（石河子工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石河子市，832000） 李 璇

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展、社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國科技領(lǐng)域方面也有了較大成就，人工智能化技術(shù)在近幾年發(fā)展較快，越來越多的領(lǐng)域開始涉及人工智能技術(shù)，工業(yè)領(lǐng)域亦不列外，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)在工作時(shí)工作效率較慢且需要大量的人工，將智能化的PLC應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床電氣控制中，通過PLC對(duì)設(shè)備的控制，不僅能夠提高生產(chǎn)效率而且節(jié)約了生產(chǎn)成本。因此，PLC 對(duì)數(shù)控機(jī)床的電氣控制具有重要影響。

1 PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的影響

數(shù)字控制機(jī)床簡稱為數(shù)控機(jī)床，它是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的工作原理是將信息通過編碼器進(jìn)行編譯經(jīng)過運(yùn)算處理最終由數(shù)控裝置發(fā)出各種信號(hào)，從而控制機(jī)床的動(dòng)作。在PLC引入應(yīng)用之前，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在工作時(shí)需要大量的人力，而且機(jī)床在設(shè)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)的速度較慢。隨著智能化時(shí)代的到來，越來越多的工業(yè)領(lǐng)域也逐漸引入了人工智能，這樣可以有效地提高機(jī)床工作效率。采用可編程的儲(chǔ)存器，內(nèi)部由存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、順序控制等操作指令組成是PLC的特點(diǎn)，通過對(duì)數(shù)字的輸入輸出從而控制機(jī)械的生產(chǎn)過程，減少了工廠對(duì)人工的利用。機(jī)床在工作中是以編寫的程序代碼為標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，因?yàn)楫a(chǎn)品的型號(hào)等方面的不同，所以機(jī)床在運(yùn)行中需要工作人員根據(jù)產(chǎn)品的型號(hào)定時(shí)更換相應(yīng)的刃具和夾具，此部分工作是必須要有工作人員對(duì)材料進(jìn)行更換的，通過在數(shù)控機(jī)床電氣控制中引入PLC 技術(shù)，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(shù)得到改進(jìn)，而且能夠推動(dòng)智能化數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的快速發(fā)展。

2 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用以及設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)床側(cè)I/O接口與數(shù)控機(jī)床PLC的設(shè)計(jì)

機(jī)床側(cè)I/O 接口是計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接口，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。PLC在數(shù)控機(jī)床中主要用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O 控制，硬件和軟件共同組成了PLC；在整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)中，由繼電器、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路用來實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件；機(jī)床側(cè)I/O接口通過接收由CNC加工中心的指令，將其指令進(jìn)行編譯并輸出相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，從而控制數(shù)控機(jī)床完成相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作；接受機(jī)床側(cè)的I/O 信號(hào)，并輸出到CNC 裝置，經(jīng)過一系列處理，再輸出相應(yīng)的信號(hào)，控制中心系統(tǒng)對(duì)其完成加工動(dòng)作。

2.2 數(shù)控機(jī)床PLC的作用

數(shù)控機(jī)床PLC 的功能具體分為對(duì)系統(tǒng)內(nèi)以及對(duì)系統(tǒng)外的控制兩部分組成。裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床叫做CNC，此控制系統(tǒng)能夠編譯控制信號(hào)并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行譯碼，從而使機(jī)床工作并進(jìn)行零件的加工，因此CNC在數(shù)控機(jī)床PLC的工作過程中具有較大影響。PLC 對(duì)內(nèi)的控制：CNC 最重要的功能是進(jìn)行信息的交換，機(jī)床在完成每次的動(dòng)作以及命令后，將會(huì)向CNC 輸入數(shù)據(jù)，CNC 對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)編譯并控制機(jī)床工作動(dòng)作，被交換的信號(hào)叫做結(jié)構(gòu)信號(hào)，數(shù)控機(jī)床對(duì)每個(gè)信號(hào)都有不同的接口，控制系統(tǒng)根據(jù)接收信號(hào)的不同，可以對(duì)其輸出的命令進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的控制，避免機(jī)床在工作過程中動(dòng)作錯(cuò)亂。PLC 對(duì)外的控制：自動(dòng)操作或手動(dòng)操作都是數(shù)控機(jī)床的操作方式，在工作中，數(shù)控機(jī)床PLC 將會(huì)接收經(jīng)過CNC加工中心輸出M、S、T等指令，并對(duì)其指令進(jìn)行編譯控制，最終向系統(tǒng)外輸出開關(guān)命令，能夠使機(jī)床選刀、換刀，開關(guān)啟動(dòng)、閉合等一系列機(jī)床側(cè)動(dòng)作進(jìn)行工作；然后PLC將會(huì)接收來自機(jī)床側(cè)輸出的動(dòng)作開關(guān)信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)做出邏輯運(yùn)算。在整個(gè)過程中如若機(jī)床報(bào)警處理控制出現(xiàn)問題時(shí)，PLC 將會(huì)對(duì)機(jī)床側(cè)以及電柜輸出的故障信號(hào)進(jìn)行收集分析，最好傳送到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)將會(huì)顯示報(bào)警信號(hào)以便對(duì)故障進(jìn)行診斷。

