基于PLC的數控機床電氣控制微探

（石河子工程職業技術學院，石河子市，832000） 李 璇

隨著時代的不斷發展、社會的不斷進步，我國科技領域方面也有了較大成就，人工智能化技術在近幾年發展較快，越來越多的領域開始涉及人工智能技術，工業領域亦不列外，傳統的數控機床技術在工作時工作效率較慢且需要大量的人工，將智能化的PLC應用在數控機床電氣控制中，通過PLC對設備的控制，不僅能夠提高生產效率而且節約了生產成本。因此，PLC 對數控機床的電氣控制具有重要影響。

1 PLC對數控機床技術的影響

數字控制機床簡稱為數控機床，它是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床的工作原理是將信息通過編碼器進行編譯經過運算處理最終由數控裝置發出各種信號，從而控制機床的動作。在PLC引入應用之前，傳統的數控機床在工作時需要大量的人力，而且機床在設計生產產品時的速度較慢。隨著智能化時代的到來，越來越多的工業領域也逐漸引入了人工智能，這樣可以有效地提高機床工作效率。采用可編程的儲存器，內部由存儲執行邏輯運算、計數、順序控制等操作指令組成是PLC的特點，通過對數字的輸入輸出從而控制機械的生產過程，減少了工廠對人工的利用。機床在工作中是以編寫的程序代碼為標準，產品在生產過程中，因為產品的型號等方面的不同，所以機床在運行中需要工作人員根據產品的型號定時更換相應的刃具和夾具，此部分工作是必須要有工作人員對材料進行更換的，通過在數控機床電氣控制中引入PLC 技術，可以有效解決上述問題，降低了人工成本，這樣不僅能夠使得工藝技術得到改進，而且能夠推動智能化數控機床控制系統的快速發展。

2 數控機床電氣控制系統中PLC的應用以及設計

2.1 機床側I/O接口與數控機床PLC的設計

機床側I/O 接口是計算機的數據接口，主要負責數據的輸入和輸出。PLC在數控機床中主要用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O 控制，硬件和軟件共同組成了PLC；在整個裝置的設計中，由繼電器、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路用來實現I/O控制的執行部件；機床側I/O接口通過接收由CNC加工中心的指令，將其指令進行編譯并輸出相對應的控制信號，從而控制數控機床完成相應的開關動作；接受機床側的I/O 信號，并輸出到CNC 裝置，經過一系列處理，再輸出相應的信號，控制中心系統對其完成加工動作。

2.2 數控機床PLC的作用

數控機床PLC 的功能具體分為對系統內以及對系統外的控制兩部分組成。裝有程序控制系統的自動化機床叫做CNC，此控制系統能夠編譯控制信號并對接收的信號進行譯碼，從而使機床工作并進行零件的加工，因此CNC在數控機床PLC的工作過程中具有較大影響。PLC 對內的控制：CNC 最重要的功能是進行信息的交換，機床在完成每次的動作以及命令后，將會向CNC 輸入數據，CNC 對接收到的信號進行分析處理，然后進行數據編譯并控制機床工作動作，被交換的信號叫做結構信號，數控機床對每個信號都有不同的接口，控制系統根據接收信號的不同，可以對其輸出的命令進行相對應的控制，避免機床在工作過程中動作錯亂。PLC 對外的控制：自動操作或手動操作都是數控機床的操作方式，在工作中，數控機床PLC 將會接收經過CNC加工中心輸出M、S、T等指令，并對其指令進行編譯控制，最終向系統外輸出開關命令，能夠使機床選刀、換刀，開關啟動、閉合等一系列機床側動作進行工作；然后PLC將會接收來自機床側輸出的動作開關信號，并對接收到的信號做出邏輯運算。在整個過程中如若機床報警處理控制出現問題時，PLC 將會對機床側以及電柜輸出的故障信號進行收集分析，最好傳送到數控系統，數控系統將會顯示報警信號以便對故障進行診斷。

3 數控機床的組成系統

3.1 數控機床中的保護系統

每個設備在工作中難免會出現部分系統故障的問題，數控機床亦不列外，在工作過程中難免會出現一些突發事件，為避免此種突發事件的發生，在數控機床中往往需要設置保護系統。在數控機床上安裝急停按鈕，如果機床在工作過程中遇到故障時，數控中心會向PLC輸出故障信號，PLC對接收的信號進行分析編譯，并將譯碼后的信號發送到數控系統，數控系統根據對接收的信號進行判斷，發現故障后會立馬亮起紅燈，工作人員及時按下急停按鈕，以此來避免機床在工作過程中出現的誤差動作，也降低了人為事故發生的概率。

3.2 可編程序控制器

主軸控制、輔助控制和位置控制是數控機床在運行操作時的三個控制設備，數控機床的核心控制就是PLC。程序代碼以及經過CNC 處理輸出的M、S、T 等指令都是通過PLC 處理后，數控中心才會使機床側的輔助動作得到控制。數控機床在工作中，伺服控制單元接收的程序代碼是由程序人員編譯然后通過PC 端輸出的，脈沖信號被輸出后將被伺服控制單元接收，然后對脈沖信號解譯并輸出相對應的控制信號，使得主軸控制、復制控制以及位置控制三大控制設備同時對機床進行控制。同時，位置檢驗設備將會對接收的信號進行分析處理，在編譯過程中將會收集轉換數據，并將此類數據傳送到數控系統，確保機床在工作過程中的細微控制。

3.3 機械轉動系統

在數控機床的動作運行中機械傳動系統的使用較為重要，機械傳動系統的工作過程對零件的精度具有較大影響。數控系統控制設備中的重要組件就是機械傳動系統，機床加工的最終零件的尺寸、厚度等屬性都與機械傳動系統有重大關系，如果程序設置與機床加工動作存在誤差，將會對最終產生的零件的精度具有一定的影響。進給軸傳動系統與主軸傳動系統組成了數控機床的機械傳動系統，主軸動作的控制主要是由主軸電動機以及主軸傳動機配合運行的，進給軸動作的控制由進給軸電動機與進給傳動機配合實現運行，數控機床通過輸出的X、Y、Z坐標進行動作運算，最終配合完成機床的動作，將產品加工得到精度產品。此外，機床在工作過程中要通過控制系統進行開關的控制，通過電氣控制系統，不僅能夠提高機床工作效率，而且能夠降低人工成本。

4 結束語

傳統的數控機床工作模式不僅工作效率低，而且對人工需求量較大，與傳統的數控機床工作方式不同的是，PLC在數控機床中的應用，解決了工作效率低的問題，同時降低了人工成本，因此，為提高提高工作效率、確保產品精度，我們更應該順應時代發展、不斷研究。