基于PLC的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)研究

周巖

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域的綜合發(fā)展，傳統(tǒng)的勞動(dòng)力已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的基本要求，提高生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行穩(wěn)定性將對(duì)加工行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生重大影響。為了更好地滿足機(jī)械加工生產(chǎn)的基本要求，有必要將PLC集成到數(shù)控機(jī)床的電氣控制領(lǐng)域，有效地保護(hù)相關(guān)的電氣控制裝置，促進(jìn)生產(chǎn)活動(dòng)的有序進(jìn)行。在現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)和服務(wù)中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)起著非常重要的作用。它是現(xiàn)代智能技術(shù)的重要體現(xiàn)。它不僅能有效地加強(qiáng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的管理能力，而且對(duì)加快自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)化和升級(jí)起到關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化控制;PLC;數(shù)控機(jī)床

在數(shù)控機(jī)床電氣自動(dòng)化控制中，PLC技術(shù)的應(yīng)用可以使機(jī)床控制實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，全面提高現(xiàn)代加工效率。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床是一種具有裝配程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床。它可以控制傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)生產(chǎn)，提高現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的效率。從目前的實(shí)際情況來(lái)看，PLC技術(shù)似乎已經(jīng)成為電氣自動(dòng)化控制中不可缺少的重要技術(shù)之一，其應(yīng)用范圍極為廣泛，對(duì)提高電氣自動(dòng)化控制水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、PLC在數(shù)控機(jī)床電氣控制中的意義

數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)機(jī)床。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，必須發(fā)揮控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，這對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)加工具有重要意義?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用對(duì)提高工業(yè)機(jī)床的綜合效益和生產(chǎn)效率具有重要的影響。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，合理應(yīng)用數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，可以保證數(shù)控機(jī)床的整體效率和穩(wěn)定性的提高，也能滿足相關(guān)加工指令的要求。在數(shù)控裝置設(shè)備中輸入代碼形式，通過(guò)這種方式有效地控制機(jī)床的基本生產(chǎn)動(dòng)作。為了分析系統(tǒng)的相關(guān)控制指令，使生產(chǎn)活動(dòng)有序進(jìn)行。在機(jī)械生產(chǎn)制造規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，數(shù)控機(jī)床在實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性受到影響時(shí)，會(huì)發(fā)生不同程度的安全事故，對(duì)相關(guān)生產(chǎn)人員的人身安全和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益將造成更大的威脅。在這種情況下，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的基本應(yīng)用性能是相關(guān)部門關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題。另外，PLC本身具有良好的自檢和抗干擾能力，通過(guò)PLC可以提高機(jī)械設(shè)備的基本應(yīng)用性能，使數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行效率全面提高，促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步推進(jìn)。

二、 PLC 數(shù)控機(jī)床電氣自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

1系統(tǒng)功能模塊。下位機(jī)軟件的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境是SIMOTION，其功能是接收數(shù)據(jù)和信息，檢測(cè)執(zhí)行部件的工作情況和機(jī)床的實(shí)際狀態(tài)。軸配置完成后，軸的操作通常由程序控制，SIMOTION的內(nèi)部程序由操作系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)的主要功能模塊包括：軸使能功能塊，用于初始化待啟動(dòng)的軸。啟動(dòng)軸是其啟動(dòng)的基本前提。軸位置控制功能塊，驅(qū)動(dòng)軸到相應(yīng)位置。軸歸零功能塊。對(duì)于非絕對(duì)編碼器，每次系統(tǒng)通電時(shí)軸必須歸零，以確定軸的當(dāng)前位置。關(guān)閉軸功能塊，該功能塊通常在不需要再次啟動(dòng)軸時(shí)執(zhí)行。如果軸已關(guān)閉，則在軸上移動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致停機(jī)問(wèn)題。

2硬件結(jié)構(gòu)

（1）操縱器換刀。機(jī)械手由兩個(gè)自由度組成，屬于氣動(dòng)式。通過(guò)控制電磁閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手向上伸出夾持刀具控制機(jī)械手氣缸進(jìn)氣的動(dòng)作。Simotiond用于控制機(jī)械手的延伸長(zhǎng)度。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)活塞是磁性的，以確保刀具能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)到刀庫(kù)中。筒體外壁設(shè)有磁感應(yīng)裝置。機(jī)械手到達(dá)相應(yīng)位置后，感應(yīng)開關(guān)接通。SIMOTION接收到信號(hào)后，第一時(shí)間關(guān)閉機(jī)械手進(jìn)氣口，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手限位功能。

（2） 刀具破損檢測(cè)。斷刀檢測(cè)一般采用OC形式。在光纖傳感器的幫助下，光控門的接入線可接入24伏電源。傳感器的一根光纖輸出紅外線，另一根光纖接收紅外線，從而準(zhǔn)確判斷工具是否有效。