3 數(shù)控機(jī)床的組成系統(tǒng)

3.1 數(shù)控機(jī)床中的保護(hù)系統(tǒng)

每個(gè)設(shè)備在工作中難免會(huì)出現(xiàn)部分系統(tǒng)故障的問題，數(shù)控機(jī)床亦不列外，在工作過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)事件，為避免此種突發(fā)事件的發(fā)生，在數(shù)控機(jī)床中往往需要設(shè)置保護(hù)系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床上安裝急停按鈕，如果機(jī)床在工作過程中遇到故障時(shí)，數(shù)控中心會(huì)向PLC輸出故障信號(hào)，PLC對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析編譯，并將譯碼后的信號(hào)發(fā)送到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)故障后會(huì)立馬亮起紅燈，工作人員及時(shí)按下急停按鈕，以此來避免機(jī)床在工作過程中出現(xiàn)的誤差動(dòng)作，也降低了人為事故發(fā)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(shù)控機(jī)床在運(yùn)行操作時(shí)的三個(gè)控制設(shè)備，數(shù)控機(jī)床的核心控制就是PLC。程序代碼以及經(jīng)過CNC 處理輸出的M、S、T 等指令都是通過PLC 處理后，數(shù)控中心才會(huì)使機(jī)床側(cè)的輔助動(dòng)作得到控制。數(shù)控機(jī)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(hào)被輸出后將被伺服控制單元接收，然后對(duì)脈沖信號(hào)解譯并輸出相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，使得主軸控制、復(fù)制控制以及位置控制三大控制設(shè)備同時(shí)對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制。同時(shí)，位置檢驗(yàn)設(shè)備將會(huì)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析處理，在編譯過程中將會(huì)收集轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并將此類數(shù)據(jù)傳送到數(shù)控系統(tǒng)，確保機(jī)床在工作過程中的細(xì)微控制。

3.3 機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

在數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作運(yùn)行中機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的使用較為重要，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程對(duì)零件的精度具有較大影響。數(shù)控系統(tǒng)控制設(shè)備中的重要組件就是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)床加工的最終零件的尺寸、厚度等屬性都與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有重大關(guān)系，如果程序設(shè)置與機(jī)床加工動(dòng)作存在誤差，將會(huì)對(duì)最終產(chǎn)生的零件的精度具有一定的影響。進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸傳動(dòng)系統(tǒng)組成了數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，主軸動(dòng)作的控制主要是由主軸電動(dòng)機(jī)以及主軸傳動(dòng)機(jī)配合運(yùn)行的，進(jìn)給軸動(dòng)作的控制由進(jìn)給軸電動(dòng)機(jī)與進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)配合實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，數(shù)控機(jī)床通過輸出的X、Y、Z坐標(biāo)進(jìn)行動(dòng)作運(yùn)算，最終配合完成機(jī)床的動(dòng)作，將產(chǎn)品加工得到精度產(chǎn)品。此外，機(jī)床在工作過程中要通過控制系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)的控制，通過電氣控制系統(tǒng)，不僅能夠提高機(jī)床工作效率，而且能夠降低人工成本。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床工作模式不僅工作效率低，而且對(duì)人工需求量較大，與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床工作方式不同的是，PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，解決了工作效率低的問題，同時(shí)降低了人工成本，因此，為提高提高工作效率、確保產(chǎn)品精度，我們更應(yīng)該順應(yīng)時(shí)代發(fā)展、不斷研究。