基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)研究

張明智　王志明

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展也一直在進(jìn)步，在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械操作代替了大部分手工操作，因?yàn)闄C(jī)械不僅可以更高質(zhì)量的完成工作，而且可以完成許多手工實(shí)現(xiàn)不了的工作，如今數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的產(chǎn)生，使得一些精密、難度又高的零件生產(chǎn)工作得到有效解決，從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制是目前的主流，本文正是基于此，對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制進(jìn)行了分析以供參考。

關(guān)鍵詞：PLC;數(shù)控機(jī)床;電氣控制系統(tǒng);研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.009

0 引言

電氣系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床電氣控制中占據(jù)著重要地位，該系統(tǒng)主要由光柵尺、電動(dòng)機(jī)、電頻器等構(gòu)成，電氣控制系統(tǒng)采用各種傳感器的反饋，以此讓數(shù)控機(jī)床能夠保持全閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)電氣控制系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，它的控制精度非常高，在數(shù)控機(jī)床電氣控制中使用PLC可以只需要對(duì)輸代碼和參數(shù)進(jìn)行修改就可以使轉(zhuǎn)變工藝，所以借助PLC可以使得生產(chǎn)成本大大壓縮，而且在更換零件上可以節(jié)約時(shí)間，使得數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)能夠進(jìn)一步提高自動(dòng)化水平。

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

1.1 電氣控制單元

電氣控制系統(tǒng)由電機(jī)模塊、電源以及運(yùn)動(dòng)控制器三部分組成，目前我國電機(jī)模塊主要包括書本型和專柜型兩種，負(fù)責(zé)將電流轉(zhuǎn)變成交流電，電器控制模塊是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部分，電源模塊電流包括不可調(diào)電流和可調(diào)電流兩種，可調(diào)電流是指將固定的電流轉(zhuǎn)換成預(yù)定電流，不可調(diào)電流是難以轉(zhuǎn)換的電流，運(yùn)動(dòng)控制器處于整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的重要地位，顧名思義，它負(fù)責(zé)控制主體工作的技術(shù)和運(yùn)行，從而來保證電氣控制系統(tǒng)的正常進(jìn)行。

1.2 執(zhí)行部分

執(zhí)行部分是數(shù)控機(jī)床直接對(duì)零件進(jìn)行加工，換刀過程中，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡可能會(huì)改變，因?yàn)樵诩庸み^程中刀具會(huì)出現(xiàn)鍛煉和磨損的現(xiàn)象，所以控制電磁閥來實(shí)現(xiàn)機(jī)械的運(yùn)行，使用光纖傳感器來對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)，以此來保證加工質(zhì)量。

1.3 核心控制部分

核心控制部分是指利用軟件來應(yīng)用和分析程序，在讀取輸入信息的過程中，工控機(jī)向運(yùn)動(dòng)控制器傳輸比較準(zhǔn)確的信息，之后運(yùn)動(dòng)控制器控制電動(dòng)機(jī)模塊，再根據(jù)信息來控制整個(gè)機(jī)場(chǎng)工作區(qū)，其次，對(duì)加工區(qū)的信息利用光柵尺進(jìn)行檢測(cè)后，利用傳感器將相關(guān)信息標(biāo)準(zhǔn)化后向運(yùn)動(dòng)控制器中傳輸，借助傳感器來真正檢測(cè)機(jī)床的實(shí)際工作情況，再將有關(guān)信息傳遞給電氣控制系統(tǒng)。

2 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

2.1 電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1.1 電動(dòng)機(jī)模塊

電氣電動(dòng)機(jī)模塊在電機(jī)控制程序中是不可缺少的組成部分，在電氣控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)模塊將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，電?dòng)機(jī)模塊分兩種類型，裝柜型和書本型。

2.1.2 SIMOTION控制系統(tǒng)

SIMOTION在電氣控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位，它對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和實(shí)時(shí)運(yùn)行有很重要的保障作用，SIMOTION不僅可以實(shí)現(xiàn)工藝控制和邏輯控制，還可以高質(zhì)量地完成一些難度比較大的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，從而能夠給出比較合理又高效的解決方案。

