基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)探析

陸微++李愛(ài)淑

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響巨大，因此，國(guó)家對(duì)工業(yè)生產(chǎn)非常重視，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用了很多的新技術(shù)，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也能更好的保證生產(chǎn)企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。其中，數(shù)控機(jī)床就是非常重要的生產(chǎn)設(shè)備，在應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜以及精密零件的加工。近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床技術(shù)也在不斷的發(fā)展，主要是應(yīng)用了PLC技術(shù)，PLC數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中表現(xiàn)出了很多的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了工件自動(dòng)夾緊、斷刀檢測(cè)以及機(jī)械手自動(dòng)換刀等操作。文章對(duì)電氣控制技術(shù)以及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析，在保證機(jī)床生產(chǎn)的安全性以及可靠性的前提下，能夠更好的提高加工精度和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 電氣控制 研究策略

中圖分類號(hào)：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（a）-0072-01

1 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床由機(jī)械部分、上下位機(jī)軟件和硬件電路這3個(gè)必不可少的部分組合而成。占整個(gè)機(jī)床核心部分的就是數(shù)控裝置，主要體現(xiàn)就是數(shù)字控制方式得到了很好的應(yīng)用。通常情況下，PLC數(shù)控機(jī)床分為兩個(gè)大類：第一類是內(nèi)裝型的PLC，這種裝置在設(shè)計(jì)中能夠更好的體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的控制順序；第二類是獨(dú)立的PLC，這種系統(tǒng)在軟件和硬件方面都比較齊全，而且，在數(shù)控機(jī)床以及控制領(lǐng)域都能很好的體現(xiàn)，因此，第二類裝置在生產(chǎn)過(guò)程中更加容易被應(yīng)用。

2 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

PLC數(shù)控機(jī)床中有一系統(tǒng)處在全封閉狀態(tài)的閉環(huán)系統(tǒng)中，那就是電氣控制系統(tǒng)，組成部分由電動(dòng)機(jī)、電頻器和光柵尺，電氣控制系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中能夠更好的體現(xiàn)高精度的控制。

2.1 電氣控制系統(tǒng)組成

電氣控制系統(tǒng)由幾大重要部分組成：工控機(jī)、SIMOTION、電動(dòng)機(jī)模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺以及傳感器等。

2.1.1 電源模塊

電源模塊在使用過(guò)程中要對(duì)直流電進(jìn)行使用，因此，在使用過(guò)程中，變頻器是將交流電轉(zhuǎn)變直流電，而逆變器則是把直流電轉(zhuǎn)變成預(yù)定頻率的交流電。這就產(chǎn)生了兩大模塊，分別為可調(diào)電源模塊和不可調(diào)電源模塊?？烧{(diào)電源模塊在使用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)直流電穩(wěn)定的供應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，可以對(duì)電按照一定的參數(shù)進(jìn)行預(yù)訂的變化，并且在這個(gè)過(guò)程中能夠和SIMOTION通信的功能進(jìn)行結(jié)合。相反，在不可調(diào)電源模塊使用時(shí)，由于只能提供固定直流電壓值，就無(wú)法與SIMOTIO功能相結(jié)合。

2.1.2 電動(dòng)機(jī)模塊

電動(dòng)機(jī)模塊作為電氣控制系統(tǒng)中的重要模塊，其重要性就是能夠?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)轭A(yù)定頻率的交流電，可供電動(dòng)機(jī)進(jìn)行適應(yīng)。電動(dòng)機(jī)模塊在分類方面主要也是分為兩類，分別是裝柜型和書(shū)本型。

2.1.3 SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器

電氣控制系統(tǒng)的核心部分在于SIMO TION，其在應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)φ麄€(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度和可靠性進(jìn)行影響，因此，在電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)這部分要給予充分的重視。SIMOTION主要的功能就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制以及工藝控制，能夠在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，因此，一定要對(duì)該部分進(jìn)行重視。

2.2 電氣控制系統(tǒng)的硬件部分

在電氣控制系統(tǒng)中硬件部分也不容忽視，主要由機(jī)械手自動(dòng)換刀、斷刀檢測(cè)和深度檢測(cè)等。

2.2.1 機(jī)械手自動(dòng)換刀

機(jī)械手自動(dòng)換刀其在生產(chǎn)過(guò)程中能夠起到提高數(shù)控機(jī)床工作效率的作用，在應(yīng)用過(guò)程中主要的工作原理就是利用控制電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂以及刀具的夾緊功能，然后實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的伸展、收回以及松開(kāi)，自動(dòng)完成換刀的動(dòng)作。

2.2.2 斷刀檢測(cè)

