基于PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用分析

許宏濤

摘要：隨著我國(guó)高科技與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字控制機(jī)床已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程，不但解決了復(fù)雜、精密零部件的加工問(wèn)題，同時(shí)也提升了生產(chǎn)制造效率，為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。而PLC機(jī)電一體化技術(shù)是近年來(lái)新興的一門(mén)關(guān)鍵技術(shù)，這門(mén)新技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的實(shí)際應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程，能夠高效而精確的通過(guò)邏輯運(yùn)算解決數(shù)控機(jī)床工作運(yùn)行當(dāng)中的諸多問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：PLC;機(jī)電一體化技術(shù);數(shù)控機(jī)床;應(yīng)用分析

PLC即可編程邏輯控制器，它主要借助于自身攜帶可以編程的存儲(chǔ)器，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)操作等指令，這項(xiàng)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

一、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?jié)摿εcPLC的技術(shù)的內(nèi)涵

（一）數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?jié)摿?/p>

目前，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)已普遍采用數(shù)控機(jī)床技術(shù)，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，數(shù)控機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用數(shù)量正以每年10%的速度增長(zhǎng)。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平以及設(shè)備檔次始終處于中低位的水平，部分?jǐn)?shù)控機(jī)床必須依靠國(guó)外進(jìn)口，不僅給企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，維修技術(shù)也受到一定限制。近年來(lái)，我國(guó)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與智能自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，而數(shù)控機(jī)床的技術(shù)改良與創(chuàng)新也進(jìn)入了重要的快速發(fā)展期，使工業(yè)制造行業(yè)迎來(lái)了又一個(gè)春天^[1]。

（二）PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與內(nèi)涵

相比于傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)，可編程邏輯控制器具有以下優(yōu)勢(shì)：其一是編程過(guò)程簡(jiǎn)單，操作者在使用時(shí)比較靈活、便捷，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期較短，在改變內(nèi)部控制方案時(shí)無(wú)需拆解硬件便可完成整個(gè)工作流程。其二是功能強(qiáng)大，性價(jià)比較高，尤其適用于一些復(fù)雜的控制程序。本身可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中管理與分散控制。其三是穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC用軟件替代大量的時(shí)間繼電器與中間繼電器，僅需要少量的硬件元件，大大降低了因觸點(diǎn)接觸不良而導(dǎo)致的設(shè)備故障。其四是PLC系統(tǒng)故障率極低，本身具有自診與顯示功能，可以借助于發(fā)光二極管或編程器提供的信息快速查找到故障原因，因此，維修起來(lái)方便快捷。

PLC技術(shù)是在機(jī)電一體化、智能自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化、過(guò)程控制技術(shù)等層面發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新型技術(shù)，借助于多種技術(shù)原理，使得PLC技術(shù)日漸純熟，尤其在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，占據(jù)了主導(dǎo)位置。

二、PLC機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)是決定機(jī)械性能的重要因素，在工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)制造過(guò)程中處于首要環(huán)節(jié)，而PLC機(jī)電一體化技術(shù)正是以機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，逐步取代了傳統(tǒng)的機(jī)械制造格局。PLC技術(shù)主要應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置、防護(hù)裝置、自動(dòng)排屑裝置等工序。借助于PLC控制技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)約了大量人力資源，降低了人工投入成本，工藝流程得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化，在作業(yè)生產(chǎn)線，無(wú)需像過(guò)去一樣，每一環(huán)節(jié)、每一個(gè)生產(chǎn)制造節(jié)點(diǎn)都配備相應(yīng)的操作人員，大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員的工作量。采用PLC機(jī)電一體化技術(shù)，可以有效降低工業(yè)制造廢屑的產(chǎn)出量，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染，也不會(huì)出現(xiàn)廢屑影響正常機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況，為順暢的作業(yè)流程提供了必要的技術(shù)支持。對(duì)機(jī)械制造中使用的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，一般劃分為主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)兩種，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過(guò)程，這兩種作業(yè)狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行，而融入PLC的控制技術(shù)后，可以有效的將這兩種狀態(tài)進(jìn)行分離，這種控制效果更為符合工業(yè)制造行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)提升生產(chǎn)效率也起到了積極的助推作用^[2]。

三、PLC技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

PLC技術(shù)的核心原理是自動(dòng)控制，它擺脫了以往的人為操控模式，借助于系統(tǒng)內(nèi)部的程序集成功能，可以科學(xué)靈活的使機(jī)械設(shè)備運(yùn)行實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化。PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、執(zhí)行構(gòu)行構(gòu)件構(gòu)成，雖然數(shù)控機(jī)床的類型與工作原理各有不同，但是設(shè)計(jì)原理基本相似，都是采用集成技術(shù)，對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行有效控制。

