基于PLC的数控机床电气控制系统研究

基于PLC的数控机床电气控制系统研究

隆瑶

内江职业技术学院，四川 内江 641000

摘要：随着现代科技的发展，数控机床在机械工业中的应用日益广泛，随着加工精度要求的提高，加工零件的精确度要求也越来越高。CNC机床控制系统除对每一坐标轴的方位角进行连续控制外，还需要对数控机床主轴的起动、停止、转向、上料运动进行控制，同时还能满足换刀、定位夹具等精密动作的指定顺序连续控制。

关键词：PLC；数控机床；安全控制；设计

PLC 是一种新兴工业控制装置，该装置成功地取代了传统控制装置单一、僵硬的控制模式，实现了智能化的运行方式。并且在 PLC 控制过程中能够实现大规模的数据运算，具有多功能、效率高等优势。目前，PLC 控制装置在诸多领域应用非常广泛，尤其是在电气领域，其效果非常显著，间接地带动了我国电气发展的进程。

1 PLC数控机床电气控制简述

机械装置上下位机软件和硬件电路是数控机床最重要的构成部分，数控装置是机床的核心,数控机床的核心算法及刀具曲线的生成都由数控装置来完成。一般来说,PLC数控机床被划分为两种:第一种是内置型的PLC,这种设备能完善的体现数控机床的控制流程;第二种是独立的PLC,这种设备对软件和硬件两者来说都很完备,并且,在数控机床和控制领城都有较突出的表现,所以,第二种设备在控制过程应用更为广泛。应用形式­PCL技术作为数控机床应用中较为重要的一项技术，整个­技术应用中，主要分为两种形式，即内装PCL和外装PCL2。­由于两种技术应用形式上的差异，使得整个技术应用表现会­有所不同。按照PCL技术应用的内装技术表现，又可以将其­定义为NC技术，也就是PCL技术的系统综合控制技术。而外­装技术表现则又可以称之为CNG技术，也就是数控技术的集­合体。虽然这两种技术在控制形式上存在着一定的差异，但­是在独立控制过程中，应该借助操控系统中的记忆芯片对整­个程序控制分化，这样才能保障在程序分化控制中满足数控­机床的控制需求。

此外，在数控机床控制过程中，应该按照­控制中的要求去选择控制形式，保障在相应控制形式的选择­和实施中增强数控机床的控制能力。数控机床主要有以下几点功能:工件的自动加紧、通信检测的自动建立通信连接、刀位检测等，这些功能促进了机床监控的自动化实现，同时也使生产率得到较大提高。数控机床的硬件结构主要有上下位机软件,硬件电路。硬件电路主要负责机床的驱动、系统的保护。而在整个的系统结构中，软件是非常重要的,它可以指挥硬件的操作。系统的功能主要包含了轴使能功能块、位置控制功能块、轴的回零功能块以及关闭轴功能块四个方面。

2 PLC机电一体化技术在数控机床中的应用

2.1 PLC机电一体化技术在自动控制系统中的应用

数控机床在实际加工过程中，要根据加工零件的不同而进行参数的设置和调整。在传统加工时期，主要是采用人工操作，因此，加工的精度和质量不得不受到人文和客观因素的影响，误操作的可能性也很大。而PLC机电一体化技术能够实现数控机床参数调整的半自动化输入，精度和准确度较之传统都有了极大的提升，从而保障了加工零件的精度和质量。在PLC控制系统的辅助下，工作人员只需将指令输入系统，再由系统传给单片机，而整个的核对查找指令的过程完全由计算机系统完成，极大减低了人工参与的程度，整个过程不超过5秒钟，实现了加工效率的提升。因此，在PLC机电一体化技术的辅助下，数控机床的控制精度和准确性都得到了极大的提升，数控机床运行的稳定性、连续性、准确性也得了有效保障。

2.2 立体仓库领域

    立体仓库是物流环节与仓储管理中的重中之重，当前社会背景下，立体仓库主要分成巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、升降横移式等类型，在组成结构上有计算机、堆垛机、PLC、出入库输送机、穿梭机等，其中，PLC作为核心系统，对立体仓库电气控制有重要价值。在电机控制上，立体仓库系统通常会以闭环控制方式为主，主要是通过高速计数器分析来自编码器的转数数据，后续形成数字信号，传入PLC，形成电机闭环控制。立体仓库应用PLC电气控制，可以使仓库货物出入库效率得到提升，改善过去仓储管理模式的一些弊端。

2.3机械改造技术

    针对数控机床的升级需要机械改造技术的支持，主要针对刀具架、工作台、滑座等部件进行改造与升级。在工作台的改造过程中，需要注意满足控制功能的升级安装需求，也需要保留手动控制开关用于特殊情况下的人工接入，从而保证数控机床的稳定、可靠运行。在刀架改造过程中，需要注意控刀方式，使用合适的刀架为控刀的实时性与准确性提供支持。在护栏改造的过程中，需要注意数控机床改造后较高的运行速度带来的防护需要，保证机床的正常运行及工作人员的安全操作

2.4应用于闭环控制中

    在电气工程的电机启动环节中应用PLC技术，能保障机械设备运转、电力运行和产品生产的顺利进行。PLC技术技术有存储数据信息和发布设备运转指令的功能，实现了电机启动的自动化。对于电气工程企业来说，使用基于PLC技术的控制系统，能自动化控制电流调节装置、电力输出和输入装置。电力工程工作人员在数据信息存储器中输入目标指令，进而控制电机启动，让设备自动完成闭环和开启动作。在闭环控制中应用PLC技术，能实现顺序控制的目的，快速计算动力泵的运转时长，结合计算结果来调整动力泵的运行状态，选择实用性较强和质量较高的动力泵。技术人员能使用手动开启和提前输入运行指令的控制模式，使用动力泵机械装置旁边的电子屏幕进行控制。

2.5顺序控制

        随着信息化水平的提高，PLC技术的信息模块更为完善，可大幅度提高电气设备自动化控制水平。从顺序控制的角度分析，PLC技术可借助通信总线完成控制室的内部控制，以实现远程控制站与主控制层的连接，从而实现电气设备整体系统的控制。但是，由于电气设备的使用要求逐渐精确，为更好地开展远程设备控制，应借助控制站与设备传感器实现有效连接，并在显示屏的辅助下了解远程电气设备情况，进而实现远程化监控。此时，可由主控室工作人员下达指令，以保证在单一标准顺序下实现自动化功能控制。

结语

    总而言之，PLC 在数据机床电气控制方面有着诸多显著的优势，不仅在数控机床的控制系统方面有着重大的突破，还在数据机床的性能方面有所优化和提升。例如，将 PLC 可编程控制器作为核心内部元件，加入继电器，不仅提高了电气控制系统的运行效率，还优化了技术的革新。目前为止，数控机床领域正在高速进步，再加上 PLC 的操纵能力和逻辑解决问题能力很强，因此 PLC 编程技术在数控机床电气控制方面作用的效果将越来越显著，进而带动社会经济和市场效益稳定向上的发展。

参考文献：

[1]于福来.数控机床的电气控制系统设计分析[J].科技创新导报，2017，14（31）：10-11.

[2]文晓娟，高鹏飞.PLC在数控机床电气控制中的运用[J].科技经济导刊，2017（24）：14-15.

[3]李春敏.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].河南科技，2017（15）：66-67.