基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)研究

趙魯諾 李勝杰 李逸 曲百威

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)行業(yè)發(fā)展水平的提高，而現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床占據(jù)了較大的比重，它能夠更加高效的制造一些復(fù)雜與精密的機(jī)械零部件，不過(guò)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行離不開(kāi)電氣控制系統(tǒng)的輔助，在當(dāng)前時(shí)期工業(yè)企業(yè)所使用的數(shù)控機(jī)床中，大多采用了基于PLC電氣控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床來(lái)進(jìn)行日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。下面就對(duì)這些基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究分析，確保相關(guān)企業(yè)在日后的工作過(guò)程中能夠更加高效的進(jìn)行生產(chǎn)，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)工業(yè)行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機(jī)床；電氣控制

1 數(shù)控機(jī)床的具體概念與結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)控機(jī)床的概念

數(shù)控機(jī)床全稱為數(shù)字控制機(jī)床，本質(zhì)上主要是通過(guò)程序來(lái)對(duì)機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化的控制，同時(shí)利用代碼化的數(shù)據(jù)進(jìn)行表現(xiàn)出來(lái)，之后再將信息輸入至數(shù)控機(jī)床的控制裝置中，經(jīng)過(guò)部分特定的運(yùn)算處理來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行進(jìn)行控制；數(shù)控機(jī)床能夠極為高效的加工制造復(fù)雜、精密、大量多樣等類型的機(jī)械零件，它能夠在很大程度上加強(qiáng)機(jī)械生產(chǎn)加工的效率與質(zhì)量，并以此來(lái)強(qiáng)化相關(guān)工業(yè)制造企業(yè)的生產(chǎn)水平與效率，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的發(fā)展[1]。

1.2 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)

通常情況下，工業(yè)制造行業(yè)中所使用的數(shù)控機(jī)床大多由數(shù)控裝置、承載加工的裝置、機(jī)床主體以及伺服驅(qū)動(dòng)裝置與部分輔助裝置所組成；而數(shù)控裝置主要是對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行一定的控制，因此，該裝置在數(shù)控機(jī)床的組成部分中占據(jù)了極為重要關(guān)鍵的位置。此外，由于我國(guó)科技水平的不斷提高，基于PLC的數(shù)控機(jī)床逐漸的成為了數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域中的主流，而由于PLC的裝置存在一定的差異，導(dǎo)致PLC數(shù)控機(jī)床也存在部分差異，大致可以分為以下幾類，分別是：1.獨(dú)立于CNC裝置的PLC數(shù)控機(jī)床。該類機(jī)床由于具備相對(duì)完整的硬件或軟件功能，能夠更加高效的實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的工作需要，因此，得到了行業(yè)內(nèi)更多的企業(yè)所引用。2.內(nèi)裝型的PLC數(shù)控機(jī)床。這種機(jī)床在本質(zhì)上還屬于CNC裝置，它主要是以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制為主要功能，導(dǎo)致相比較獨(dú)立于CNC裝置的PLC數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍，該類機(jī)床存在一定不足。

2 PLC的概念原理與特點(diǎn)

2.1 PLC的工作原理

所謂的PLC在本質(zhì)上是指一種可編程的存儲(chǔ)器，通常情況下，PLC主要遵循循環(huán)掃描的工作原理對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的控制，而基于PLC的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中大多需要經(jīng)過(guò)三個(gè)工作階段，又被稱之為一個(gè)完整的掃描周期，分別是：輸入采樣，執(zhí)行程序以及輸出刷新。

2.2 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

相比較于傳統(tǒng)中的電氣控制技術(shù)，當(dāng)前的PLC技術(shù)主要具有以下特點(diǎn)，分別是：

1.反應(yīng)速度快。由于PLC技術(shù)在本質(zhì)上是對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行綜合性的控制，因此，PLC技術(shù)能夠更加高效的實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床內(nèi)部邏輯的控制，同時(shí)，PLC技術(shù)還在另一方面具有相當(dāng)快且高效的反應(yīng)速度與準(zhǔn)確性，能夠在很大程度上降低觸點(diǎn)抖動(dòng)與拉弧等現(xiàn)象的出現(xiàn)[2]。

