基于PLC的數控機床電氣控制

聞紹靖++王嬌

摘要：本文對高精度PLC數控機床電氣控制原理做出了詳細闡述，對電氣控制系統提出了較全面的方案以及構建的框架。充分的論述了高精度PLC數控機床電氣控制系統的硬件規劃和每個特定模塊的概況。系統選用了SIMOTION D、變頻器、電機、光柵尺形成全閉環控制系統。完成機床檢測的自動化是提升生產率的關鍵，同時PLC數控機床具有零件自動夾緊、機械手自動換刀、斷刀檢測等各項功能。

關鍵詞：數控機床；PLC；電氣；控制

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0010-01

1 數控機床

機械裝置、上下位機軟件和硬件電路是數控機床最重要的構成部分。數控裝置是機床的核心，數控機床的核心算法及刀具曲線的生成都由數控裝置來完成。一般來說，PLC數控機床被劃分為兩種：第一種是內置型的PLC，這種設備能完善的體現數控機床的控制流程；第二種是獨立的PLC，這種設備對軟件和硬件兩者來說都很完備，并且，在數控機床和控制領域都有較突出的表現，所以，第二種設備在控制過程應用更為廣泛。

2 數控機床電氣控制系統

電氣控制系統為PLC數控機床的核心，該系統通過各種傳感器反饋使數控機床處于全閉環系統中。整套系統由電動機、電頻器和光柵尺，電氣控制系統構成，在系統運行中可表現出很高的控制精度。

2.1 電氣控制系統構成

電氣控制系統由工控機、SIMOTION、電動機模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺和傳感器等幾大主要的模塊構成。

（1）電源模塊。電源模塊在應用中要采用直流電，所以在運用中，變頻器是將交流電變化為直流電的部分，而逆變器是把直流電變化成一定頻率的交流電。這就形成了可調電源模塊和不可調電源模塊這兩種模塊。但是，在不可調電源模塊應用時，因為只可提供固定直流電壓數值，所以不能與SIMOTIO的功能結合。

（2）電動機模塊。電動機模塊被視為電氣控制程序中的主要組成部分，而將直流電逆變為特定頻率的交流電是該模塊的主要工作。電動機模塊劃分為裝柜型和書本型兩大類型。

（3）西門子SIMOTION運動控制系統。SIMOTION是電氣控制系統中的重要核心，它在系統運行中對系統可靠性及實時性都起著決定性作用，所以，要充分的重視SIMOTION運動控制系統。SIMOTION系統能完成復雜的運動控制任務，更能完成邏輯控制和工藝控制，為生產機械提供完整的解決方案。

2.2 電氣控制系統的硬件組成

硬件部分在電氣控制系統中也有著十分重要的地位，主要包括機械手自動換刀、斷刀檢測和深度檢測等。

（1）機械手自動換刀。在生產過程中，應用機械手自動換刀能夠極大地提供數控機床的工作效率。它的工作原理就是通過電動閥的開閉控制機械手和刀具，實現夾緊或者松夾功能，最終完成自動換刀的過程。

（2）斷刀檢測系統。刀具磨損是生產加工過程中不可避免的一個問題，長時間的負荷生產必然加速其磨損，甚至當情節比較嚴重時，刀具也會出現斷裂的情況，極大地制約了生產效率。因此，必須要及時檢查刀具的使用情況。其能及時檢測到刀具的磨損情況，并將信息反饋給機床，指導其進行自動換刀動作，保證生產工作的順利進行。

（3）深度檢測。深度檢測是進行換刀過程中必不可少的一項環節，必須要通過一些專用的深度檢測工具進一步對人工對刀或者是位于主軸夾緊位置的機械手做出判斷，最終保證后續環節的順利進行。

2.3 PLC數控機床電氣控制方式

對于數控機床來說，其電氣控制方式直接影響到電氣控制系統的運行情況，決定其是否安全可靠，能否穩定運行。所以，將重點放在對PLC數控機床的電氣控制方式方面具有重要的意義。但是，在實際工作中，很多電氣工人對傳感器信號的傳遞過程存在一定的錯誤理解，傳感器信號應反饋至西門子通訊模塊ET200，然后再進一步傳達到SIMOTl0N中對相應信號做出處理，最終傳至電氣控制系統中。

3 數控機床故障分析

如果數控機床在運行過程中對操作人員的生命安全造成了一定的威脅，必須要采取緊急處理措施。通常來說，運行過程中的機床是可以通過急停按鈕停下來的，確保數控機床處于一個安全的閉合狀態。這主要是因為，按鈕會使繼電器中斷，從而進一步斷開移動裝置動力電源。接入的PLC中間繼電器會立即將急停信號傳遞到系統中，迅速做出停止反應，從而能夠對故障問題作出分析處理。

4 結語

綜上所述，電氣控制在基于PLC的數控機床中發揮著重要的作用，推動了生產工作的順利進行。新時期，必須要要借助科學技術的優勢，不斷提高數控機床的精密性，促使數控技術上升到一個新的階段。

參考文獻

[1]陳麗芳.淺析基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計[J].科技展望，2015，（16）：149.

[2]陸微，李愛淑.基于PLC的數控機床電氣控制系統探析[J].科技創新導報，2014，（28）：72.

[3]王浩.基于PLC的數控機床電氣控制系統研究[J].中國高新技術企業，2014，（21）：12-13.

[4]王玲.基于PLC的數控機床電氣控制系統研究[J].新技術新工藝，2013，（12）：125-127.