基于PLC的數控銑床電氣控制方法研究

譚青絲

（廣西理工職業技術學校，廣西 南寧 530031）

數控銑床又可稱為CNC床，其主要工作原理是依靠電子級數字化信號進行操作控制，數控銑床是在傳統銑床的基礎上，通過不斷地創新得到的一種自動加工設備，與傳統銑床的加工工藝基本相同，并且結構也較為相似。數控銑床共分為兩種類型，一種是不帶刀庫類型，一種是帶刀庫類型，其中第二種類型又被稱為加工中心。當前數控技術的社會生產需求量日益增加，數控產業是當前最受人們關注的戰略性產業，具有高精度、高效率等突出優勢。尤其是在小批量多品種產品生產領域中，針對復雜形狀零件的自動化加工更突顯其優越性。PLC的全稱為可編程邏輯控制器，其工作原理是利用計算機實現對電子控制器件的控制，進而轉變為一種全自動化的設備控制裝置。目前，PLC在數控領域中的應用十分廣泛，但目前并沒有一個完善的基于PLC的數控銑床電氣控制方法。數控銑床中電氣設備的傳統控制方法均采用繼電器、接觸器等設備連接的方法對其進行控制，不僅接線十分復雜，而且經常出現異常問題，導致對數控銑床電氣設備組的運行控制可靠性較差。對此，本文結合PLC控制器的優勢，開展基于PLC的數控銑床電氣控制方法研究。

1 基于PLC的數控銑床電氣控制方法設計

1．1 基于PLC的電氣控制參數采樣輸入

在對數控銑床進行基于PLC的電氣控制前，首先，要對其控制參數進行采集并輸入，為實現數控銑床的自動化控制需要，本文選用OMRON公司近幾年生產的SYSNFNN-2100型號的可編程邏輯控制器，該控制器外形尺寸為125mm×95mm×25mm，安裝孔尺寸為105mm×65mm，孔徑為φ6，包括35點輸入輸出口，其中輸入為20點，輸出為15點，其整體結構為輸入以輸出一體化的組件型結構，具有安裝和調試方便的特點，且在其應用過程中輸入響應速度更快，可進行輸入和輸出口的擴展。在進行電氣控制參數采樣輸入時，PLC控制器可以通過全面掃描的方式，對控制人員提出的數控銑床的電氣設備運動參數進行讀取，并在完成對參數的讀取后，將有效數據進行存儲。本文將印象區域設為控制參數的存儲區域，并在存儲過程中按照電氣控制動作的一般規律依次進行存儲。在完成對控制參數的采集后，對執行內容和輸入參數進行及時的更新處理。

同時，若出現PLC控制器在對電氣設備控制時，控制參數發生了明顯的改變，此時，參數的變化也不會對印象區域中存儲的參數造成影響，進而引起控制動作錯誤的問題發生。同時，若在對電氣設備控制過程中，輸出的控制信號屬于脈沖信號的形式，則控制信號的脈沖寬度應當遠遠大于整個掃描的周期長度，從而保證控制參數在輸入后，被PLC控制器完全讀取。

1．2 數控銑床電氣設備動作互鎖控制

完成基于PLC的電氣控制參數采樣輸入后，再對數控銑床進行動作互鎖控制時，首先，需要對PLC控制器的輸入和輸出通道進行分配，表1為輸入/輸出分配表。

表1 輸入/輸出分配表

將PLC控制器的輸入和輸出口與對應的電氣設備相連接，從而達到對數控銑床中各類電氣設備的控制目的。其次，在對數控銑床進行控制時，需要注意數控銑床各個電氣設備的電源開關狀態。在一般情況下，在對數控銑床電氣設備進行控制前，需要留置關閉信號，并將電源斷開。在進行動作互鎖控制時，不僅要控制主軸轉動的方向，同時，還要控制數控銑床控制動作的行進路徑。為避免出現方向與路徑異常的問題，本文在對數控銑床進行電氣控制時，主要采用互鎖控制的方法?；ユi信號采用常閉接觸點實現，分別將兩個常閉接觸點設置為N001和N002，首先，將N001和N002并入PLC控制回路中，使繼電器與N002同時啟動。若在其運行過程中，有一個回路能夠保證另一個回路的電源始終處于關閉的狀態，則可以直接保證二者之間不會發生同樣的控制動作產生。

2 實驗論證分析

將本文控制方法與傳統控制方法共同建立在由仿真實驗軟件建立的數控銑床電氣設備運行的仿真模擬環境中，分別選擇數控加工企業常見的兩組型號相同的數控銑床電氣設備組作為本次對比實驗的研究對象，并將本文控制方法設置為實驗組，傳統控制方法設置為對照組，由同一名控制人員分別在兩組中進行同樣的電氣設備動作控制。在實驗過程中，分別向實驗組和對照組輸入完全相同的控制參數，待完成實驗后，將兩組實驗結果的數據進行記錄，并根據實驗結果繪制如圖1所示的實驗組與對照組動作延遲時間對比圖。

圖1 實驗組與對照組動作延遲時間對比圖

圖1清晰地表現出在電氣設備不同控制動作次數下，兩組控制方法動作延遲時間的變現。實驗組控制方法在對數控銑床電氣設備進行控制時，各個電氣設備在控制人員發出控制信號后其完成動作的延遲時間最多為18.34ms，而對照組高達82.14ms。并且伴隨著控制動作次數的不斷增加，實驗組的電氣設備動作延遲時間并未有明顯的變化，而對照組的電氣設備動作延遲時間，呈現出明顯的上升趨勢，受控制動作次數的影響嚴重。因此，通過本文上述對比實驗可以證明，新的控制方法可以有效縮短數控銑床電氣設備的動作延遲時間，提高控制動作的同步率，更適合在實際工藝生產中對數控銑床電氣設備進行控制。

3 結語

利用PLC的自動化優勢，將PLC控制器引入對數控銑床電氣設備的控制方法中，通過該控制方法可以有效提高工藝生產的質量、技能水平的自動化發展，從而為工藝生產企業帶來更多的經濟效益。同時，PLC技術的應用范圍逐漸廣泛，在未來基于PLC的控制方法具有較大的發展潛力。在后續的研究中，還將對本文提出的控制方法進行更加全面的優化，從而實現對數控銑床電氣設備的自動化控制，為企業帶來更高的經濟效益。