簡析PLC的數控機床電氣控制系統的組成及策略

朱高松

摘要：PLC具有很廣泛的通用性和對電氣控制設備所需要的高度可靠性和抗干擾能力。PLC的工作方式是對系統程序的循環掃描，它通過對樣本的采集輸入，對程序進行分析，最后按照程序輸出一系列控制指令，所以，機床的輔助電氣的主要控制系統是PLC。本文對PLC數控機床電氣控制系統進行了論述，并針對其工作確保機床的安全可靠，提高加工精度和生產率具有重要意義。

關鍵詞：數控機床；控制系統；組成；策略

前言

數控機床由機械部分、上下位機軟件和硬件電路這3個必不可少的部分組合而成。占整個機床核心部分的就是數控裝置，主要體現就是數字控制方式得到了很好的應用。隨著可編程序控制器（PLC）技術的發展，國家對工業生產非常重視，在工業生產中應用了很多的新技術，在提高生產效率的同時，也能更好的保證生產企業獲得良好的經濟效益。其中，數控機床就是非常重要的生產設備，在應用過程中實現了對復雜以及精密零件的加工。近年來，數控機床技術也在不斷的發展，主要是應用了PLC技術，PLC數控機床在使用過程中表現出了很多的優點，實現了工件自動夾緊、斷刀檢測以及機械手自動換刀等操作。

1.數控機床電氣控制系統

PLC數控機床電氣控制系統是一個全閉環系統，主要由控制系統由 PC 機（工控機），SIMOTION，電源模塊，電機模塊，電機，光柵尺，SMC30（傳感器模塊），分布式1/0ET200M（包括數字量模塊和模擬量模塊），機械手，主軸變頻器，高速主軸以及多個傳感器以及限位開關組成。具體的分析及其選用如下：

1.1電氣控制系統組成

如圖1所示，電氣控制系統的組成部分有工控機、SIMOTION、電源模塊、電動機模塊、光柵尺、變頻器和傳感器等。

圖1電氣控制系統總體方案原理圖

1.1.1電源模塊

電源模塊在使用過程中要對直流電進行使用，因此，在使用過程中，變頻器是將交流電轉變直流電，而逆變器則是把直流電轉變成預定頻率的交流電。SIMOTION運動控制系統，采用通過電源模塊把工業交流電變為直流電，再分配給多個電機模塊的方式。電源模塊分為可調和不可調2種：可調電源模塊是根據參數把轉化出來的直流電穩定為一個預定的可變值，并且在這個過程中能夠和SIMOTION通信的功能進行結合。相反，不可調電源模塊只能輸出一個固定的直流電壓值，就無法與SIMOTIO功能相結合。

1.1.2電動機模塊

電動機模塊在分類方面主要也是分為兩類，分別是裝柜型和書本型。書本型又分為單軸和雙軸兩種形式。

1.1.3 SIMOTION 運動控制器

SIMOTION是整個電氣控制系統的核心部分，其運行速度和可靠性對整個電氣控制系統起著決定性的影響。為了確保成為最佳的控制方案，SIMOTION的功能得到了很大程度的擴展。SIMOTION主要有三大功能：

（1）運動控制；

（2）邏輯控制，例如，對輸入信號的邏輯門處理，以及對輸出信號的分析與賦值；

（3）工藝控制，例如壓力控制、溫度控制等。

目前 SIMOTION面向的行業，主要是運動復雜、速度及精度的要求較高的制造機械、包裝機械，橡塑機械，鍛壓機械，紡織機械，以及其他生產機械領域。

1.2電氣控制系統的硬件部分

在電氣控制系統中硬件部分也不容忽視，主要由機械手自動換刀、斷刀檢測

和深度檢測等。

1.2.1機械手自動換刀

機械手自動換刀其在生產過程中能夠起到提高數控機床工作效率的作用，在應用過程中主要的工作原理就是利用控制電動閥的開關實現機械臂以及刀具的夾緊功能，然后實現機械手的伸展、收回以及松開，自動完成換刀的動作。

1.2.2斷刀檢測

在電氣系統運行過程中，斷刀檢測系統的主要核心部分就是利用光纖傳感器，在生產加工過程中，刀具在長時間的使用過程中會出現磨損的問題，在情況比較嚴重的時候會出現刀具斷裂的情況。為了更好的提高加工的效率，在生產過程中要對刀具的使用情況進行檢測，在刀具出現嚴重磨損的情況下，機床要能夠自動換刀，對生產效率不會產生任何的影響。

如圖2所示，斷刀檢測系統的核心是1個CO門的光纖傳感器，CO門的3根接入線直接接到24V的電源上，這樣，信號線和24V電阻就構成了1個電平輸出。

圖2斷刀檢測示意圖

2.結語

PLC的應用在功能和成本上對數控機床的使用上有著非常大的優勢，我國對數控機床的應用和生產已經非常廣泛了。由于科技水平還不夠高，我國生產加工

技術和工藝的提高還存在非常多的制約因素。所以，改良電氣控制技術的設計方法，對生產安全、加工精度和生產效率具有重要的意義。