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，對(duì)工作參數(shù)的設(shè)定不是一成不變的，根據(jù)不同的機(jī)械制造類型，將隨時(shí)對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，操作人員在輸入變更指令后，數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的通信系統(tǒng)第一時(shí)間向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出命令信息，系統(tǒng)針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中默認(rèn)的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確定位應(yīng)用程度，最終實(shí)現(xiàn)更改命令參數(shù)的過(guò)程，而這一過(guò)程基本上在3—5秒鐘之內(nèi)就可以完成，為生產(chǎn)制造工序節(jié)省了大量時(shí)間。

由于我國(guó)應(yīng)用PLC技術(shù)的起步較晚，技術(shù)純熟度還有待提高，因此，在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足。比如系統(tǒng)的電動(dòng)穩(wěn)定性還不能完全滿足于數(shù)控機(jī)床的高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求，往往在作業(yè)過(guò)程中會(huì)伴有不規(guī)則的震動(dòng)，影響到正常的參數(shù)設(shè)計(jì)值，進(jìn)而對(duì)機(jī)械制造的精度造成一定影響。面對(duì)這一情況，技術(shù)人員也積極采取相應(yīng)的對(duì)策，旨在提升生產(chǎn)效率，確保加工精度。比如將系統(tǒng)嵌入?yún)?shù)浮動(dòng)預(yù)報(bào)裝置，當(dāng)震動(dòng)幅度較大時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)第一時(shí)間發(fā)出預(yù)警，提示操作人員對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或者重新設(shè)定，以此滿足對(duì)加工精度的需求。

四、PLC機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用前景展望

PLC機(jī)電一體化技術(shù)是數(shù)控機(jī)床中的關(guān)鍵控制技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)不但結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也和這些技術(shù)產(chǎn)出的實(shí)體產(chǎn)品進(jìn)行了深度融合。目前，我國(guó)PLC機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域逐步得到拓展，并逐步向智慧型、全能型方向發(fā)展。

PLC技術(shù)不是單純的某個(gè)單元性技術(shù)，而是以系統(tǒng)作為有機(jī)整體，對(duì)各個(gè)單元組件進(jìn)行有效控制，操作者通過(guò)設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，使數(shù)控機(jī)床模擬人類的行為、思維和動(dòng)作，執(zhí)行各項(xiàng)生產(chǎn)工序，使整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、高效化。這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用不但替代了傳統(tǒng)的人工作業(yè)流程，而且提高了生產(chǎn)效率，最大限度的節(jié)約了生產(chǎn)資源與能源，積極響應(yīng)了國(guó)家關(guān)于低碳環(huán)保的號(hào)召^[3]。

數(shù)控機(jī)床的主體構(gòu)成是機(jī)床主機(jī)，它是確保數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成各種切削加工的重要機(jī)械部分，其主要特點(diǎn)是具有較高的剛度與高抗震性。隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的不斷創(chuàng)新和升級(jí)，目前，i5系列的智能機(jī)床已經(jīng)問(wèn)世，i5智能控制系統(tǒng)是世界上較為先進(jìn)的一項(xiàng)新型技術(shù)，它不但填補(bǔ)了智能化高端機(jī)床的市場(chǎng)空白，同時(shí)也形成了一套較為完整的智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。高端智能機(jī)床的誕生基本結(jié)束了我國(guó)進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的時(shí)代，為我國(guó)高端科學(xué)領(lǐng)域的自主研發(fā)注入了生機(jī)與活力。

數(shù)控機(jī)床主要包括自動(dòng)控制技術(shù)、工藝和工藝系統(tǒng)、核心功能部件、設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及附屬材料五大核心領(lǐng)域，而究其根源，解決生產(chǎn)與應(yīng)用難題的關(guān)鍵在于整個(gè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的電機(jī)，只有攻克電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，才能與世界的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)接軌。因此，對(duì)于技術(shù)研發(fā)人員應(yīng)進(jìn)一步提升自身的專業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)，借鑒國(guó)外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，在數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)控制技術(shù)、智能化技術(shù)以及電機(jī)方面深入探討研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床核心部件的完全自主化目標(biāo)^[4]。

結(jié)束語(yǔ)：

科技是第一生產(chǎn)力，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用效果逐年凸顯，而PLC機(jī)電一體化技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的完美融合，不僅掀起了數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)革命，同時(shí)也增加了數(shù)控機(jī)床的高科技含量。工業(yè)生產(chǎn)制造的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)越加嚴(yán)峻，只有搶先一步應(yīng)用高科技生產(chǎn)技術(shù)，占領(lǐng)高端生產(chǎn)制造的成品市場(chǎng)，才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中立于不敗之地，促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：陜西太白黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司）