基于PLC的數控機床輔助系統設計

陳乾?李娟

摘 要：隨著科學技術的迅速發展，數控機床應運而生。數控機床電氣控制方式的優劣，決定了控制系統的性能。機床電氣控制系統包括機床供配電系統、主軸控制系統、進給軸控制系統及其他的輔助設備控制系統。

關鍵詞：PLC；冷卻；潤滑；照明

PLC（programmable logic controller），通常用于設備的自動控制，其工作原理是循環掃描工作方式，工作過程大致分為 3 個階段：輸入采樣、程序執行、輸出刷新。PLC用于數控機床，主要是用于機床的外圍輔助電氣控制，叫可編程序機床控制器，也可稱之為PMC（programmable machine tool controller）。在數控機床的電氣控制系統內PLC模塊主要用于實現機床輔助設備的控制，包括冷卻系統、潤滑系統、照明系統、換刀系統、自動對刀等。本文將著重講述PLC在冷卻、潤滑系統和照明系統的設計。

1.PLC發展歷程

它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。在可預見的將來，PLC在工業自動化控制特別是順序控制中將占據主導地位。

2.PLC 的總體外部接線設計

本系統的輔助電氣控制系統的潤滑系統有兩個輸入，兩個報警輸出；冷卻系統也有兩個輸入，兩個報警輸出；照明和信號燈系統有一個輸入，四個輸出。

3.潤滑與冷卻控制系統設計

機床潤滑和冷卻系統的較好設計，是非常重要的。對于各種機械設施的保養、維修、使用都有著十分重要的作用。但是在潤滑與冷卻系統的電氣控制方面，依然存在一些問題：一是潤滑和冷卻系統的工作狀態監控，這方面也是很重要的；二是設置的潤滑與冷卻的循環和補給容易造成浪費，所以我們要較好地設計，這樣才能達到節約資源，不浪費的目的，一方面為自己的企業，另一方面也為了國家的能源。

潤滑與冷卻系統的電氣控制原理分為兩部分：電機控制和 PLC 控制。

當系統準備好之后，計算機數字控制（CNC）系統發出信號，使得潤滑系統開始工作，首次潤滑15s后，電機停止工作。

當壓力開關接通時，開始計時 25min，計時完成后，壓力開關斷開，潤滑冷卻電機在此工作15s，并循環工作。同時設定X7 為潤滑電機過載，X10為冷卻電機過載，X9為潤滑油不足，X11 為冷卻液不足開關信號。當這些信號有效時則系統會發出報警信號。

工作過程可以這樣描述：首先通過兩個相互作用的時間繼電器T，實現潤滑冷卻的工作時的間隙工作；再使用PLC 準備好信號，使特殊繼電器 M8001為1，開始首次潤滑冷卻；首次潤滑冷卻結束后，當壓力開關閉合時，中間繼電器 M1開始工作，使得潤滑系統再次工作；15s后使得時間繼電器T2為1，當壓力開關斷開時，中間繼電器T3為1，M1停止工作，延時25min后，再次運轉。由此完成潤滑系統的周期動作。然后再通過X7，X8，X10，X11實現潤滑冷卻系統的報警和手動控制。

4.照明與信號燈系統設計

數控機床要求照明系統在開機的時候立即打開，并且在控制柜里面的照明系統是在打開控制柜的時候開啟，關上電柜箱門的時候關閉。而信號指示燈主要是開機時亮黃燈（表示系統準備好），系統緊急停止，或者報警的時候亮紅燈，而系統正常運行的時候是亮綠燈。

5.總結

數控機床是現在制造工業的核心母機，數控系統又是數控機床的核心，而數控機床的電氣控制系統是數控系統可靠性能的保障，可以說數控機床電氣控制系統的優劣，決定了控制系統的性能。機床電氣控制系統包括機床供配電系統、主軸控制系統、進給軸控制系統及其他的輔助設備控制系統。機床輔助設備的控制，包括冷卻系統、潤滑系統、照明系統、換刀系統、自動對刀等。另外，機床在工作過程中無可避免地都會發生磨損，為提高機床的加工精度，延長機床的使用壽命，機床潤滑和冷卻系統的設計，調試和保養至關重要。本文著重講述了 PLC在冷卻、潤滑系統和照明系統的設計。

參考文獻：

[1]謝 宇，皮佑國，梁佑彬.永磁同步伺服電機監測與調試系統研究[J]計算技術與自動化，2009（03）：36—40.

[2]王炳實.機床電氣控制[M].北京：機械工業出版社，2009.

（作者單位：陳 乾 魯中中等專業學校；李 娟 魯中高級技工學校）