三、PLC在數(shù)控機(jī)床電氣控制中的應(yīng)用

1 PLC用于數(shù)控機(jī)床的基本工作流程。

在這個(gè)階段，將PLC技術(shù)集成到數(shù)控機(jī)床中，在整個(gè)工作流程中主要分為三個(gè)基本步驟，第一個(gè)是PLC技術(shù)輸入階段，這個(gè)階段需要通過(guò)PLC技術(shù)掌握電路的實(shí)際操作，然后獲得數(shù)據(jù)。在這一階段，PLC技術(shù)通過(guò)與外部輸入電路的連接，實(shí)現(xiàn)通過(guò)寄存器讀取輸入的基本目的，從而保證相關(guān)程序的執(zhí)行。二是PLC技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)階段。在這個(gè)階段，我們需要按照程序的基本指令進(jìn)行操作，然后閱讀標(biāo)準(zhǔn)化程序中的相關(guān)指令。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，用戶程序是由不同的指令組成的，可以根據(jù)與存儲(chǔ)器有關(guān)的指令進(jìn)行有效的編排。此時(shí)，如果沒(méi)有跳轉(zhuǎn)指令，等待到初始階段執(zhí)行命令結(jié)束，然后進(jìn)入輸出處理階段。最后一個(gè)階段是PLC技術(shù)輸入階段。在輸入和執(zhí)行階段有效完成后，PLC技術(shù)寄存器開始進(jìn)入輸入電路狀態(tài)，相應(yīng)的有效輸出將在穩(wěn)定的輸入過(guò)程中進(jìn)行。指令完成后，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化輸出模式，可以有效地刷新鎖存輸出驅(qū)動(dòng)的外部負(fù)載。

2數(shù)控機(jī)床功能模塊的有效控制。

PLC在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，可根據(jù)生產(chǎn)要求對(duì)操作面板進(jìn)行有效控制。數(shù)控機(jī)床是一種重要的自動(dòng)化設(shè)備，其主操作面板由機(jī)床和系統(tǒng)操作面板組成。在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，可采用PLC對(duì)控制面板進(jìn)行有序編程和控制，控制面板在生產(chǎn)控制過(guò)程中信號(hào)傳輸?shù)膿p失，有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在PLC控制中，輸入輸出信號(hào)應(yīng)首先進(jìn)行控制。在信號(hào)控制過(guò)程中將應(yīng)用到PLC基本邏輯預(yù)算中，當(dāng)生產(chǎn)和處理了多個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)所有處理后，可以通過(guò)PLC有效輸出。這樣，輸出信號(hào)可以通過(guò)接觸器、繼電器、電磁閥等輸出到相關(guān)控制對(duì)象，其中PLC還可以翻譯轉(zhuǎn)換相關(guān)指令，然后將得到的結(jié)果傳送到數(shù)控機(jī)床上，使相應(yīng)的工作能夠按照要求完成在機(jī)床生產(chǎn)加工過(guò)程中，技術(shù)人員，使數(shù)控機(jī)床的功能得到有效控制。其中，PLC編程人員可以定義數(shù)控機(jī)床傳遞的信息，結(jié)合相關(guān)問(wèn)題對(duì)其進(jìn)行有效修改，保證機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。當(dāng)機(jī)器接口與PLC輸出接口連接時(shí)，可以人為地定義輸出端口的相關(guān)信息傳輸和傳輸?shù)刂?，通過(guò)CNC將相關(guān)信息傳輸?shù)刂穫鬏數(shù)絇LC，以加快信息傳輸和交換效率。

3數(shù)控機(jī)床PLC技術(shù)的基本形式。

目前，PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床電氣控制中的有效應(yīng)用主要是通過(guò)內(nèi)部和獨(dú)立兩種形式。目前，獨(dú)立的PLC技術(shù)能夠更好地獲得用戶對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)功能的應(yīng)用要求，從而選擇目標(biāo)化的PLC產(chǎn)品。在數(shù)控機(jī)床中，該技術(shù)可用于控制數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)加工性能，優(yōu)化數(shù)控機(jī)床的性能。此外，內(nèi)置PLC技術(shù)主要屬于集成PLC技術(shù)。該技術(shù)在數(shù)控加工系統(tǒng)中的應(yīng)用，使PLC與NC技術(shù)相結(jié)合，在實(shí)際操作中能有效地加快不同技術(shù)的信號(hào)傳輸速率，優(yōu)化內(nèi)部通用線路交換速度，不斷加快信息傳輸速率。PLC和NC技術(shù)可以共享CPU，并可獨(dú)立使用。從軟硬件的角度看，這兩種技術(shù)之間沒(méi)有冗余的連線，這將對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的不利影響。在實(shí)際應(yīng)用中，PLC技術(shù)可以直接在數(shù)控顯示屏上顯示大量生產(chǎn)信息，對(duì)提高系統(tǒng)的應(yīng)用功能具有重要意義。

四、結(jié)論

總之，PLC是一種可控裝置，在數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)控制中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。它可以提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，提高自動(dòng)化控制程度，加快企業(yè)生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的黃金環(huán)境效益。隨著我國(guó)各種技術(shù)的快速發(fā)展，PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，可以全面提高數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用穩(wěn)定性，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工業(yè)的全面發(fā)展。

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