淺析基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計

張桐強

【摘要】由于PLC技術具備的高可靠性、強抗干擾性、適用于惡劣生產環境等優勢，在工業控制領域中得到了廣泛的應用。對此，基于PLC技術提出一數控機床控制系統，通過對其硬件結構及數控機床控制數據通信接收、基于PLC的控制數據映射設計，最終實現系統對數控機床控制程序的執行。通過對比實驗進一步證明，該系統與傳統控制系統相比誤差率更低，更具有應用價值。

【關鍵詞】PLC;數控機床;電氣控制系統

隨著科技的進步，PLC技術逐漸應用在各種機械領域中，PLC是將微機技術與繼電接觸控制相融合產生的新型技術，它使微機技術的優點得到了最大化的發揮，并使繼電接觸控制系統的缺點最小化使相關的工作人員能更加便捷地工作。PLC技術應用于數控機床電氣控制中，使得整個電氣控制系統實現自動化，大幅度提高了數控機床電氣控制的水平，也保證了數控機床電氣控制系統的安全運作，加快了數控機床電氣行業的發展速度。下面將對PLC在數控機床電氣控制中的作用進行說明，并研究PLC在數控機床電氣控制方面的具體應用。

1、PLC技術在數控車床控制系統中的應用需求

1.1操作需求

我們知道，數控車床的控制目標是按照順序控制功能進行的，主要包括：①主軸啟動、正反轉和停止控制;②刀具的換刀動作;③冷卻液開與關;④主軸工件夾緊與松開;⑤潤滑油的啟動和停止。這些都是需要設計好數控車床的操作面板按鈕作為前提控制條件的。數控車床主要需要設定一定的安全運動范圍，還需要設計數控車床行程的開關安裝范圍以及信號控制的前提條件。再有就是需要設定主軸旋轉速度的大小，這需要旋轉編碼器來進行測量，通過負反饋形式來精準控制主軸的轉速。以上這些數控車床的操作需求都是可以通過PLC技術來啟動數控車床電氣自動化控制的，例如開關量的控制、脈沖量的控制、模擬量的控制、運動的控制，以及數據采集和信號的控制等。另外，PLC技術在操作時比較簡單方便，具有可靠的安全性能，同時PLC技術還可以大大提升機床操作的效率，從而保證順利完成零件加工的目標，滿足數控車床操作需求的各項功能。

1.2維修需求

數控車床在運行過程中也會出現各種故障問題，影響了正常的生產，也給日常的維護帶來很多麻煩。PLC技術在解決機床維修上具有一定的技術水平，可以通過監控處理，當發現機床出現故障后可以根據報警信息進行提示，而且PLC功能強大，可以迅速定位發生故障的點，并展開維修，使車床恢復正常，從而滿足數控車床的維修需求。

1.3安全需求

數控車床PLC技術具備急停開關控制技術，當數控車床發生錯誤或者危險時，就可以采用一鍵急停，從而停止機床的運行，這樣就可以保證人員避免受到傷害以及零件的損壞。另外PLC技術還在X和Z軸的行程中設置了開關控制技術，這樣就可以將刀具的運動范圍控制在合理范圍，避免發生由于機床撞擊而出現的機床損傷。當然安全問題還需要員工認真負責的態度，認真細致的檢查工作可以將安全事故率降到最低，從而保證企業機床、零部件和人員的安全需求。

1.4企業管理需求

PLC技術在企業管理方面也進行了考慮，一方面設置了故障記錄的時間和類型，企業生產管理人員可以憑借此推測出機床發生故障的原因，檢查出是人為故意破壞，還是操作不當造成的，針對出現的問題做出相應的解決辦法。當然，如果企業維修管理人員如果能夠較早發現問題，就可以及時進行協作排查，這也是監督員工工作效率，便于恢復生產和企業管理的有效辦法，企業在獲得經濟效益的同時，也提高了數控機床管理水平。

2、基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計

2.1數控機床控制數據通信接收

數控機床控制數據通信接收是系統運行的第一個階段，是通過接口板獲取端口上的控制數據信息。由于在系統實際運行中，控制數據信息常常會存在無效數據。因此，需要利用PLC以掃描的方式，按照控制順序對接收到的控制數據進行采集，并將其中有效的控制數據填入到存儲器當中，再進入系統的處理階段當中。在進行程序控制執行的階段，通過數控機床控制數據通信接收保證當輸入的控制數據發生變化的情況下，存儲器當中已有的控制數據不會受到影響發生改變，控制數據的改變只會通過在下一階段中的控制數據通信接收改變。

2.2基于PLC的控制數據映射

當完成數控機床控制數據通信接收后，再次通過系統的計算機接口實現對控制數據的通信，并獲取到2個8位數的16進制數，通過對該數據進行映射，最終獲取到每個控制點位上的數值，再用特定的變量對每個點位的數值進行保存，實現區域性映射。基于PLC的控制數據映射是系統中一項十分重要的環節，只有通過這一環節才能將用戶輸入的參數信息轉換為具體的功能，從而在系統當中實現對數控機床的控制。通過本文上述數據的采集階段，已經將用戶編寫的語言程序轉變為了系統可以運行的數據，再利用計算機接口板的端口狀態對信息進行實時的存儲，并將其輸入到映射區域當中，通過映射環節再將數據中原本的語義、詞義等分析出來，從而做出正確的控制。

2.3實現數控機床控制程序執行

為了實現系統對數控機床控制程序執行，首先需要根據用戶實際輸入的信息，經過控制程序執行后得到相應的預想結果。在邏輯構造當中，根據設備元件的各項信息將保留的輸出控制數據的變量與系統中對應的位置進行連接，實現設備元件與系統端口額狀態數值的實時連接。

通過編譯環節將控制程序差分成多個不同的單元，再將其分別進行轉換。在每個邏輯當中都分別對應一個數據機床上的設備元件，節點位置表示各個控制邏輯與邏輯功能的節點。再對邏輯進行運算，并在運算的過程中，系統開始對各個控制命令進行邏輯運算，并將運算結果輸出到映射區域。最終通過映射區域輸出的結果執行相應的控制程序，實現對數控機床的控制。

結語：

PLC具有不同種類的應用形式，使得數控機床的信息交流更加快捷，讓電氣控制的控制范圍更大。希望本文對相關的機械生產和加工企業實現電氣自動化控制系統有所裨益，讓機械行業實現持續穩定地革新。

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