基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制分析

陳永志

中安重工自動化裝備有限公司

基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制分析

陳永志

中安重工自動化裝備有限公司

本文概述了數(shù)控機(jī)床的內(nèi)涵，介紹了 PLC 的工作過程及數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成，對數(shù)控機(jī)床電氣控制中PLC的作用與應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供參考。

數(shù)控機(jī)床；PLC ；電氣控制

前言

數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的自動化機(jī)床，具有典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用是機(jī)床發(fā)展的必然趨勢，既能提高機(jī)床的自動化水平，又能提高機(jī)床的加工精度和可操控性。

1 數(shù)控機(jī)床概述

機(jī)械裝置、上下位機(jī)軟件和硬件電路是數(shù)控機(jī)床最重要的構(gòu)成部分。數(shù)控裝置是機(jī)床的核心，數(shù)控機(jī)床的核心算法及刀具曲線的生成都由數(shù)控裝置來完成。一般來說，PLC數(shù)控機(jī)床被劃分為兩種：第一種是內(nèi)置型的PLC，這種設(shè)備能完善的體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的控制流程；第二種是獨(dú)立的PLC，這種設(shè)備對軟件和硬件兩者來說都很完備，并且，在數(shù)控機(jī)床和控制領(lǐng)域都有較突出的表現(xiàn)，所以，第二種設(shè)備在控制過程應(yīng)用更為廣泛。

2 PLC 的工作過程

首先，PLC 運(yùn)作的第一步是收集和輸入初始數(shù)據(jù)。通過控制系統(tǒng)的軟件程序的操作和控制，將預(yù)先編輯好的指令對輸入?yún)^(qū)域進(jìn)行掃描，從而達(dá)到分析和判斷輸入?yún)^(qū)域所處的運(yùn)行狀態(tài)是否正常的目的。第二步是關(guān)于程序?qū)μ囟üδ艿奶幚?。在遵循用戶控制系統(tǒng)中原始設(shè)定的程序指令的前提下，依據(jù)預(yù)先規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行全面掃描，同時還要根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行的具體狀態(tài)以及指令要求等情況，作出實(shí)時的分析或者邏輯性運(yùn)算處理。最后一步則是要控制響應(yīng)過程，將收集執(zhí)行程序的分析結(jié)果以及邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到系統(tǒng)控制的主機(jī)上面，再由主機(jī)向全部輸出點(diǎn)發(fā)出響應(yīng)信號，進(jìn)而完成控制相關(guān)設(shè)備的任務(wù)。以上三個步驟每重新開始一遍，就預(yù)示著一個新的工作周期的開始和結(jié)束，PLC 在具體應(yīng)用的過程中，除此之外，一般還需要配合很多設(shè)備的無數(shù)過程的工作。

3 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

3.1 電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成

電氣控制系統(tǒng)由工控機(jī)、SIMOTION、電動機(jī)模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺和傳感器等幾大主要的模塊構(gòu)成。

(1)電源模塊。電源模塊在應(yīng)用中要采用直流電，所以在運(yùn)用中，變頻器是將交流電變化為直流電的部分，而逆變器是把直流電變化成一定頻率的交流電。這就形成了可調(diào)電源模塊和不可調(diào)電源模塊這兩種模塊。但是，在不可調(diào)電源模塊應(yīng)用時，因?yàn)橹豢商峁┕潭ㄖ绷麟妷簲?shù)值，所以不能與SIMOTIO的功能結(jié)合。

(2)電動機(jī)模塊。電動機(jī)模塊被視為電氣控制程序中的主要組成部分，而將直流電逆變?yōu)樘囟l率的交流電是該模塊的主要工作。電動機(jī)模塊劃分為裝柜型和書本型兩大類型。

(3)西門子SIMOTION運(yùn)動控制系統(tǒng)。SIMOTION是電氣控制系統(tǒng)中的重要核心，它在系統(tǒng)運(yùn)行中對系統(tǒng)可靠性及實(shí)時性都起著決定性作用， 所以， 要充分的重視SIMOTION 運(yùn)動控制系統(tǒng)。SIMOTION系統(tǒng)能完成復(fù)雜的運(yùn)動控制任務(wù)，更能完成邏輯控制和工藝控制，為生產(chǎn)機(jī)械提供完整的解決方案。

3.2 電氣控制系統(tǒng)的硬件組成

(1)機(jī)械手自動換刀。在生產(chǎn)過程中，應(yīng)用機(jī)械手自動換刀能夠極大地提供數(shù)控機(jī)床的工作效率。它的工作原理就是通過電動閥的開閉控制機(jī)械手和刀具，實(shí)現(xiàn)夾緊或者松夾功能，最終完成自動換刀的過程。

