基于PLC的數控機床電氣控制系統研究

張明智　王志明

摘 要：隨著科學技術的不斷發展和進步，工業的發展也一直在進步，在工業領域，機械操作代替了大部分手工操作，因為機械不僅可以更高質量的完成工作，而且可以完成許多手工實現不了的工作，如今數控機床系統的產生，使得一些精密、難度又高的零件生產工作得到有效解決，從目前的發展現狀來看，基于PLC的數控機床電氣控制是目前的主流，本文正是基于此，對數控機床電氣控制進行了分析以供參考。

關鍵詞：PLC;數控機床;電氣控制系統;研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.009

0 引言

電氣系統在數控機床電氣控制中占據著重要地位，該系統主要由光柵尺、電動機、電頻器等構成，電氣控制系統采用各種傳感器的反饋，以此讓數控機床能夠保持全閉環系統，當電氣控制系統處于運行狀態的時候，它的控制精度非常高，在數控機床電氣控制中使用PLC可以只需要對輸代碼和參數進行修改就可以使轉變工藝，所以借助PLC可以使得生產成本大大壓縮，而且在更換零件上可以節約時間，使得數控機床電氣控制系統能夠進一步提高自動化水平。

1 數控機床電氣控制系統的結構

1.1 電氣控制單元

電氣控制系統由電機模塊、電源以及運動控制器三部分組成，目前我國電機模塊主要包括書本型和專柜型兩種，負責將電流轉變成交流電，電器控制模塊是整個數控機床的關鍵部分，電源模塊電流包括不可調電流和可調電流兩種，可調電流是指將固定的電流轉換成預定電流，不可調電流是難以轉換的電流，運動控制器處于整個電氣控制系統的重要地位，顧名思義，它負責控制主體工作的技術和運行，從而來保證電氣控制系統的正常進行。

1.2 執行部分

執行部分是數控機床直接對零件進行加工，換刀過程中，刀具的運動軌跡可能會改變，因為在加工過程中刀具會出現鍛煉和磨損的現象，所以控制電磁閥來實現機械的運行，使用光纖傳感器來對刀具進行檢測，以此來保證加工質量。

1.3 核心控制部分

核心控制部分是指利用軟件來應用和分析程序，在讀取輸入信息的過程中，工控機向運動控制器傳輸比較準確的信息，之后運動控制器控制電動機模塊，再根據信息來控制整個機場工作區，其次，對加工區的信息利用光柵尺進行檢測后，利用傳感器將相關信息標準化后向運動控制器中傳輸，借助傳感器來真正檢測機床的實際工作情況，再將有關信息傳遞給電氣控制系統。

2 數控機床電氣控制系統

2.1 電氣控制系統的構成

2.1.1 電動機模塊

電氣電動機模塊在電機控制程序中是不可缺少的組成部分，在電氣控制系統正常運行時，電動機模塊將直流電逆變為交流電，電動機模塊分兩種類型，裝柜型和書本型。

2.1.2 SIMOTION控制系統

SIMOTION在電氣控制系統中占有非常重要的地位，它對于電氣控制系統的正常運行和實時運行有很重要的保障作用，SIMOTION不僅可以實現工藝控制和邏輯控制，還可以高質量地完成一些難度比較大的運動控制任務，從而能夠給出比較合理又高效的解決方案。

2.2 電氣控制系統的硬件組成

2.2.1 斷刀檢測系統

實際生產的過程中，整個電氣控制系統經受了長期的負荷，會經常出現刀具磨損這一問題，當磨損速度加快時，刀具可能會出現斷裂的情況從而影響到正常的生產流程，所以，必須要及時記錄與反饋刀具的磨損狀況，對刀具使用狀況進行檢查，如果刀具磨損比較嚴重，必須要自動換刀，以此來確保生產工作的順利開展。

2.2.2 機械手自動換刀

在實際生產的過程中，機械手自動換刀對于數控機床的工作效率有重要的影響，如果合理應用機械手自動換刀，數控機床的工作效率和速度能夠提高很多，而機械手自動換刀是指通過控制電動閘的開閉功來對刀具和機械手實施有效控制，從而實現刀具和機械手的松加或者夾緊，真正實現自動換刀這一功能。

2.2.3 深度檢測

深度檢測工作是換刀過程中必不可少的一項工作，需要通過借助一些專業的深度檢測工具來判斷機械手位置，進而給后面的生產環節奠定良好的基礎。

3 基于PLC的數控機床電氣控制系統設計

PLC也可稱之為可編程邏輯控制器，CPU是它的核心內容，因為PLC具有非常好的可靠性和抗干擾能力，所以PLC通過對系統的多功能進行自動控制，被廣泛應用于多種數控機床電氣控制系統中，PLC主要是對系統程序進行循環掃描，首先借助輸入樣本來對整個程序進行分析，然后結合電氣控制程序對外輸出控制指令，所以，PLC對于整個數控機床電氣控制來說，可以說是主要控制系統。

3.1 數控機床電氣控制方式選擇

數控機床的系統成敗與數控機床的電子控制方式有非常大的關系，想要加工出更精良的產品、提高整個數控機床的運轉速度，就必須高度重視整個電氣控制系統的質量，所以，一定要深入分析加工零件的特點，全面了解產品的精度和速度之后，再編輯程序，這樣才能充分保證數控機床的電氣控制系統質量。

3.2 數控機床的功能

數控機床具備x軸、y軸和四個z軸，當數控機床處于運行狀態時，X、Y、Z三軸同時聯動，軸與軸之間不僅要一起運動，而且也要分開運動，所以目前市面上出現了多種類型的數控機床，X、Y、Z三軸的聯動使得數控機床的功能非常多樣化。

4 結語

數控機床電氣控制應用PLC可以使得生產工作的效率和質量得到提升，其具有非常好的可靠性和抗干擾能力，作為數控機床電氣的主要控制系統，PLC對數控機床精準性的提高有很大的幫助，所以，必須要不斷研究PLC，不斷提高控制精度，才能真正推動數控技術的長遠發展。

參考文獻：

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