PLC在數(shù)控銑床電氣控制中的運(yùn)用探究

摘要：數(shù)控銑床是重要的加工生產(chǎn)設(shè)備，數(shù)控銑床的電氣控制水平，關(guān)系到生產(chǎn)加工的效率和質(zhì)量。對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控銑床電氣控制來(lái)說(shuō)，充分挖掘PLC的應(yīng)用價(jià)值，構(gòu)建起以PLC為核心的數(shù)控銑床電氣控制系統(tǒng)，是加工生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展方向。數(shù)控銑床電氣在PLC控制過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控銑床運(yùn)行全過(guò)程的可控性，可以促進(jìn)電氣控制模式下的數(shù)控銑床使用發(fā)展。文章通過(guò)對(duì)PLC在數(shù)控銑床電氣控制中的運(yùn)用進(jìn)行探討，旨在為自動(dòng)化機(jī)床的高效應(yīng)用提供有效的思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;電氣控制;PLC

PLC在數(shù)控銑床電氣控制中，要想發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)作用，就要對(duì)PLC的運(yùn)行有一個(gè)整體上的了解，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)控銑床電氣控制的實(shí)際需求，積極拓展PLC應(yīng)用領(lǐng)域，使數(shù)控銑床在生產(chǎn)加工中提高運(yùn)行效率。PLC在數(shù)控銑床電氣控制中的應(yīng)用，需要不斷進(jìn)行挖掘和創(chuàng)新，使PLC功能越來(lái)越完善。

一、數(shù)控銑床電氣控制概述

數(shù)控銑床電氣控制，對(duì)于自動(dòng)化加工生產(chǎn)領(lǐng)域有著關(guān)鍵作用。在現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)的綜合運(yùn)用中，數(shù)控銑床的系統(tǒng)控制方式也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展。數(shù)控銑床系統(tǒng)，根據(jù)功能特點(diǎn)可以劃分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，從功能上劃分，可以分為驅(qū)動(dòng)昂系統(tǒng)、邏輯編程系統(tǒng)等。對(duì)于數(shù)控銑床來(lái)說(shuō)，電氣控制是執(zhí)行和完成銑床加工任務(wù)的核心[1]。對(duì)于數(shù)控銑床的電氣控制，要通過(guò)系統(tǒng)當(dāng)中的指令代碼，將控制要求轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虮粩?shù)控銑床識(shí)別的邏輯程序，通過(guò)數(shù)控方式，將程序再解析成為數(shù)據(jù)，通過(guò)電氣控制體系中的數(shù)據(jù)計(jì)算，形成指令并操作數(shù)控銑床執(zhí)行加工操作。數(shù)控銑床的指令代碼，是由PLC編輯器所實(shí)現(xiàn)的。PLC也就是可編程控制技術(shù)，在數(shù)控銑床運(yùn)行中，起到中樞控制作用。數(shù)控銑床電氣控制過(guò)程，就是PLC的運(yùn)行過(guò)程。PLC將數(shù)控銑床的各種操作，通過(guò)邏輯形式進(jìn)行排列，表現(xiàn)在數(shù)控銑床的外部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上，就形成了連續(xù)的自動(dòng)化操作過(guò)程。

二、數(shù)控銑床電氣控制結(jié)構(gòu)

（一）數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)控制回路

1.電氣電源回路

數(shù)控銑床控制中，需要保證電源供電始終處于正常狀態(tài)，這就要求對(duì)電源回路能夠?qū)嵤┯行У目刂啤ｋ娫椿芈分饕揽孔儔浩鳎ㄟ^(guò)電源的改變來(lái)有效控制電源性能。數(shù)控銑床的電氣系統(tǒng)中，可以存在直流電和交流電的不同形式，在控制過(guò)程中，電流可以形成不同的自動(dòng)化脈沖方式，這就為電源回路提供了控制基礎(chǔ)[2]。在數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)運(yùn)行中，需要通過(guò)全面的電路檢查來(lái)保證電源的正常運(yùn)行。如果在數(shù)控銑床電氣控制過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法開(kāi)始工作，而電氣控制面板等部件并未顯示故障，那么就要從電源的接口處著手，檢查是否存在電源連接問(wèn)題。