(2)斷刀檢測系統(tǒng)。刀具磨損是生產(chǎn)加工過程中不可避免的一個問題，長時間的負(fù)荷生產(chǎn)必然加速其磨損，甚至當(dāng)情節(jié)比較嚴(yán)重時，刀具也會出現(xiàn)斷裂的情況，極大地制約了生產(chǎn)效率。因此，必須要及時檢查刀具的使用情況。其能及時檢測到刀具的磨損情況，并將信息反饋給機(jī)床，指導(dǎo)其進(jìn)行自動換刀動作，保證生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。

(3)深度檢測。深度檢測是進(jìn)行換刀過程中必不可少的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，必須要通過一些專用的深度檢測工具進(jìn)一步對人工對刀或者是位于主軸夾緊位置的機(jī)械手做出判斷，最終保證后續(xù)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。

3.3 PLC數(shù)控機(jī)床電氣控制方式

對于數(shù)控機(jī)床來說，其電氣控制方式直接影響到電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，決定其是否安全可靠，能否穩(wěn)定運(yùn)行。所以，將重點(diǎn)放在對PLC數(shù)控機(jī)床的電氣控制方式方面具有重要的意義。但是，在實(shí)際工作中，很多電氣工人對傳感器信號的傳遞過程存在一定的錯誤理解，傳感器信號應(yīng)反饋至西門子通訊模塊ET200，然后再進(jìn)一步傳達(dá)到SIMOTl0N中對相應(yīng)信號做出處理，最終傳至電氣控制系統(tǒng)中。

4 基于PLC 的數(shù)控機(jī)床電氣控制

4.1 PLC 在即時反饋中的作用

PLC 在通過自動化實(shí)施電氣控制設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時，便對設(shè)備擁有了掌握和反饋信息的作用，操作員既可以通過全面掌握和控制工作中設(shè)備的運(yùn)行情況，也可通過查看PLC 的反饋信息，從而對設(shè)備的異常情況(故障部位或者種類等)有一個及時和詳細(xì)的認(rèn)知，從而及時作出補(bǔ)救措施，從而簡便操作員實(shí)施分析故障與處理的工作。

4.2 PLC 在分散控制體系中的應(yīng)用

制定分散控制體系的目的便在于確保PLC 可以提高對于生產(chǎn)設(shè)備掌控的有效性。相較于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式而言，生產(chǎn)線的存在可以更進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，但缺點(diǎn)就是控制生產(chǎn)線的設(shè)備即將成為一個棘手的問題，而PLC 的應(yīng)用便可以是這一問題迎刃而解，PLC的分散控制體系可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線上每一臺設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立的監(jiān)控和控制，之后再由負(fù)責(zé)控制他們的PLC 裝置進(jìn)行信息的交流和傳遞操作，由總機(jī)分析相關(guān)信息，是的社工產(chǎn)線兼具整體和分散的單元雙重身份，提高了生產(chǎn)精度以及設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.3 PLC 在自動控制中的作用

操作人員可以通過編寫程序的方式，將大量的數(shù)據(jù)和程序編入到PLC 技術(shù)的中樞芯片里，這樣機(jī)床電氣設(shè)備就可以在這些數(shù)據(jù)和編程甚至是制定的程序的控制下工作，并完美的實(shí)現(xiàn)遇到特殊情況自動啟動故障解決及反饋系統(tǒng)。

4.4 PLC 在數(shù)字操控的應(yīng)用

通常數(shù)字操控的指令形式包括簡單的數(shù)控操作以及復(fù)雜的程序式操作。負(fù)責(zé)機(jī)床電氣控制的操作員可以通過PLC 設(shè)備向電氣控制設(shè)備發(fā)送指令遠(yuǎn)程控制電氣設(shè)備，電氣設(shè)備在接收到收入指令后將立刻進(jìn)入作業(yè)狀態(tài)。

5 結(jié)束語

綜上所述，電氣控制在基于PLC的數(shù)控機(jī)床中發(fā)揮著重要的作用，推動了生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。新時期，必須要要借助科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，不斷提高數(shù)控機(jī)床的精密性，促使數(shù)控技術(shù)上升到一個新的階段。

[1]張佳.探討 PLC 在機(jī)床電氣控制中的應(yīng)用[J].電氣工程，2016(08)：218.

[2]陸微，李愛淑.基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014，(28)：72.