PLC技術(shù)在數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

林彬鋒

摘要：現(xiàn)代工業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)最本質(zhì)上的區(qū)別就在于科學(xué)技術(shù)的不斷應(yīng)用和退陳出新，如此方能打破以往依靠人力生產(chǎn)的局面，提升整個工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)效率。本文筆者就針對數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中的PLC應(yīng)用展開分析，希望能對國內(nèi)數(shù)控機床控制系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);數(shù)控機床;電氣控制系統(tǒng);工業(yè)生產(chǎn);可編程控制器

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0010-02

1 PLC技術(shù)的概念及特點

可編程控制器，即PLC，是一種依靠存儲器來進行邏輯運算、數(shù)據(jù)處理、順序控制、定時以及計算操控的技術(shù)，其將以往人工的控制轉(zhuǎn)化為數(shù)字控制，實現(xiàn)了機械控制的自動化。該技術(shù)主要被用在工業(yè)計算機中，但其在模塊構(gòu)成上卻同樣包含輸入輸出模塊、電源模塊、CPU、存儲器以及相應(yīng)的功能模塊等。由于PLC技術(shù)是針對工業(yè)領(lǐng)域開發(fā)的一種新型技術(shù)，所以其必須面向工業(yè)生產(chǎn)效率的提升來對技術(shù)進行優(yōu)化，這就使得PLC技術(shù)在編程上更為簡單，能夠適應(yīng)各種領(lǐng)域的操控需求，在操作上也更為簡便，對操作人員也沒有過高的計算機編程知識要求?？梢哉f，PLC技術(shù)的這一特點奠定了其如今廣泛普及的基礎(chǔ)。與此同時，PLC技術(shù)還具有較高的經(jīng)濟性，因為其并不需要太多開發(fā)成本，且在日常生產(chǎn)中如果生產(chǎn)需求發(fā)生轉(zhuǎn)變，技術(shù)人員只需要在現(xiàn)場對程序指令進行修改或在線更改程序即可，而無需拆換設(shè)備，這就在極大程度上降低了生產(chǎn)成本與人力投入，變相增加了生產(chǎn)效益。此外，由于PLC可編程控制器以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，所以其能夠與網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)中的信息化控制以及統(tǒng)一管理，這對于保障生產(chǎn)的穩(wěn)定有序也有積極的作用。由此可見，PLC技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，是數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)提高性能、提升生產(chǎn)效率的不二選擇。

2 PLC技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)必要性

鑒于PLC技術(shù)本身的特點與優(yōu)勢，其對于數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的改善是十分全面且顯著的。

首先，可編程控制器依靠計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息的傳輸反饋和自主計算處理，最終完成對數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的自動化控制，使數(shù)控機床生產(chǎn)的自動化程度顯著提升。

其次，傳統(tǒng)數(shù)控機床接線復(fù)雜，且機械接觸點不穩(wěn)定，調(diào)試與調(diào)整復(fù)雜，自動化程度較低。而PLC技術(shù)的微處理器在控制中能夠提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與流暢度，且減少了維護與調(diào)整的投入，極大提升了數(shù)控機床生產(chǎn)中的適應(yīng)性。

最后，PLC技術(shù)在數(shù)據(jù)運算、處理、控制等方面具有較強抗干擾能力，且通過編程可以實現(xiàn)自我檢測，這在極大程度上提升了數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的整體安全性。

3 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用方向

PLC技術(shù)在數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分廣泛的，各種工業(yè)生產(chǎn)過程中都可以借助PLC技術(shù)實現(xiàn)自動化控制。目前，PLC技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用主要有兩個方向，一是通過獨立式PLC技術(shù)來滿足不同用戶在生產(chǎn)中的功能需求，二是通過PLC技術(shù)與NC技術(shù)融合形成的集成式PLC技術(shù)來滿足各種高端功能數(shù)控機床在控制上的需求。其中獨立式PLC技術(shù)的應(yīng)用十分靈活，用戶可以根據(jù)自身需求選擇最適合的PLC技術(shù)產(chǎn)品，從而對現(xiàn)有控制系統(tǒng)加以優(yōu)化升級。集成式PLC技術(shù)主要是將PLC與NC技術(shù)結(jié)合，兩者在信號方面可以相互傳遞，從而使系統(tǒng)內(nèi)部總線在信息交換速度上得到極大提升，有效改善了信息傳輸渠道。不僅如此，PLC與NC技術(shù)兩者能夠共同使用一個CPU，這對于增強控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到極大幫助。加之兩種技術(shù)結(jié)合后能夠?qū)崿F(xiàn)一些更為高級的功能，所以集成式PLC技術(shù)在高端數(shù)控機床中能夠發(fā)揮出強大作用。而隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平和需求的不斷提升，集成式PLC技術(shù)將成為未來應(yīng)用與研究的主流。

