基于PLC的數控機床電氣控制系統研究

潘天賜 桂林理工大學博文管理學院

基于PLC的數控機床電氣控制系統在數控機床中已經相對比較普及了，這樣的數控機床設備可以大大提升工業的生產效率。但是其實數控機床的發展也經歷了一個漫長的過程。之前數控機床應用的系統是傳統系統，這種系統非常容易出現錯誤，而且如果修改加工過程就要重新應用不同的系統。而PLC可編程控制器如果遇到同樣的情況我們只需要改變一些參數和代碼就可以改變加工過程。相較于傳統的控制器，這種系統是更加方便而且對于費用的消耗也是比較少的。這其實也是我國機械自動化發展過程中的一大進步。

1 數控機床電氣控制系統的基本結構

數控機床電氣控制系統運行的基礎就是它的基本結構，但是它的基本結構也可以大概分為兩部分數控機床的基礎結構和數控機床的特殊結構。接下來我們就來具體探討分析一下數控機床電氣控制系統的基礎結構和特殊結構。

1.1 數控機床的基礎結構

數控機床的基礎結構是保證數控機床正常運行的結構。又因為數控機床就是數字控制系統與機械生產結合的產物，所以數控機床的基礎結構大致分為數字信息控制系統以及機床本身。機床是對很多零件進行加工生產的機械化設備。而數字信息控制系統就是應用可編程的程序對機械化設備進行遠程調控的系統。數字控制系統是相對比較復雜的，由不同的部分組成。數控系統又可以細分為三部分:電氣控制單元、電氣控制系統的執行部分及PLC數控機床的核心控制部分。這三部分具體實行的功能也是有很大區別的電氣控制單元主要對機床的主體結構的邏輯程序進行控制，而電氣控制系統的執行部分主要對機械設備的零件加工環節起控制作用。其中最重要的就是PLC數控機床的核心控制部分，這部分是軟件對程序的分析使用，對于整個程序的正常運行控制是非常關鍵的。

1.2 數控機床的特殊結構

上述數控機床的基礎結構是數控機床正常運行的重要支撐力量。但是要想保證數控機床的安全正常運行，僅僅依靠這些基礎結構是不行的。這時候數控機床的特殊結構就可以發揮作用，進一步保證數控機床的正常運行。數控機床雖然在一定程度上實現了自動化，但是有些過程還是需要人工進行操作的，人工操作就難免出現一些失誤。這是數控機床的特殊結構就會發揮作用，其中應用比較廣泛就是緊急按鈕和超程處理。緊急按鈕在通常情況下是關閉的，緊急按鈕一旦按下，相應的電路就會被接通，而工作電路就會收到影響而停止工作，而且此時控制系統識別到異常也會使工作電路停止。超程處理是在控制系統中發揮主要作用的，在操控機床時，壓下某條軸的超程限位開關，其接觸點就會斷開，數控系統就會受到影響。特殊結構是保證數控機床在生產中安全運行的重要保障，所以對于數控機床整體來說也是非常重要的。

2 基于PLC數控機床電氣控制系統的設計

上文中我們也已經提到數控機床電氣控制系統也經歷了一個逐漸成熟的演變時期。傳統的數控機床控制系統已經逐步被基于PLC的數控機床電氣控制系統代替。那么相較而言基于PLC的數控機床電氣控制系統到底有何優點呢？接下來我們就來具體探討分析一下基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計。

2.1 數控機床電氣控制方式的選擇

首先數控機床電氣控制系統中對于數控機床運行效率及最終產品的精準程度影響最大的因素就是數控機床電氣控制方式的選擇。這是決定數控機床電氣控制方式的重要因素。PLC電氣控制系統可以對系統進行分析進而選擇相適應的程序來對機床的機械工作部分進行調節。主要是通過對產品要求的分析選擇或者編輯相適應的程序。對于X軸和Y軸的確定使用的是對PLC控制系統、運動系統、電機部分、光柵尺等進行封閉式處理的控制方法。這種方法在很大程度上發揮了PLC的文件處理能力，運動系統保證了整個過程的穩定性及精準性，光柵尺又保證了作用點的精確性。總而言之這個整體的設計對于數控機床的穩定工作和精準性工作影響是非常大的。

2.2 數控機床的功能分析

隨著科學技術的不斷發展，數控機床也存在很多的種類。但是其工作原理是大致相同的，接下來我們就將針對其中的一種類型數控壓力機來進行分析。這種機床不僅有X軸、Y軸還有幾個Z軸，在工作過程中可以達到X軸Y軸、Z軸三軸聯動。軸與軸之間可以一起運動也可以分開運動。但是在實際工作中為了保證數控機床的工作效率，增加主軸的轉動速度就是非常關鍵的。這是為了保證主軸的正常運行對于可能出現的高溫現象預先保證冷泵可以正常使用。而且整個過程應該進行實時監測。此外對于機床換刀的操作也要格外注意，這樣才能更好地保證最終產品零件的精準度。所以一旦系統發現機床應用的刀油斷裂或者其他不利于生產的現象發生，就會進行自動換刀，當然也存在人工換刀的操作，這樣就可以全方位的保證零件的質量。

3 小結

隨著科學技術的不斷進度，基于PLC的數控機床電氣控制系統也在不斷的更新發展過程中。雖然現在我國在實際機械化工業生產中仍然存在一定的問題，但是我相信隨著技術的不斷發展，這些問題都會迎刃而解的。我們有理由相信在不斷應用新興技術的前提下，我國工業生產一定會為我國帶來更大的經濟效應。

[1] 杜柳青主編.數控機床電氣控制.重慶:重慶大學出版社，2006

[2] 王淑英主編.電器控制與PLC控制技術.北京:機械工業出版社，2005

[3] 廖常初主編.可編程序控制器的編程方法與工程應用.重慶:重慶大學出版社，2001

[4] 李建新主編.可編程序控制器應用技術.北京:機械工業出版社，2004

[5] 陸志強，吳祖育，王庚.數控機床控制邏輯的分析與設計.傳動技術，1996年，第1期

[6] 汪木蘭主編.數控原理與系統.北京:機械工業出版社，2004.