學(xué)習(xí)的翅膀，CNC將有改變世界的能量！未來到底會怎樣我們不得而知，只有時間會告訴我們CNC和PLC會如何應(yīng)對數(shù)字化工業(yè)4.0以及智能制造的發(fā)展趨勢，但毫無疑問，即使這兩種技術(shù)不能完美結(jié)合，也必定是工廠和這個世界不可或缺的一部分。

總結(jié)一下， CNC 和PLC區(qū)別

1. CNC和PLC有不同的發(fā)展歷程，都是為解決實(shí)際問題出現(xiàn)的，針對的應(yīng)用場合各不相同。

2. CNC和PLC 有各自的編程語言和用戶界面，在完成大任務(wù)時互相協(xié)作，分工各有相同

3. 技術(shù)不斷跨界，邊緣逐漸模糊而棱角卻相對分明，未來在不斷融合中，CNC和PLC都走出了各自的特色。

天下本沒有門派，無論哪個武學(xué)大師都是博采眾長，融會貫通，將一件事做到極致就有了武學(xué)特有的風(fēng)格，也就成了門派，到時候自然也就不用糾結(jié)具體有什么區(qū)別了。

作者：雕刻時光
鏈接：https://www.zhihu.com/question/33601363/answer/555871887
來源：知乎
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