4 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 信息交換中的運用

PLC技術(shù)作為一種數(shù)字化控制技術(shù)，其主要運用數(shù)字信息的傳遞來完成對機床控制系統(tǒng)的精細化操控，所以信息交換功能是該技術(shù)的主要功能之一。一方面，PLC技術(shù)可以連接數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)控機床中的各個設(shè)備，從而實現(xiàn)多部分之間、控制系統(tǒng)與PLC之間的多方信息交互，最終構(gòu)成一整套完整的信息交換系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，通常需要針對數(shù)控機床中的不同模塊使用不同接口，如此能夠確保各部分之間的信息交換能夠更加穩(wěn)定，信息交換的準確性與效率也能得到提升。此外，對于不同生產(chǎn)領(lǐng)域中的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)，用戶也可以根據(jù)自身需求自主選擇最合適的信息傳遞方式。

4.2 工作流程設(shè)計

數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)在應(yīng)用PLC技術(shù)的過程中，需要合理設(shè)定好其具體工作流程。一般情況下，PLC技術(shù)的工作流程主要分為輸入處理階段、執(zhí)行階段以及輸出階段三個環(huán)節(jié)。

PLC輸入處理階段為數(shù)控機床中各種電路工作情況的輸入與數(shù)據(jù)生成過程，PLC能夠在此階段全面掌握數(shù)控機床各輸入電路的具體情況。此外，該階段需始終保持外部輸入電路的接通狀態(tài)，以確保電路能夠通過接口電路進行有效輸入。

PLC執(zhí)行階段主要是通過各種程序指令來完成相關(guān)的操作。而后PLC技術(shù)還可以根據(jù)指令具體執(zhí)行中所反饋的相關(guān)數(shù)據(jù)信息來下達出其他指令并繼續(xù)執(zhí)行。該階段中必須注意的問題是要控制好程序指令的順序，以免在指令操作中發(fā)生跳轉(zhuǎn)現(xiàn)象而給整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。針對這一問題，通常的做法是利用存儲器對各種指令進行排序，而后指令就可以根據(jù)設(shè)定好的順序依次執(zhí)行，直至所有指令最終完成。

在設(shè)定好的一系列指令執(zhí)行完畢后，PLC的寄存器將處于待輸出的狀態(tài)，這就開始進入到PLC輸出階段。對于輸出的方式，用戶可以自行設(shè)定。存在于寄存器并完成轉(zhuǎn)存的輸出結(jié)果將會根據(jù)用戶設(shè)定好的輸出方式輸出并最終完成外部負載。

4.3 控制功能中的應(yīng)用

PLC對數(shù)控機床的控制是通過將控制程序植入到指令中，然后在指令執(zhí)行中完成相應(yīng)的控制操作。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了對數(shù)控機床多方面功能的控制，如對數(shù)控機床床側(cè)的控制、對面板的控制、對信號傳遞的控制、對報警系統(tǒng)的控制等。其中對信號傳遞的控制保證了信號傳遞的準確有效性，而對報警系統(tǒng)的控制則實現(xiàn)了數(shù)控機床異常狀態(tài)的自動檢測、反饋與報警，有助于保證數(shù)控機床日常中的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

綜上所述，PLC可編程控制器強大的技術(shù)優(yōu)勢對工業(yè)數(shù)控機床的改進是全方位的，其促進了數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的自動化、信息化發(fā)展。且隨著現(xiàn)代智能技術(shù)的不斷創(chuàng)新，PLC技術(shù)也將融入更多智能化科技元素，從而使數(shù)控機床控制系統(tǒng)在智能化方向上邁出腳步?？梢哉f，對PLC技術(shù)的研究與應(yīng)用永遠在路上，而這也是我國工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然要求和重要方向。

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Research on Application of? PLC Technology in Electrical Control System of? NC Machine Tool

LIN Bin-feng

（Xinyang Technician College （Xinyang Senior Technical School）， Xinyang? Henan? 464000）

Abstract：The most essential difference between modern industry and traditional industry lies in the continuous application of science and technology and the reinvention of new ones. In this way， it can break the past situation of relying on human production and improve the production efficiency of the entire industrial industry. In this paper， the author analyzes the PLC application in the electrical control system of CNC machine tools， hoping to provide reference for the innovation and development of the domestic CNC machine tool control system.

Key words：PLC technology; CNC machine tools; electrical control systems; industrial production; programmable controller