2.2 電氣控制系統(tǒng)的硬件組成

2.2.1 斷刀檢測(cè)系統(tǒng)

實(shí)際生產(chǎn)的過程中，整個(gè)電氣控制系統(tǒng)經(jīng)受了長(zhǎng)期的負(fù)荷，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)刀具磨損這一問題，當(dāng)磨損速度加快時(shí)，刀具可能會(huì)出現(xiàn)斷裂的情況從而影響到正常的生產(chǎn)流程，所以，必須要及時(shí)記錄與反饋刀具的磨損狀況，對(duì)刀具使用狀況進(jìn)行檢查，如果刀具磨損比較嚴(yán)重，必須要自動(dòng)換刀，以此來確保生產(chǎn)工作的順利開展。

2.2.2 機(jī)械手自動(dòng)換刀

在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，機(jī)械手自動(dòng)換刀對(duì)于數(shù)控機(jī)床的工作效率有重要的影響，如果合理應(yīng)用機(jī)械手自動(dòng)換刀，數(shù)控機(jī)床的工作效率和速度能夠提高很多，而機(jī)械手自動(dòng)換刀是指通過控制電動(dòng)閘的開閉功來對(duì)刀具和機(jī)械手實(shí)施有效控制，從而實(shí)現(xiàn)刀具和機(jī)械手的松加或者夾緊，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀這一功能。

2.2.3 深度檢測(cè)

深度檢測(cè)工作是換刀過程中必不可少的一項(xiàng)工作，需要通過借助一些專業(yè)的深度檢測(cè)工具來判斷機(jī)械手位置，進(jìn)而給后面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

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

PLC也可稱之為可編程邏輯控制器，CPU是它的核心內(nèi)容，因?yàn)镻LC具有非常好的可靠性和抗干擾能力，所以PLC通過對(duì)系統(tǒng)的多功能進(jìn)行自動(dòng)控制，被廣泛應(yīng)用于多種數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，PLC主要是對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行循環(huán)掃描，首先借助輸入樣本來對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行分析，然后結(jié)合電氣控制程序?qū)ν廨敵隹刂浦噶?，所以，PLC對(duì)于整個(gè)數(shù)控機(jī)床電氣控制來說，可以說是主要控制系統(tǒng)。

3.1 數(shù)控機(jī)床電氣控制方式選擇

數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)成敗與數(shù)控機(jī)床的電子控制方式有非常大的關(guān)系，想要加工出更精良的產(chǎn)品、提高整個(gè)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，就必須高度重視整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的質(zhì)量，所以，一定要深入分析加工零件的特點(diǎn)，全面了解產(chǎn)品的精度和速度之后，再編輯程序，這樣才能充分保證數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)質(zhì)量。

3.2 數(shù)控機(jī)床的功能

數(shù)控機(jī)床具備x軸、y軸和四個(gè)z軸，當(dāng)數(shù)控機(jī)床處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，X、Y、Z三軸同時(shí)聯(lián)動(dòng)，軸與軸之間不僅要一起運(yùn)動(dòng)，而且也要分開運(yùn)動(dòng)，所以目前市面上出現(xiàn)了多種類型的數(shù)控機(jī)床，X、Y、Z三軸的聯(lián)動(dòng)使得數(shù)控機(jī)床的功能非常多樣化。

4 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床電氣控制應(yīng)用PLC可以使得生產(chǎn)工作的效率和質(zhì)量得到提升，其具有非常好的可靠性和抗干擾能力，作為數(shù)控機(jī)床電氣的主要控制系統(tǒng)，PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床精準(zhǔn)性的提高有很大的幫助，所以，必須要不斷研究PLC，不斷提高控制精度，才能真正推動(dòng)數(shù)控技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王麗君.電氣控制系統(tǒng)研究?jī)r(jià)值及數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用，2019，35（06）：102-104.

[2]文輝.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（10）：112-113.