基于PLC的數(shù)控機床電氣控制分析

陳永志

中安重工自動化裝備有限公司

基于PLC的數(shù)控機床電氣控制分析

陳永志

中安重工自動化裝備有限公司

本文概述了數(shù)控機床的內涵，介紹了 PLC 的工作過程及數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的構成，對數(shù)控機床電氣控制中PLC的作用與應用進行了分析，以供參考。

數(shù)控機床；PLC ；電氣控制

前言

數(shù)控機床是一種高精度、高效率的自動化機床，具有典型的機電一體化系統(tǒng)。PLC 在數(shù)控機床中的應用是機床發(fā)展的必然趨勢，既能提高機床的自動化水平，又能提高機床的加工精度和可操控性。

1 數(shù)控機床概述

機械裝置、上下位機軟件和硬件電路是數(shù)控機床最重要的構成部分。數(shù)控裝置是機床的核心，數(shù)控機床的核心算法及刀具曲線的生成都由數(shù)控裝置來完成。一般來說，PLC數(shù)控機床被劃分為兩種：第一種是內置型的PLC，這種設備能完善的體現(xiàn)數(shù)控機床的控制流程；第二種是獨立的PLC，這種設備對軟件和硬件兩者來說都很完備，并且，在數(shù)控機床和控制領域都有較突出的表現(xiàn)，所以，第二種設備在控制過程應用更為廣泛。

2 PLC 的工作過程

首先，PLC 運作的第一步是收集和輸入初始數(shù)據(jù)。通過控制系統(tǒng)的軟件程序的操作和控制，將預先編輯好的指令對輸入?yún)^(qū)域進行掃描，從而達到分析和判斷輸入?yún)^(qū)域所處的運行狀態(tài)是否正常的目的。第二步是關于程序對特定功能的處理。在遵循用戶控制系統(tǒng)中原始設定的程序指令的前提下，依據(jù)預先規(guī)定的規(guī)則進行全面掃描，同時還要根據(jù)現(xiàn)場運行的具體狀態(tài)以及指令要求等情況，作出實時的分析或者邏輯性運算處理。最后一步則是要控制響應過程，將收集執(zhí)行程序的分析結果以及邏輯運算結果輸出到系統(tǒng)控制的主機上面，再由主機向全部輸出點發(fā)出響應信號，進而完成控制相關設備的任務。以上三個步驟每重新開始一遍，就預示著一個新的工作周期的開始和結束，PLC 在具體應用的過程中，除此之外，一般還需要配合很多設備的無數(shù)過程的工作。

3 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)

3.1 電氣控制系統(tǒng)構成

電氣控制系統(tǒng)由工控機、SIMOTION、電動機模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺和傳感器等幾大主要的模塊構成。

(1)電源模塊。電源模塊在應用中要采用直流電，所以在運用中，變頻器是將交流電變化為直流電的部分，而逆變器是把直流電變化成一定頻率的交流電。這就形成了可調電源模塊和不可調電源模塊這兩種模塊。但是，在不可調電源模塊應用時，因為只可提供固定直流電壓數(shù)值，所以不能與SIMOTIO的功能結合。

(2)電動機模塊。電動機模塊被視為電氣控制程序中的主要組成部分，而將直流電逆變?yōu)樘囟l率的交流電是該模塊的主要工作。電動機模塊劃分為裝柜型和書本型兩大類型。

(3)西門子SIMOTION運動控制系統(tǒng)。SIMOTION是電氣控制系統(tǒng)中的重要核心，它在系統(tǒng)運行中對系統(tǒng)可靠性及實時性都起著決定性作用， 所以， 要充分的重視SIMOTION 運動控制系統(tǒng)。SIMOTION系統(tǒng)能完成復雜的運動控制任務，更能完成邏輯控制和工藝控制，為生產機械提供完整的解決方案。

3.2 電氣控制系統(tǒng)的硬件組成

(1)機械手自動換刀。在生產過程中，應用機械手自動換刀能夠極大地提供數(shù)控機床的工作效率。它的工作原理就是通過電動閥的開閉控制機械手和刀具，實現(xiàn)夾緊或者松夾功能，最終完成自動換刀的過程。

