基于PLC的數控機床電氣控制系統探析

陸微++李愛淑

摘 要：工業生產對我國經濟發展影響巨大，因此，國家對工業生產非常重視，在工業生產中應用了很多的新技術，在提高生產效率的同時，也能更好的保證生產企業獲得良好的經濟效益。其中，數控機床就是非常重要的生產設備，在應用過程中實現了對復雜以及精密零件的加工。近年來，數控機床技術也在不斷的發展，主要是應用了PLC技術，PLC數控機床在使用過程中表現出了很多的優點，實現了工件自動夾緊、斷刀檢測以及機械手自動換刀等操作。文章對電氣控制技術以及設計方法進行了分析，在保證機床生產的安全性以及可靠性的前提下，能夠更好的提高加工精度和生產效率。

關鍵詞：數控機床 電氣控制 研究策略

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0072-01

1 數控機床

數控機床由機械部分、上下位機軟件和硬件電路這3個必不可少的部分組合而成。占整個機床核心部分的就是數控裝置，主要體現就是數字控制方式得到了很好的應用。通常情況下，PLC數控機床分為兩個大類：第一類是內裝型的PLC，這種裝置在設計中能夠更好的體現數控機床的控制順序；第二類是獨立的PLC，這種系統在軟件和硬件方面都比較齊全，而且，在數控機床以及控制領域都能很好的體現，因此，第二類裝置在生產過程中更加容易被應用。

2 數控機床電氣控制系統

PLC數控機床中有一系統處在全封閉狀態的閉環系統中，那就是電氣控制系統，組成部分由電動機、電頻器和光柵尺，電氣控制系統在應用過程中能夠更好的體現高精度的控制。

2.1 電氣控制系統組成

電氣控制系統由幾大重要部分組成：工控機、SIMOTION、電動機模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺以及傳感器等。

2.1.1 電源模塊

電源模塊在使用過程中要對直流電進行使用，因此，在使用過程中，變頻器是將交流電轉變直流電，而逆變器則是把直流電轉變成預定頻率的交流電。這就產生了兩大模塊，分別為可調電源模塊和不可調電源模塊。可調電源模塊在使用過程中能夠實現直流電穩定的供應，在這個過程中，可以對電按照一定的參數進行預訂的變化，并且在這個過程中能夠和SIMOTION通信的功能進行結合。相反，在不可調電源模塊使用時，由于只能提供固定直流電壓值，就無法與SIMOTIO功能相結合。

2.1.2 電動機模塊

電動機模塊作為電氣控制系統中的重要模塊，其重要性就是能夠將直流電逆變為預定頻率的交流電，可供電動機進行適應。電動機模塊在分類方面主要也是分為兩類，分別是裝柜型和書本型。

2.1.3 SIMOTION運動控制器

電氣控制系統的核心部分在于SIMO TION，其在應用過程中能夠對整個控制系統的運行速度和可靠性進行影響，因此，在電氣系統運行過程中對這部分要給予充分的重視。SIMOTION主要的功能就是實現運動控制、邏輯控制以及工藝控制，能夠在生產過程中對產品質量產生很大的影響，因此，一定要對該部分進行重視。

2.2 電氣控制系統的硬件部分

在電氣控制系統中硬件部分也不容忽視，主要由機械手自動換刀、斷刀檢測和深度檢測等。

2.2.1 機械手自動換刀

機械手自動換刀其在生產過程中能夠起到提高數控機床工作效率的作用，在應用過程中主要的工作原理就是利用控制電動閥的開關實現機械臂以及刀具的夾緊功能，然后實現機械手的伸展、收回以及松開，自動完成換刀的動作。

2.2.2 斷刀檢測

在電氣系統運行過程中，斷刀檢測系統的主要核心部分就是利用光纖傳感器，在生產加工過程中，刀具在長時間的使用過程中會出現磨損的問題，在情況比較嚴重的時候會出現刀具斷裂的情況。為了更好的提高加工的效率，在生產過程中要對刀具的使用情況進行檢測，在刀具出現嚴重磨損的情況下，機床要能夠自動換刀，對生產效率不會產生任何的影響。

2.2.3 深度檢測

在換刀過程中，主要是對主軸夾緊位置的機械手，或者是人工對刀具進行深度的檢測，不論采用何種方式，在對刀具進行深度檢測時，都要使用相關的深度檢測工具來進行實現。

2.3 基于PLC數控機床電氣控制的研究策略

決定電氣控制系統的安全和可靠因素在于數控機床的電氣控制方式。因此，研究PLC數控機床的電氣控制方式十分重要。整個電氣控制系統最重要的部分就是軟件設計，軟件設計也是硬件結構的核心。運行在SIMO—TION中的軟件為下位機軟件，上位機接收數據并控制執行部件工作，同時完成機床狀態的檢測。當軸組裝好以后，即可通過程序進行操作，而SIMO—TION的內部程序是由操作系統調用的。工控機主要是讀取文件信息，然后把數據傳遞給SIMOTION，SIMOTION收到數據便會控制電動機模塊驅動電動機，從而帶動工作臺進行位置控制；與此同時，光柵尺檢測到工作臺的信息，再傳遞給SIMOTION，這樣就可以對工作臺進行位置調整。然而，光柵尺的信號無法直接被SIMOTION所識別，需要將光柵尺在傳感器下進行識別，再次傳遞給SIMOTION，才能完成整個過程；最后使工作臺的工作狀態通過多個傳感器（斷刀檢測器、深度檢測器）檢測，并傳人電氣控制系統。需要注意的是，傳感器的信號也必須先經過ET200到達sIMOTl0N中進行信號處理，才能被傳入電氣控制系統。

3 數控機床故障分析

數控機床在使用過程中要避免讓操作人員、機床以及加工人員等造成傷害和損傷，要在出現問題時及時進行處理。在正常情況下，數控機床在運行過程中，可以斷開急停按鈕，使數控機床處在一個常閉狀態下。按下按鈕后，觸電會自動斷開，這樣系統中的繼電器就會出現中斷的情況，可以將移動裝置動力電源進行斷開。在連接PLC中間繼電器以后，可將信號發送到系統中產生急停報警，這樣信號系統中就產生了復位信號。

超程限位開關一直處于松開狀態，用戶在操作數控機床時，一旦出現將超程限位開關壓下的情況，會導致繼電器出現斷電現象，中間繼電器的一組常開觸點可以向PLC輸入斷系統發送急停信號，同時，也能將超程報警信息發給系統，系統可以根據信號做出一定的反應，對出現的問題進行處理。

4 結語

近年來，我國的工業生產在效率和效益方面有了很大的提高，這和應用很多的先進技術分不開，在工業生產過程中，數控技術的發展對其影響非常大，其中，PLC邏輯處理功能在不斷的完善，而且，在實際的應用過程中體現出了很好的效果。因此，設計一套和電氣控制系統相配合的系統非常必要，能夠更好的對各個部分的選型進行充分考慮，同時，電氣系統的作用也能得到更好的發揮。

參考文獻

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