2.電氣直流回路

數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)的直流回路，是利用繼電裝置，對(duì)PLC產(chǎn)生的信號(hào)源進(jìn)行接收和傳輸。繼電裝置具備驅(qū)動(dòng)功能，可以對(duì)電源系統(tǒng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用，在驅(qū)動(dòng)方式下，PLC控制信號(hào)就可以傳輸至控制器，對(duì)控制器發(fā)出指令，最終使數(shù)控銑床完成加工操作行為[3]。數(shù)控銑床中的電氣直流回路，還具有PLC指令的排序性，對(duì)PLC信號(hào)可以依據(jù)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的程序邏輯，控制數(shù)控銑床的接觸器設(shè)備，再由接觸器帶動(dòng)數(shù)控銑床運(yùn)行。

3.電氣交流回路

數(shù)控銑床電氣交流回路，可以利用交流電的循環(huán)特點(diǎn)，形成有規(guī)律的電流控制目的。在數(shù)控銑床運(yùn)行中，交流電的原理是交叉產(chǎn)生電流和失去電流，是電路形成的電流信號(hào)，可以形成一定的指令模式[4]。PLC利用中繼器，可以從交流回路中得到電流，進(jìn)而控制電器系統(tǒng)完成相應(yīng)的指令，最終將指令送達(dá)至接觸器完成操作任務(wù)。

（二）數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)強(qiáng)電回路

數(shù)控銑床電氣控制中，強(qiáng)電回路是重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。強(qiáng)回路包括多個(gè)電氣部分，如電源部分、電機(jī)部分、主軸部分、電柜風(fēng)扇等，對(duì)于強(qiáng)電回路的運(yùn)行而言，需要將系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備予以結(jié)合使用[5]。電氣控制中的強(qiáng)電回路控制方式，可以將數(shù)控銑床PLC發(fā)出的信號(hào)指令，通過(guò)傳輸裝置，轉(zhuǎn)變成數(shù)控程序，對(duì)主軸部分的運(yùn)行起到作用，如控制主軸的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)速率等，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑床加工模式的控制目的。對(duì)于各種數(shù)控銑床的刀具來(lái)說(shuō)，可以從強(qiáng)電回路控制方式中，接收對(duì)不同刀具的控制指令，是刀具可以依據(jù)實(shí)際的數(shù)控銑床工作任務(wù)，改變刀具的松緊度、位置等。在數(shù)控銑床啟動(dòng)或者關(guān)閉中，可以利用強(qiáng)電回路，使PLC指令經(jīng)由邏輯編程、解碼等過(guò)程，將數(shù)控銑床內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，如電氣，機(jī)械部件等，進(jìn)行運(yùn)行功率的控制。這些驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以成為數(shù)控銑床的實(shí)際加工執(zhí)行動(dòng)力，從PLC指令方式到最終完成數(shù)控銑床運(yùn)行任務(wù)，都是出于電氣控制模式下。強(qiáng)電回路還可以控制數(shù)控銑床的整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，如供電模塊等。尤其是在數(shù)控銑床的電氣控制中，可以通過(guò)數(shù)控方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)目的，也就是一種數(shù)控方式的系統(tǒng)整體控制，可以做到數(shù)控銑床的整個(gè)加工流程都能夠自動(dòng)完成。

