基于PLC的數控機床電氣控制

摘 要：隨著社會的發展，工業控制系統也逐漸實現智能化。通過PLC數控技術對于設備的程序控制操作，對于提高工作效率和產品質量，發揮出了重要的作用。本文就基于PLC的數控機床電氣控制展開探討。

關鍵詞：PLC；數控機床；電氣控制

對于數控機床而言，在其電氣控制系統中配合使用PLC，可以節省人工提高工作機床工作效率。在實際生產中針對不同工藝要求的加工工件只需要修改對應參數，依照加工圖樣技術要求編寫程序代碼即可，但是在這個過程中，數控機床必須更換相應的夾具以及刃具，甚至可能需要選用其他輔助裝置，這一部分工作人工不可缺少，為解決這個問題，PLC的運用可以極大減少人工成本，可以讓數控機床使用者把更多的時間放在工藝改進上，這樣有利于數控機床控制系統智能化水平的提升。

1 數控機床的結構組成

1.1 數控機床的基本組成

1.1.1機械傳動機構

機械傳動機構是數控機床的運動控制的直接實施者，其精度直接影響加工零件尺寸，是加工動作的具體實施者。數控機床的機械傳動機構是數控系統控制任務的重要支撐組件，機械傳動機構直接關聯機床的加工動作結果，加工動作如不能合乎程序要求將直接影響加工精度。數控機床機械傳動機構一般包含主軸傳動機構和進給軸傳動機構，主軸傳動機構配合主軸電動機實現主軸運動控制，進給傳動機構配合進給電動機實現進給軸運動控制，數控機床主軸運動形式和進給軸運動形式的相互配合完成三位坐標指定區域內的軌跡控制，進而完成對毛胚件的加工。通過電氣控制系統對開關量的控制，實現各個機械運動部件的順序動作，這比普通機床更具工作效率，同時也節省了大量人力成本。

1.1.2電氣控制系統

電氣控制系統是實施機床運動過程控制的執行方，具體由電源模塊、電機模塊、繼電器模塊組成。電源模塊是向機床電氣組件供給工作電流，電源的供給電流的性質有兩種：直流電和交流電，其中交流電供給電機模塊和繼電器模塊，電機模塊作為機械傳動機構的動力源頭，電機模塊具體將交流電轉化為機械力通過傳動鏈改變機械傳動運動形式；直流電主要作為電機模塊中的三相交流異步電動機能耗制動使用在數控機床中CNC系統的起停按鈕也需要直流電供給。繼電器模塊是電氣控制系統的重要執行者，繼電器控制系統是電氣控制系統的動作邏輯的實施者，其主要作用是實現機械傳動 機構動作邏輯控制，從而對機床的各種動作進行統一規劃。

1.1.3可編程序控制器

可編程序控制器，即PLC是數控機床的核心控制部分，在數控機床自動運行中，數控機床有三個控制任務，主軸控制、位置控制以及輔助控制，PLC可以通過對插補程序的分析和使用，識別如M、T等輔助指令，實現數控機床輔助動作的控制。在數控機床工作過程中，數控系統將編程人員或PC端輸入的插補程序翻譯成機器語言傳送給伺服控制單元，伺服控制單元接收脈沖信息之后對相應電機進行驅動控制，同步實現數控系統主軸和位置的控制。位置檢測裝置同步檢測機床電動機在工作中的狀態數據等，并將采集的各種數據轉換為二進制格式回饋給數控系統，從而實現對數控機床的精度控制。

1.2 數控機床的保護機制

機床在工作過程中會出現一些緊急情況，針對此種狀況，需要設計一種特定設置措施，以免造成安全事故急停按鈕的設計，數控機床操作人員在操作數控機床的時候由于操作不當發生人為事故時，如不及時處理則有可能造成安全事故，如能 及時按下急停按鈕對數控機床進行急停操作可避免生產安全事故的發生。

2 基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計

2.1 數控機床PLC的功能

2.1.1PLC對外控制

數控機床在手動或自動操作方式下，通過機床操作面板上的按鍵，或執行M、T指令，經數控系統中的PLC控制對外輸出開關信號，使機床側的輔助功能運行，如冷卻開、關，刀庫選刀、機械手換刀等；同時，幾床側各類檢測開關將機床當前的狀態輸入到PLC中，由PLC做邏輯運算。

2.1.2PLC對內控制

數控機床PLC每個動作的執行與完成都要與CNC進行數據交換，數據交換的信號稱為結構信號，每個接口信號都有數控系統規定的功能。數控系統根據這些接口信號可以對主軸和伺服軸等進行控制。

2.2 數控機床PLC與機床側I/O接口的設計

2.2.1輸入接口的布置

2.2.2輸出接口的布置

3 結語

綜上所述，基于PLC的數控機床電氣控制，讓數控機床電氣控制方式有別于傳統機床，可以提高生產工作的質量和效率。因此，必須要不斷研究PLC，進一步推動數控機床控制技術的發展。

參考文獻：

[1]梁愛菊，陳少杰.基于PLC的數控機床電氣控制系統研究[J].建筑工程技術與設計，2016，（20）.

[2]許曉東，雷福祥，王偉，等.基于PLC的數控機床電氣控制系統研究[J].農業科技與裝備，2016，（10）.

作者簡介：全波（1982-），男，湖南衡陽人，研究方向：數控技術/電氣自動化。