基于PLC的數控機床電氣控制系統

張代玉

摘要：隨著科學技術的發展，工業機械設備在工程制造中發揮著重要的作用，通過PLC數控技術對于設備的程序控制操作，對于提高工作效率和產品質量，發揮出了重要的作用。本文通過對數控機床電氣控制系統的介紹，以及具體的設計模式，旨在為更多需要數控機床控制技術的企業提供參考。

【關鍵詞】PLC數控機床 電氣控制系統

科學技術的不斷進步，推動了工業制造業的技術革新。傳統的機床控制模式也逐漸被計算機數字化程序控制所替代，這不僅提高了工業生產效率，節約了勞動力，而且控制技術更為精確完善，體現出了很大的技術優勢。PLC控制技術，即可編輯邏輯控制器，系統比較穩定，無需傳統控制技術需要的零部件更換，只需要改變相關的參數，就可以實現不同的工藝改變，一套設備，可以實現對多個生產環節的控制，節約了大量的人力物力，提高了生產效率，對于增強企業核心競爭力，降低產品生產成本，有著重要的作用。

1 數控機床電氣控制系統的基本結構

1.1 數控機床的基本結構

用計算機信息化技術，通過編輯相應的控制程序，對設備系統進行控制的技術，就是數字化控制技術。數控機床，也就是利用數字化控制技術對機床進行控制，實現計算機程序對零部件加工的整個過程控制。現在的電器設備也都應用了數字化控制技術，比如現在的智能空調，智能手機等，都是數字化控制技術應用的典范。數控機床，大體都由以下幾部分組成：機床主體、電氣控制單元、執行系統和數據控制系統。

1.1.1 機床主體

機床是整個系統的執行者，一般外形都比較大，是加工零部件的直接設備。同時，它也是數據控制的對象，對其實現控制的結果，關系到最終產品質量的好壞。

1.1.2 電氣控制單元

電氣控制單元是數控系統的核心硬件，通過對編輯好的軟件程序的分析和使用，實現對機床的控制，是控制機床工作的樞紐。這個系統的運動控制器，是控制單元中最重要的部分，它通過接收來自傳感器的指令信號，轉變成電信號。它對整個系統的邏輯、程序控制起著決定作用，對于機床的運行、加工時長、零件加工規格等都起著控制，是機床能否正常運轉的關鍵部位。

1.1.3 電氣控制系統的執行部分

電氣控制系統主要通過電磁閥對機床進行控制，比如在機械加工過程中，會出現刀具的磨損和損壞，通過電磁閥的控制，實現刀具的檢測和更換。通過電磁閥的開關，實現機械手和刀具的加緊和松弛，完成換刀工作，提高機床的工作效率，這比人工換刀要快很多，尤其是換刀精確，并且能夠進行數據檢測。當發現刀具出現磨損或者角度發生問題時，就會反饋給中樞控制系統，控制單元就會通過對電磁閥的控制，實現機械手對刀具的更換或角度調整。這樣可以對加工過程實現實時監測，極大的提高工作效率和產品質量，這樣能夠保證不同批次，產品的規格和質量比較統一，降低殘次品的產出率，對于加工企業重要性不言而喻。

1.2 數控機床的特殊結構

主要是機床在工作過程中，會出現一些緊急情況，針對這些出現的情況，需要作出應急反應或處理，從而就需要有一些特殊結構，以免造成機床進一步損壞或安全事故。比如急停按鈕的設置，當出現一些緊急的事故時，通過其對機床進行緊急控制，或者對程序進行復位。

2 基于PLC的數控機床電氣控制系統的設計

2.1 數控機床電氣控制方式的選擇

選用合適的機床電氣控制方式，決定著機床加工質量和效率。優秀的機床電氣控制系統能夠提升生產產品的精度和產品的性能。因此，需要根據加工零件的性能和特點，選用合適的系統，根據對象特點設計合適的程序，通過PLC控制系統選擇合適的X軸和Y軸。數控機床電氣的控制效果的直接表現，就是運動控制器的作業性能。合適的數控系統能夠讓運動控制器發揮出更強的穩定性與高速性能.并且增加接入軸的數目，自主編輯性能以及后續便利的升級方式。

2.2 數控機床的功能

數控機床系統，在工作時，不僅可以實現X、Y、Z軸三軸聯動，也可以讓所有軸同時運動或者分開獨立運動。數控機床的全閉合環控制方式，利用X、Y軸的運動軌跡對工作臺進行定位，實現對操作模式的精確控制。為了能夠讓數控機床的電機長時間持續工作，需要對電機的溫度做好監測工作，并且有合適的冷卻系統進行降溫保護。機器運轉工作也會造成刀具的損壞和角度變動，為了實現自動換刀的功能，對主軸配備了專用的機械換刀手和刀庫。機械手進行相關的刀具更換和調整，不僅可以提高工作效率和設備的穩定性，而且降低換刀發生的安全事故率。

3 數控機床出現故障分析

數控機床在運行過程中，也會出現故障或者錯誤，如果不能做出應急處理，就有可能對設備造成損害或者人員傷亡。因此，通過數控機床系統控制中的緊急控制按鈕，PLC中間繼電器會立即將急停信號傳遞到系統中，繼電器迅速做出停止反應，快速停止設備的運轉，既保證了設備不會造成繼續損害，還能杜絕由此產生的可怕后果，專業人員能夠根據發生故障時的狀態，根據程序執行狀況和控制單元逐項檢查，對故障問題作出分析處理。

4 結語

隨著科學技術不斷在數控技術中的應用，PLC數控機床控制技術也會越來越完善，程序化程度越來越高，功能越來越強大，解放更多的勞動力，用高效準確的計算機技術進行專業的生產控制，提高產品的精確性，降低人為錯誤操作帶來的事故率，對于增強企業的產品競爭力，有著重要的作用。但是，就目前我國的數控技術發展程度來說，與發達國家還存在著較大的差距，因此，設計更多適合實際生產的數控機床電氣控制系統是很有必要的。選擇合適的程序控制模式，對于電氣控制系統是十分關鍵的。它不僅涉及到對各個部件的控制和運行，而且能夠對多種機床操作實現兼容，有利于實現對不同型號的機床控制操作。PLC作為現代數控機床的常用控制系統，在實際的生產控制中，已經發揮出了巨大的作用，創造了可觀的經濟效益。但是，由于我國的生產水平相對較低，純機械化生產的工藝和技術水平，還有很多現實的制約因素。因此，通過不斷地提升電氣控制技術的設計方法，提高行業的制造水平，有著重要的意義。參考文獻

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