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(jī)床電氣控制展開探討。

關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機(jī)床；電氣控制

對于數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)床使用者把更多的時間放在工藝改進(jìn)上，這樣有利于數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)智能化水平的提升。

1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成

1.1 數(shù)控機(jī)床的基本組成

1.1.1機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)

機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)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(jī)床的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)是數(shù)控系統(tǒng)控制任務(wù)的重要支撐組件，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)直接關(guān)聯(lián)機(jī)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(jī)床機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)一般包含主軸傳動機(jī)構(gòu)和進(jìn)給軸傳動機(jī)構(gòu)，主軸傳動機(jī)構(gòu)配合主軸電動機(jī)實現(xiàn)主軸運動控制，進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)配合進(jìn)給電動機(jī)實現(xiàn)進(jìn)給軸運動控制，數(shù)控機(jī)床主軸運動形式和進(jìn)給軸運動形式的相互配合完成三位坐標(biāo)指定區(qū)域內(nèi)的軌跡控制，進(jìn)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(jī)械運動部件的順序動作，這比普通機(jī)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(jī)床運動過程控制的執(zhí)行方，具體由電源模塊、電機(jī)模塊、繼電器模塊組成。電源模塊是向機(jī)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(jī)模塊和繼電器模塊，電機(jī)模塊作為機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的動力源頭，電機(jī)模塊具體將交流電轉(zhuǎn)化為機(jī)械力通過傳動鏈改變機(jī)械傳動運動形式；直流電主要作為電機(jī)模塊中的三相交流異步電動機(jī)能耗制動使用在數(shù)控機(jī)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(jī)械傳動 機(jī)構(gòu)動作邏輯控制，從而對機(jī)床的各種動作進(jìn)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(jī)床的核心控制部分，在數(shù)控機(jī)床自動運行中，數(shù)控機(jī)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(bǔ)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(jī)床輔助動作的控制。在數(shù)控機(jī)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(bǔ)程序翻譯成機(jī)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(jī)進(jìn)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(jī)床電動機(jī)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(jìn)制格式回饋給數(shù)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的精度控制。

1.2 數(shù)控機(jī)床的保護(hù)機(jī)制

機(jī)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(jī)床操作人員在操作數(shù)控機(jī)床的時候由于操作不當(dāng)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(jī)床進(jìn)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(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 數(shù)控機(jī)床PLC的功能

2.1.1PLC對外控制

數(shù)控機(jī)床在手動或自動操作方式下，通過機(jī)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(jī)床側(cè)的輔助功能運行，如冷卻開、關(guān)，刀庫選刀、機(jī)械手換刀等；同時，幾床側(cè)各類檢測開關(guān)將機(jī)床當(dāng)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(jī)床PLC每個動作的執(zhí)行與完成都要與CNC進(jìn)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(jìn)行控制。

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

2.2.1輸入接口的布置

2.2.2輸出接口的布置

3 結(jié)語

綜上所述，基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制，讓數(shù)控機(jī)床電氣控制方式有別于傳統(tǒng)機(jī)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(jìn)一步推動數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展。

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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。