基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

張代玉

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)械設(shè)備在工程制造中發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)PLC數(shù)控技術(shù)對(duì)于設(shè)備的程序控制操作，對(duì)于提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)揮出了重要的作用。本文通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的介紹，以及具體的設(shè)計(jì)模式，旨在為更多需要數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的企業(yè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】PLC數(shù)控機(jī)床 電氣控制系統(tǒng)

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了工業(yè)制造業(yè)的技術(shù)革新。傳統(tǒng)的機(jī)床控制模式也逐漸被計(jì)算機(jī)數(shù)字化程序控制所替代，這不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)約了勞動(dòng)力，而且控制技術(shù)更為精確完善，體現(xiàn)出了很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。PLC控制技術(shù)，即可編輯邏輯控制器，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，無(wú)需傳統(tǒng)控制技術(shù)需要的零部件更換，只需要改變相關(guān)的參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)不同的工藝改變，一套設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制，節(jié)約了大量的人力物力，提高了生產(chǎn)效率，對(duì)于增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，有著重要的作用。

1 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)

用計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)，通過(guò)編輯相應(yīng)的控制程序，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行控制的技術(shù)，就是數(shù)字化控制技術(shù)。數(shù)控機(jī)床，也就是利用數(shù)字化控制技術(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序?qū)α悴考庸さ恼麄€(gè)過(guò)程控制?，F(xiàn)在的電器設(shè)備也都應(yīng)用了數(shù)字化控制技術(shù)，比如現(xiàn)在的智能空調(diào)，智能手機(jī)等，都是數(shù)字化控制技術(shù)應(yīng)用的典范。數(shù)控機(jī)床，大體都由以下幾部分組成：機(jī)床主體、電氣控制單元、執(zhí)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。

1.1.1 機(jī)床主體

機(jī)床是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行者，一般外形都比較大，是加工零部件的直接設(shè)備。同時(shí)，它也是數(shù)據(jù)控制的對(duì)象，對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制的結(jié)果，關(guān)系到最終產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。

1.1.2 電氣控制單元

電氣控制單元是數(shù)控系統(tǒng)的核心硬件，通過(guò)對(duì)編輯好的軟件程序的分析和使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，是控制機(jī)床工作的樞紐。這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器，是控制單元中最重要的部分，它通過(guò)接收來(lái)自傳感器的指令信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯、程序控制起著決定作用，對(duì)于機(jī)床的運(yùn)行、加工時(shí)長(zhǎng)、零件加工規(guī)格等都起著控制，是機(jī)床能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部位。

1.1.3 電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分

電氣控制系統(tǒng)主要通過(guò)電磁閥對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，比如在機(jī)械加工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)刀具的磨損和損壞，通過(guò)電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)刀具的檢測(cè)和更換。通過(guò)電磁閥的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手和刀具的加緊和松弛，完成換刀工作，提高機(jī)床的工作效率，這比人工換刀要快很多，尤其是換刀精確，并且能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)刀具出現(xiàn)磨損或者角度發(fā)生問(wèn)題時(shí)，就會(huì)反饋給中樞控制系統(tǒng)，控制單元就會(huì)通過(guò)對(duì)電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手對(duì)刀具的更換或角度調(diào)整。這樣可以對(duì)加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，極大的提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，這樣能夠保證不同批次，產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量比較統(tǒng)一，降低殘次品的產(chǎn)出率，對(duì)于加工企業(yè)重要性不言而喻。

1.2 數(shù)控機(jī)床的特殊結(jié)構(gòu)

主要是機(jī)床在工作過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些緊急情況，針對(duì)這些出現(xiàn)的情況，需要作出應(yīng)急反應(yīng)或處理，從而就需要有一些特殊結(jié)構(gòu)，以免造成機(jī)床進(jìn)一步損壞或安全事故。比如急停按鈕的設(shè)置，當(dāng)出現(xiàn)一些緊急的事故時(shí)，通過(guò)其對(duì)機(jī)床進(jìn)行緊急控制，或者對(duì)程序進(jìn)行復(fù)位。

