基于PLC的數(shù)控機床電氣控制

　　摘 要: 隨著社會的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)也逐漸實現(xiàn)智能化。通過 PLC 數(shù)控技術(shù)對于設(shè)備的程序控制操作，對于提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)揮出了重要的作用。本文就基于 PLC 的數(shù)控機床電氣控制展開探討。

　　關(guān)鍵詞: PLC; 數(shù)控機床; 電氣控制

　　對于數(shù)控機床而言，在其電氣控制系統(tǒng)中配合使用 PLC，可以節(jié)省人工提高工作機床工作效率。在實際生產(chǎn)中針對不同工藝要求的加工工件只需要修改對應(yīng)參數(shù)，依照加工圖樣技術(shù)要求編寫程序代碼即可，但是在這個過程中，數(shù)控機床必須更換相應(yīng)的夾具以及刃具，甚至可能需要選用其他輔助裝置，這一部分工作人工不可缺少，為解決這個問題，PLC 的運用可以極大減少人工成本，可以讓數(shù)控機床使用者把更多的時間放在工藝改進上，這樣有利于數(shù)控機床控制系統(tǒng)智能化水平的提升。

　　1 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)組成

　　1.1 數(shù)控機床的基本組成

　　1.1.1 機械傳動機構(gòu)

　　機械傳動機構(gòu)是數(shù)控機床的運動控制的直接實施者，其精度直接影響加工零件尺寸，是加工動作的具體實施者。數(shù)控機床的機械傳動機構(gòu)是數(shù)控系統(tǒng)控制任務(wù)的重要支撐組件，機械傳動機構(gòu)直接關(guān)聯(lián)機床的加工動作結(jié)果，加工動作如不能合乎程序要求將直接影響加工精度。數(shù)控機床機械傳動機構(gòu)一般包含主軸傳動機構(gòu)和進給軸傳動機構(gòu)，主軸傳動機構(gòu)配合主軸電動機實現(xiàn)主軸運動控制，進給傳動機構(gòu)配合進給電動機實現(xiàn)進給軸運動控制，數(shù)控機床主軸運動形式和進給軸運動形式的相互配合完成三位坐標指定區(qū)域內(nèi)的軌跡控制，進而完成對毛胚件的加工。通過電氣控制系統(tǒng)對開關(guān)量的控制，實現(xiàn)各個機械運動部件的順序動作，這比普通機床更具工作效率，同時也節(jié)省了大量人力成本。

　　1.1.2 電氣控制系統(tǒng)

　　電氣控制系統(tǒng)是實施機床運動過程控制的執(zhí)行方，具體由電源模塊、電機模塊、繼電器模塊組成。電源模塊是向機床電氣組件供給工作電流，電源的供給電流的性質(zhì)有兩種:直流電和交流電，其中交流電供給電機模塊和繼電器模塊，電機模塊作為機械傳動機構(gòu)的動力源頭，電機模塊具體將交流電轉(zhuǎn)化為機械力通過傳動鏈改變機械傳動運動形式;直流電主要作為電機模塊中的三相交流異步電動機能耗制動使用在數(shù)控機床中 CNC 系統(tǒng)的起停按鈕也需要直流電供給。繼電器模塊是電氣控制系統(tǒng)的重要執(zhí)行者，繼電器控制系統(tǒng)是電氣控制系統(tǒng)的動作邏輯的實施者，其主要作用是實現(xiàn)機械傳動 機構(gòu)動作邏輯控制，從而對機床的各種動作進行統(tǒng)一規(guī)劃。

　　1.1.3 可編程序控制器

　　可編程序控制器，即 PLC 是數(shù)控機床的核心控制部分，在數(shù)控機床自動運行中，數(shù)控機床有三個控制任務(wù)，主軸控制、位置控制以及輔助控制，PLC 可以通過對插補程序的分析和使用，識別如 M、T 等輔助指令，實現(xiàn)數(shù)控機床輔助動作的控制。在數(shù)控機床工作過程中，數(shù)控系統(tǒng)將編程人員或 PC 端輸入的插補程序翻譯成機器語言傳送給伺服控制單元，伺服控制單元接收脈沖信息之后對相應(yīng)電機進行驅(qū)動控制，同步實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)主軸和位置的控制。位置檢測裝置同步檢測機床電動機在工作中的狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并將采集的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進制格式回饋給數(shù)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對數(shù)控機床的精度控制。

　　1.2 數(shù)控機床的保護機制

　　機床在工作過程中會出現(xiàn)一些緊急情況，針對此種狀況，需要設(shè)計一種特定設(shè)置措施，以免造成安全事故急停按鈕的設(shè)計，數(shù)控機床操作人員在操作數(shù)控機床的時候由于操作不當發(fā)生人為事故時，如不及時處理則有可能造成安全事故，如能 及時按下急停按鈕對數(shù)控機床進行急停操作可避免生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

　　2 基于 PLC 的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　2.1 數(shù)控機床 PLC 的功能

　　2.1.1PLC 對外控制

　　數(shù)控機床在手動或自動操作方式下，通過機床操作面板上的按鍵，或執(zhí)行 M、T 指令，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)中的 PLC 控制對外輸出開關(guān)信號，使機床側(cè)的輔助功能運行，如冷卻開、關(guān)，刀庫選刀、機械手換刀等;同時，幾床側(cè)各類檢測開關(guān)將機床當前的狀態(tài)輸入到 PLC 中，由 PLC 做邏輯運算。

　　2.1.2PLC 對內(nèi)控制

　　數(shù)控機床 PLC 每個動作的執(zhí)行與完成都要與 CNC 進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)交換的信號稱為結(jié)構(gòu)信號，每個接口信號都有數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)這些接口信號可以對主軸和伺服軸等進行控制。

　　2.2 數(shù)控機床 PLC 與機床側(cè) I/O 接口的設(shè)計

　　2.2.1 輸入接口的布置

　　3 結(jié)語

　　綜上所述，基于 PLC 的數(shù)控機床電氣控制，讓數(shù)控機床電氣控制方式有別于傳統(tǒng)機床，可以提高生產(chǎn)工作的質(zhì)量和效率。因此，必須要不斷研究 PLC，進一步推動數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展。

　　參考文獻:

　　[1]梁愛菊，陳少杰.基于 PLC 的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016，( 20) .

　　[2]許曉東，雷福祥，王偉，等.基于 PLC 的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016，( 10) .

　　作者簡介: 全波( 1982-) ，男，湖南衡陽人，研究方向: 數(shù)控技術(shù)/電氣自動化。

　　《基于PLC的數(shù)控機床電氣控制》來源：《科技風》2018年12期，作者：全波。

《基于PLC的數(shù)控機床電氣控制》

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