簡析PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的組成及策略

朱高松

摘要：PLC具有很廣泛的通用性和對電氣控制設(shè)備所需要的高度可靠性和抗干擾能力。PLC的工作方式是對系統(tǒng)程序的循環(huán)掃描，它通過對樣本的采集輸入，對程序進(jìn)行分析，最后按照程序輸出一系列控制指令，所以，機(jī)床的輔助電氣的主要控制系統(tǒng)是PLC。本文對PLC數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了論述，并針對其工作確保機(jī)床的安全可靠，提高加工精度和生產(chǎn)率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；控制系統(tǒng)；組成；策略

前言

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個必不可少的部分組合而成。占整個機(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。隨著可編程序控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，國家對工業(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，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)用過程中實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜以及精密零件的加工。近年來，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)床在使用過程中表現(xiàn)出了很多的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了工件自動夾緊、斷刀檢測以及機(jī)械手自動換刀等操作。

1.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

PLC數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)是一個全閉環(huán)系統(tǒng)，主要由控制系統(tǒng)由 PC 機(jī)（工控機(jī)），SIMOTION，電源模塊，電機(jī)模塊，電機(jī)，光柵尺，SMC30（傳感器模塊），分布式1/0ET200M（包括數(shù)字量模塊和模擬量模塊），機(jī)械手，主軸變頻器，高速主軸以及多個傳感器以及限位開關(guān)組成。具體的分析及其選用如下：

1.1電氣控制系統(tǒng)組成

如圖1所示，電氣控制系統(tǒng)的組成部分有工控機(jī)、SIMOTION、電源模塊、電動機(jī)模塊、光柵尺、變頻器和傳感器等。

圖1電氣控制系統(tǒng)總體方案原理圖

1.1.1電源模塊

電源模塊在使用過程中要對直流電進(jìn)行使用，因此，在使用過程中，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。SIMOTION運(yùn)動控制系統(tǒng)，采用通過電源模塊把工業(yè)交流電變?yōu)橹绷麟?，再分配給多個電機(jī)模塊的方式。電源模塊分為可調(diào)和不可調(diào)2種：可調(diào)電源模塊是根據(jù)參數(shù)把轉(zhuǎn)化出來的直流電穩(wěn)定為一個預(yù)定的可變值，并且在這個過程中能夠和SIMOTION通信的功能進(jìn)行結(jié)合。相反，不可調(diào)電源模塊只能輸出一個固定的直流電壓值，就無法與SIMOTIO功能相結(jié)合。

1.1.2電動機(jī)模塊

電動機(jī)模塊在分類方面主要也是分為兩類，分別是裝柜型和書本型。書本型又分為單軸和雙軸兩種形式。

1.1.3 SIMOTION 運(yùn)動控制器

SIMOTION是整個電氣控制系統(tǒng)的核心部分，其運(yùn)行速度和可靠性對整個電氣控制系統(tǒng)起著決定性的影響。為了確保成為最佳的控制方案，SIMOTION的功能得到了很大程度的擴(kuò)展。SIMOTION主要有三大功能：

（1）運(yùn)動控制；

（2）邏輯控制，例如，對輸入信號的邏輯門處理，以及對輸出信號的分析與賦值；

（3）工藝控制，例如壓力控制、溫度控制等。

目前 SIMOTION面向的行業(yè)，主要是運(yùn)動復(fù)雜、速度及精度的要求較高的制造機(jī)械、包裝機(jī)械，橡塑機(jī)械，鍛壓機(jī)械，紡織機(jī)械，以及其他生產(chǎn)機(jī)械領(lǐng)域。

1.2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)械手自動換刀、斷刀檢測

和深度檢測等。

1.2.1機(jī)械手自動換刀

機(jī)械手自動換刀其在生產(chǎn)過程中能夠起到提高數(shù)控機(jī)床工作效率的作用，在應(yīng)用過程中主要的工作原理就是利用控制電動閥的開關(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，自動完成換刀的動作。

1.2.2斷刀檢測

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

如圖2所示，斷刀檢測系統(tǒng)的核心是1個CO門的光纖傳感器，CO門的3根接入線直接接到24V的電源上，這樣，信號線和24V電阻就構(gòu)成了1個電平輸出。

圖2斷刀檢測示意圖

2.結(jié)語

PLC的應(yīng)用在功能和成本上對數(shù)控機(jī)床的使用上有著非常大的優(yōu)勢，我國對數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用和生產(chǎn)已經(jīng)非常廣泛了。由于科技水平還不夠高，我國生產(chǎn)加工

技術(shù)和工藝的提高還存在非常多的制約因素。所以，改良電氣控制技術(shù)的設(shè)計(jì)方法，對生產(chǎn)安全、加工精度和生產(chǎn)效率具有重要的意義。