三、數(shù)控銑床電氣控制的PLC應(yīng)用

（一）PLC信號(hào)控制

數(shù)控銑床電氣控制中，利用PLC可以更好地實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的輸入和輸出。電氣信號(hào)作為數(shù)控銑床控制的基礎(chǔ)和核心，在利用PLC時(shí)，可以通過(guò)PLC使數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)的信號(hào)重新分配。信號(hào)分配可以更好地控制數(shù)控銑床的操作運(yùn)行方式。在PLC模式下的數(shù)控銑床控制中，輸入信號(hào)即為系統(tǒng)的控制指令。由于數(shù)控銑床控制目標(biāo)較多，如刀具控制、加工坐標(biāo)控制等，對(duì)于輸入信號(hào)的處理，就要結(jié)合數(shù)控銑床的運(yùn)行需求，按照PLC的程序編輯方式，使輸入信號(hào)可以自動(dòng)被區(qū)分為到達(dá)信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)燈。對(duì)于各種信號(hào)的輸入，會(huì)在數(shù)控銑床電氣控制中遇到需要變更的情況，這種變更應(yīng)當(dāng)在原有的信號(hào)基礎(chǔ)上，通過(guò)改變信號(hào)的分配和順序，形成一組新的信號(hào)內(nèi)容[6]。這樣的控制可以通過(guò)PLC編程實(shí)現(xiàn)，通過(guò)重新分配信號(hào)，使得數(shù)控銑床的電氣控制效率增加，無(wú)需重新啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行再次的編程，這對(duì)數(shù)控銑床操作來(lái)說(shuō)意義重大。輸出信號(hào)則是一種執(zhí)行信號(hào)，所有的輸出信號(hào)最終都要由數(shù)控銑床接觸器來(lái)識(shí)別，并傳遞給數(shù)控銑床的各個(gè)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，以便形成數(shù)控銑床操作驅(qū)動(dòng)，對(duì)于數(shù)控銑床輸出信號(hào)來(lái)說(shuō)，可以依托于PLC進(jìn)行功能擴(kuò)展，如在主軸完成運(yùn)行動(dòng)作的同時(shí)，去改變主軸的松緊度等，提高數(shù)控銑床電氣控制能力。

（二）PLC機(jī)床控制

數(shù)控銑床電氣控制中，利用PLC可以增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，尤其是在大量的數(shù)控銑床運(yùn)行任務(wù)中，使用PLC已經(jīng)成為一種核心手段。數(shù)控銑床的PLC結(jié)構(gòu)具有維護(hù)方便，耗能低等優(yōu)勢(shì)，可以在數(shù)控銑床使用中，發(fā)揮更好的控制性能。PLC應(yīng)用當(dāng)中，需要對(duì)數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，通過(guò)加強(qiáng)邏輯數(shù)據(jù)編程運(yùn)算能力，構(gòu)建起能夠連鎖控制的數(shù)控銑床體系。連鎖控制就是只產(chǎn)生一組數(shù)控銑床控制信號(hào)，這組信號(hào)在第一個(gè)環(huán)節(jié)被解析并執(zhí)行后，執(zhí)行結(jié)果會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生第二組控制信號(hào)。以此類(lèi)推，最終完成數(shù)控銑床的所有控制任務(wù)。這種連鎖性的數(shù)控銑床控制，需要PLC高性能的支撐。PLC不僅要完成信號(hào)指令的輸出，還要同時(shí)具備信號(hào)指令的接收功能[7]。在PLC邏輯編程中，需要將邏輯計(jì)算行為劃分為兩個(gè)部分，即數(shù)控銑床的控制輸出和控制輸入。當(dāng)?shù)谝唤M程序指令被完成后，PLC可以利用信號(hào)轉(zhuǎn)化將數(shù)控銑床指令執(zhí)行結(jié)果，再重新轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)形式，然后對(duì)該數(shù)據(jù)重新計(jì)算并再次形成指令，并重新發(fā)出。在這樣的循環(huán)過(guò)程中，數(shù)控銑床電氣控制可以實(shí)現(xiàn)“一鍵式”完成，降低了對(duì)數(shù)控銑床的控制需求，也提高了數(shù)控銑床的自動(dòng)化水平。

結(jié)束語(yǔ)：

PLC在數(shù)控銑床電氣控制中，應(yīng)用前景極為廣泛。PLC以其高效的邏輯指令性能，結(jié)合數(shù)控銑床的各項(xiàng)構(gòu)造設(shè)備，可以形成一個(gè)系統(tǒng)的框架。在數(shù)控銑床電氣控制中，通過(guò)對(duì)數(shù)控銑床電氣控制結(jié)構(gòu)的分析，總結(jié)出電氣電源回路、電氣直流回路、電氣交流回路、系統(tǒng)強(qiáng)電回路的控制性能，強(qiáng)化數(shù)控銑床電氣控制的PLC應(yīng)用能力。隨著制造加工行業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控銑床電氣控制的發(fā)展也成為必然要求。在采用PLC技術(shù)時(shí)，數(shù)控銑床自動(dòng)化水平顯著提高，PLC的優(yōu)勢(shì)作用也得到更好的發(fā)揮。

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作者簡(jiǎn)介：朱寧，男，江蘇徐州，1981.3，漢，本科，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化，高級(jí)講師，從事機(jī)電學(xué)科教學(xué)與研究。