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

2.1 數(shù)控機(jī)床電氣控制方式的選擇

選用合適的機(jī)床電氣控制方式，決定著機(jī)床加工質(zhì)量和效率。優(yōu)秀的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)能夠提升生產(chǎn)產(chǎn)品的精度和產(chǎn)品的性能。因此，需要根據(jù)加工零件的性能和特點(diǎn)，選用合適的系統(tǒng)，根據(jù)對(duì)象特點(diǎn)設(shè)計(jì)合適的程序，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)選擇合適的X軸和Y軸。數(shù)控機(jī)床電氣的控制效果的直接表現(xiàn)，就是運(yùn)動(dòng)控制器的作業(yè)性能。合適的數(shù)控系統(tǒng)能夠讓運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)揮出更強(qiáng)的穩(wěn)定性與高速性能.并且增加接入軸的數(shù)目，自主編輯性能以及后續(xù)便利的升級(jí)方式。

2.2 數(shù)控機(jī)床的功能

數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，在工作時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸三軸聯(lián)動(dòng)，也可以讓所有軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)或者分開(kāi)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的全閉合環(huán)控制方式，利用X、Y軸的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作模式的精確控制。為了能夠讓數(shù)控機(jī)床的電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，需要對(duì)電機(jī)的溫度做好監(jiān)測(cè)工作，并且有合適的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫保護(hù)。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)工作也會(huì)造成刀具的損壞和角度變動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的功能，對(duì)主軸配備了專(zhuān)用的機(jī)械換刀手和刀庫(kù)。機(jī)械手進(jìn)行相關(guān)的刀具更換和調(diào)整，不僅可以提高工作效率和設(shè)備的穩(wěn)定性，而且降低換刀發(fā)生的安全事故率。

3 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障分析

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)故障或者錯(cuò)誤，如果不能做出應(yīng)急處理，就有可能對(duì)設(shè)備造成損害或者人員傷亡。因此，通過(guò)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)控制中的緊急控制按鈕，PLC中間繼電器會(huì)立即將急停信號(hào)傳遞到系統(tǒng)中，繼電器迅速做出停止反應(yīng)，快速停止設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，既保證了設(shè)備不會(huì)造成繼續(xù)損害，還能杜絕由此產(chǎn)生的可怕后果，專(zhuān)業(yè)人員能夠根據(jù)發(fā)生故障時(shí)的狀態(tài)，根據(jù)程序執(zhí)行狀況和控制單元逐項(xiàng)檢查，對(duì)故障問(wèn)題作出分析處理。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用，PLC數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)也會(huì)越來(lái)越完善，程序化程度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)大，解放更多的勞動(dòng)力，用高效準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)控制，提高產(chǎn)品的精確性，降低人為錯(cuò)誤操作帶來(lái)的事故率，對(duì)于增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，有著重要的作用。但是，就目前我國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展程度來(lái)說(shuō)，與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著較大的差距，因此，設(shè)計(jì)更多適合實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)是很有必要的。選擇合適的程序控制模式，對(duì)于電氣控制系統(tǒng)是十分關(guān)鍵的。它不僅涉及到對(duì)各個(gè)部件的控制和運(yùn)行，而且能夠?qū)Χ喾N機(jī)床操作實(shí)現(xiàn)兼容，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)的機(jī)床控制操作。PLC作為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的常用控制系統(tǒng)，在實(shí)際的生產(chǎn)控制中，已經(jīng)發(fā)揮出了巨大的作用，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但是，由于我國(guó)的生產(chǎn)水平相對(duì)較低，純機(jī)械化生產(chǎn)的工藝和技術(shù)水平，還有很多現(xiàn)實(shí)的制約因素。因此，通過(guò)不斷地提升電氣控制技術(shù)的設(shè)計(jì)方法，提高行業(yè)的制造水平，有著重要的意義。參考文獻(xiàn)

[1]聞紹靖，王嬌，基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（02）：10.

[2]許曉東，雷福祥，王偉，弋曉康，廖結(jié)安.基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)研究[J]，農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016（10）： 26-28+31.endprint