在電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，斷刀檢測(cè)系統(tǒng)的主要核心部分就是利用光纖傳感器，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，刀具在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損的問(wèn)題，在情況比較嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)刀具斷裂的情況。為了更好的提高加工的效率，在生產(chǎn)過(guò)程中要對(duì)刀具的使用情況進(jìn)行檢測(cè)，在刀具出現(xiàn)嚴(yán)重磨損的情況下，機(jī)床要能夠自動(dòng)換刀，對(duì)生產(chǎn)效率不會(huì)產(chǎn)生任何的影響。

2.2.3 深度檢測(cè)

在換刀過(guò)程中，主要是對(duì)主軸夾緊位置的機(jī)械手，或者是人工對(duì)刀具進(jìn)行深度的檢測(cè)，不論采用何種方式，在對(duì)刀具進(jìn)行深度檢測(cè)時(shí)，都要使用相關(guān)的深度檢測(cè)工具來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

2.3 基于PLC數(shù)控機(jī)床電氣控制的研究策略

決定電氣控制系統(tǒng)的安全和可靠因素在于數(shù)控機(jī)床的電氣控制方式。因此，研究PLC數(shù)控機(jī)床的電氣控制方式十分重要。整個(gè)電氣控制系統(tǒng)最重要的部分就是軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)也是硬件結(jié)構(gòu)的核心。運(yùn)行在SIMO—TION中的軟件為下位機(jī)軟件，上位機(jī)接收數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行部件工作，同時(shí)完成機(jī)床狀態(tài)的檢測(cè)。當(dāng)軸組裝好以后，即可通過(guò)程序進(jìn)行操作，而SIMO—TION的內(nèi)部程序是由操作系統(tǒng)調(diào)用的。工控機(jī)主要是讀取文件信息，然后把數(shù)據(jù)傳遞給SIMOTION，SIMOTION收到數(shù)據(jù)便會(huì)控制電動(dòng)機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行位置控制；與此同時(shí)，光柵尺檢測(cè)到工作臺(tái)的信息，再傳遞給SIMOTION，這樣就可以對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行位置調(diào)整。然而，光柵尺的信號(hào)無(wú)法直接被SIMOTION所識(shí)別，需要將光柵尺在傳感器下進(jìn)行識(shí)別，再次傳遞給SIMOTION，才能完成整個(gè)過(guò)程；最后使工作臺(tái)的工作狀態(tài)通過(guò)多個(gè)傳感器（斷刀檢測(cè)器、深度檢測(cè)器）檢測(cè)，并傳人電氣控制系統(tǒng)。需要注意的是，傳感器的信號(hào)也必須先經(jīng)過(guò)ET200到達(dá)sIMOTl0N中進(jìn)行信號(hào)處理，才能被傳入電氣控制系統(tǒng)。

3 數(shù)控機(jī)床故障分析

數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中要避免讓操作人員、機(jī)床以及加工人員等造成傷害和損傷，要在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理。在正常情況下，數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中，可以斷開(kāi)急停按鈕，使數(shù)控機(jī)床處在一個(gè)常閉狀態(tài)下。按下按鈕后，觸電會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，這樣系統(tǒng)中的繼電器就會(huì)出現(xiàn)中斷的情況，可以將移動(dòng)裝置動(dòng)力電源進(jìn)行斷開(kāi)。在連接PLC中間繼電器以后，可將信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)中產(chǎn)生急停報(bào)警，這樣信號(hào)系統(tǒng)中就產(chǎn)生了復(fù)位信號(hào)。

超程限位開(kāi)關(guān)一直處于松開(kāi)狀態(tài)，用戶在操作數(shù)控機(jī)床時(shí)，一旦出現(xiàn)將超程限位開(kāi)關(guān)壓下的情況，會(huì)導(dǎo)致繼電器出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，中間繼電器的一組常開(kāi)觸點(diǎn)可以向PLC輸入斷系統(tǒng)發(fā)送急停信號(hào)，同時(shí)，也能將超程報(bào)警信息發(fā)給系統(tǒng)，系統(tǒng)可以根據(jù)信號(hào)做出一定的反應(yīng)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)在效率和效益方面有了很大的提高，這和應(yīng)用很多的先進(jìn)技術(shù)分不開(kāi)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)其影響非常大，其中，PLC邏輯處理功能在不斷的完善，而且，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中體現(xiàn)出了很好的效果。因此，設(shè)計(jì)一套和電氣控制系統(tǒng)相配合的系統(tǒng)非常必要，能夠更好的對(duì)各個(gè)部分的選型進(jìn)行充分考慮，同時(shí)，電氣系統(tǒng)的作用也能得到更好的發(fā)揮。

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