基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)研究

潘天賜 桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院

基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中已經(jīng)相對比較普及了，這樣的數(shù)控機(jī)床設(shè)備可以大大提升工業(yè)的生產(chǎn)效率。但是其實數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也經(jīng)歷了一個漫長的過程。之前數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的系統(tǒng)是傳統(tǒng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)非常容易出現(xiàn)錯誤，而且如果修改加工過程就要重新應(yīng)用不同的系統(tǒng)。而PLC可編程控制器如果遇到同樣的情況我們只需要改變一些參數(shù)和代碼就可以改變加工過程。相較于傳統(tǒng)的控制器，這種系統(tǒng)是更加方便而且對于費(fèi)用的消耗也是比較少的。這其實也是我國機(jī)械自動化發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。

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

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)就是它的基本結(jié)構(gòu)，但是它的基本結(jié)構(gòu)也可以大概分為兩部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)控機(jī)床的特殊結(jié)構(gòu)。接下來我們就來具體探討分析一下數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。

1.1 數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是保證數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行的結(jié)構(gòu)。又因為數(shù)控機(jī)床就是數(shù)字控制系統(tǒng)與機(jī)械生產(chǎn)結(jié)合的產(chǎn)物，所以數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大致分為數(shù)字信息控制系統(tǒng)以及機(jī)床本身。機(jī)床是對很多零件進(jìn)行加工生產(chǎn)的機(jī)械化設(shè)備。而數(shù)字信息控制系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程的程序?qū)C(jī)械化設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控的系統(tǒng)。數(shù)字控制系統(tǒng)是相對比較復(fù)雜的，由不同的部分組成。數(shù)控系統(tǒng)又可以細(xì)分為三部分:電氣控制單元、電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分及PLC數(shù)控機(jī)床的核心控制部分。這三部分具體實行的功能也是有很大區(qū)別的電氣控制單元主要對機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)的邏輯程序進(jìn)行控制，而電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分主要對機(jī)械設(shè)備的零件加工環(huán)節(jié)起控制作用。其中最重要的就是PLC數(shù)控機(jī)床的核心控制部分，這部分是軟件對程序的分析使用，對于整個程序的正常運(yùn)行控制是非常關(guān)鍵的。

1.2 數(shù)控機(jī)床的特殊結(jié)構(gòu)

上述數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行的重要支撐力量。但是要想保證數(shù)控機(jī)床的安全正常運(yùn)行，僅僅依靠這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是不行的。這時候數(shù)控機(jī)床的特殊結(jié)構(gòu)就可以發(fā)揮作用，進(jìn)一步保證數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床雖然在一定程度上實現(xiàn)了自動化，但是有些過程還是需要人工進(jìn)行操作的，人工操作就難免出現(xiàn)一些失誤。這是數(shù)控機(jī)床的特殊結(jié)構(gòu)就會發(fā)揮作用，其中應(yīng)用比較廣泛就是緊急按鈕和超程處理。緊急按鈕在通常情況下是關(guān)閉的，緊急按鈕一旦按下，相應(yīng)的電路就會被接通，而工作電路就會收到影響而停止工作，而且此時控制系統(tǒng)識別到異常也會使工作電路停止。超程處理是在控制系統(tǒng)中發(fā)揮主要作用的，在操控機(jī)床時，壓下某條軸的超程限位開關(guān)，其接觸點就會斷開，數(shù)控系統(tǒng)就會受到影響。特殊結(jié)構(gòu)是保證數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中安全運(yùn)行的重要保障，所以對于數(shù)控機(jī)床整體來說也是非常重要的。

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

上文中我們也已經(jīng)提到數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)也經(jīng)歷了一個逐漸成熟的演變時期。傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步被基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)代替。那么相較而言基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)到底有何優(yōu)點呢？接下來我們就來具體探討分析一下基于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)床電氣控制方式的選擇

首先數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中對于數(shù)控機(jī)床運(yùn)行效率及最終產(chǎn)品的精準(zhǔn)程度影響最大的因素就是數(shù)控機(jī)床電氣控制方式的選擇。這是決定數(shù)控機(jī)床電氣控制方式的重要因素。PLC電氣控制系統(tǒng)可以對系統(tǒng)進(jìn)行分析進(jìn)而選擇相適應(yīng)的程序來對機(jī)床的機(jī)械工作部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。主要是通過對產(chǎn)品要求的分析選擇或者編輯相適應(yīng)的程序。對于X軸和Y軸的確定使用的是對PLC控制系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)、電機(jī)部分、光柵尺等進(jìn)行封閉式處理的控制方法。這種方法在很大程度上發(fā)揮了PLC的文件處理能力，運(yùn)動系統(tǒng)保證了整個過程的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)性，光柵尺又保證了作用點的精確性。總而言之這個整體的設(shè)計對于數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定工作和精準(zhǔn)性工作影響是非常大的。

2.2 數(shù)控機(jī)床的功能分析

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也存在很多的種類。但是其工作原理是大致相同的，接下來我們就將針對其中的一種類型數(shù)控壓力機(jī)來進(jìn)行分析。這種機(jī)床不僅有X軸、Y軸還有幾個Z軸，在工作過程中可以達(dá)到X軸Y軸、Z軸三軸聯(lián)動。軸與軸之間可以一起運(yùn)動也可以分開運(yùn)動。但是在實際工作中為了保證數(shù)控機(jī)床的工作效率，增加主軸的轉(zhuǎn)動速度就是非常關(guān)鍵的。這是為了保證主軸的正常運(yùn)行對于可能出現(xiàn)的高溫現(xiàn)象預(yù)先保證冷泵可以正常使用。而且整個過程應(yīng)該進(jìn)行實時監(jiān)測。此外對于機(jī)床換刀的操作也要格外注意，這樣才能更好地保證最終產(chǎn)品零件的精準(zhǔn)度。所以一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)機(jī)床應(yīng)用的刀油斷裂或者其他不利于生產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生，就會進(jìn)行自動換刀，當(dāng)然也存在人工換刀的操作，這樣就可以全方位的保證零件的質(zhì)量。

3 小結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)度，基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)也在不斷的更新發(fā)展過程中。雖然現(xiàn)在我國在實際機(jī)械化工業(yè)生產(chǎn)中仍然存在一定的問題，但是我相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題都會迎刃而解的。我們有理由相信在不斷應(yīng)用新興技術(shù)的前提下，我國工業(yè)生產(chǎn)一定會為我國帶來更大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

[1] 杜柳青主編.數(shù)控機(jī)床電氣控制.重慶:重慶大學(xué)出版社，2006

[2] 王淑英主編.電器控制與PLC控制技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[3] 廖常初主編.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用.重慶:重慶大學(xué)出版社，2001

[4] 李建新主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004

[5] 陸志強(qiáng)，吳祖育，王庚.數(shù)控機(jī)床控制邏輯的分析與設(shè)計.傳動技術(shù)，1996年，第1期

[6] 汪木蘭主編.數(shù)控原理與系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.