(2)斷刀檢測系統(tǒng)。刀具磨損是生產加工過程中不可避免的一個問題，長時間的負荷生產必然加速其磨損，甚至當情節(jié)比較嚴重時，刀具也會出現(xiàn)斷裂的情況，極大地制約了生產效率。因此，必須要及時檢查刀具的使用情況。其能及時檢測到刀具的磨損情況，并將信息反饋給機床，指導其進行自動換刀動作，保證生產工作的順利進行。

(3)深度檢測。深度檢測是進行換刀過程中必不可少的一項環(huán)節(jié)，必須要通過一些專用的深度檢測工具進一步對人工對刀或者是位于主軸夾緊位置的機械手做出判斷，最終保證后續(xù)環(huán)節(jié)的順利進行。

3.3 PLC數(shù)控機床電氣控制方式

對于數(shù)控機床來說，其電氣控制方式直接影響到電氣控制系統(tǒng)的運行情況，決定其是否安全可靠，能否穩(wěn)定運行。所以，將重點放在對PLC數(shù)控機床的電氣控制方式方面具有重要的意義。但是，在實際工作中，很多電氣工人對傳感器信號的傳遞過程存在一定的錯誤理解，傳感器信號應反饋至西門子通訊模塊ET200，然后再進一步傳達到SIMOTl0N中對相應信號做出處理，最終傳至電氣控制系統(tǒng)中。

4 基于PLC 的數(shù)控機床電氣控制

4.1 PLC 在即時反饋中的作用

PLC 在通過自動化實施電氣控制設備進行運轉時，便對設備擁有了掌握和反饋信息的作用，操作員既可以通過全面掌握和控制工作中設備的運行情況，也可通過查看PLC 的反饋信息，從而對設備的異常情況(故障部位或者種類等)有一個及時和詳細的認知，從而及時作出補救措施，從而簡便操作員實施分析故障與處理的工作。

4.2 PLC 在分散控制體系中的應用

制定分散控制體系的目的便在于確保PLC 可以提高對于生產設備掌控的有效性。相較于傳統(tǒng)的生產方式而言，生產線的存在可以更進一步提高產品的生產效率，但缺點就是控制生產線的設備即將成為一個棘手的問題，而PLC 的應用便可以是這一問題迎刃而解，PLC的分散控制體系可以實現(xiàn)對生產線上每一臺設備進行獨立的監(jiān)控和控制，之后再由負責控制他們的PLC 裝置進行信息的交流和傳遞操作，由總機分析相關信息，是的社工產線兼具整體和分散的單元雙重身份，提高了生產精度以及設備運行的穩(wěn)定性。

4.3 PLC 在自動控制中的作用

操作人員可以通過編寫程序的方式，將大量的數(shù)據(jù)和程序編入到PLC 技術的中樞芯片里，這樣機床電氣設備就可以在這些數(shù)據(jù)和編程甚至是制定的程序的控制下工作，并完美的實現(xiàn)遇到特殊情況自動啟動故障解決及反饋系統(tǒng)。

4.4 PLC 在數(shù)字操控的應用

通常數(shù)字操控的指令形式包括簡單的數(shù)控操作以及復雜的程序式操作。負責機床電氣控制的操作員可以通過PLC 設備向電氣控制設備發(fā)送指令遠程控制電氣設備，電氣設備在接收到收入指令后將立刻進入作業(yè)狀態(tài)。

5 結束語

綜上所述，電氣控制在基于PLC的數(shù)控機床中發(fā)揮著重要的作用，推動了生產工作的順利進行。新時期，必須要要借助科學技術的優(yōu)勢，不斷提高數(shù)控機床的精密性，促使數(shù)控技術上升到一個新的階段。

[1]張佳.探討 PLC 在機床電氣控制中的應用[J].電氣工程，2016(08)：218.

[2]陸微，李愛淑.基于PLC的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)探析[J].科技創(chuàng)新導報，2014，(28)：72.