2.穩(wěn)定性較強(qiáng)。通常情況下，PLC數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)在采用為電子信息技術(shù)的同時(shí)，還會(huì)使用部分自檢與監(jiān)控的系統(tǒng)，以此來(lái)確保機(jī)床內(nèi)部電路出現(xiàn)某種問(wèn)題或者在輸入或輸出數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)某種問(wèn)題時(shí)，能夠及時(shí)的進(jìn)行發(fā)現(xiàn)并解決，進(jìn)而確保數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.定位精度較高。當(dāng)前時(shí)期，在PLC數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)中，除了應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與系統(tǒng)之外，還需要加強(qiáng)部分具有強(qiáng)穩(wěn)定性半導(dǎo)體電路的運(yùn)用，以此來(lái)強(qiáng)化PLC電氣控制系統(tǒng)的定時(shí)精度；同時(shí)還可以促使相關(guān)的工作人員根據(jù)實(shí)際的工作情況來(lái)對(duì)機(jī)床運(yùn)行的時(shí)間定值進(jìn)行一定程度的更改，進(jìn)一步的加強(qiáng)機(jī)床數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程的準(zhǔn)確性。

4.操作較為便利。由于PLC技術(shù)主要是通過(guò)數(shù)據(jù)程序的狀態(tài)存儲(chǔ)于機(jī)床的控制裝置中，不需要另外連接到機(jī)床的外部設(shè)備，由此就大大降低了機(jī)床正常運(yùn)行時(shí)的干擾因素，強(qiáng)化機(jī)床對(duì)實(shí)際操作人員輸入的指令進(jìn)行更為精準(zhǔn)的識(shí)別與反應(yīng)，進(jìn)而確保更為便利的進(jìn)行PLC數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)操作。

3 基于PLC數(shù)控機(jī)床電氣控制的設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)研究表明，CPU在PLC技術(shù)中占據(jù)了極為重要關(guān)鍵的位置，而PLC技術(shù)主要就是強(qiáng)化機(jī)床的電氣控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及計(jì)算機(jī)編程等系統(tǒng)與技術(shù)的能力，同時(shí)還可以加強(qiáng)PLC技術(shù)的通用性與抗干擾能力；此外，由于PLC技術(shù)主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的程序進(jìn)行循環(huán)式的掃描，之后將數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行采集輸入與分析，最終將程序運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行輸出。

3.1 數(shù)控機(jī)床的功效與作用

通常情況下，工業(yè)制造行業(yè)內(nèi)的企業(yè)所使用的數(shù)控機(jī)床存在X、Y、Z三類的軸，而在實(shí)際的操作過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床大多可以實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)或各軸之間獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。因此，為了能夠滿足對(duì)數(shù)控車床實(shí)現(xiàn)全閉合環(huán)的控制，相關(guān)的操作人員可以在一定程度上根據(jù)X軸與Y軸的工作軌跡來(lái)確定數(shù)控機(jī)床操作臺(tái)的位置，并以此來(lái)加強(qiáng)車床加工精度的提高。同時(shí)，還需要相關(guān)的單位為車床的主軸配備部分專用的刀庫(kù)與機(jī)械換刀手，以此來(lái)加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中換刀的效率，進(jìn)而提高數(shù)控機(jī)床操作加工的質(zhì)量。

3.2 數(shù)控機(jī)床電氣控制的方式

由于PLC數(shù)控幾串的電氣控制能夠在很大程度上影響數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)的質(zhì)量，因此就需要相關(guān)的工作人員在實(shí)際的操作過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制方式的分析。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工機(jī)械零件的生產(chǎn)條件進(jìn)行分析、能夠更加充分的強(qiáng)化操作人員對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)實(shí)際功效的了解，促使操作人員更加充分的結(jié)合電氣控制方式的特點(diǎn)來(lái)編輯數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行程序，進(jìn)而加強(qiáng)當(dāng)前工業(yè)行業(yè)內(nèi)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性與便捷性，并推動(dòng)我國(guó)工業(yè)行業(yè)得到進(jìn)一步的發(fā)展[3]。

4 總結(jié)

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)行業(yè)發(fā)展水平的提高，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)行業(yè)內(nèi)得到了更為廣泛的使用，同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)也隨著數(shù)控機(jī)床使用范圍的擴(kuò)大而得到了更加廣泛的運(yùn)用，同時(shí)由于PLC電氣控制能夠在很大程度上強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床的工作水平與效率。因此，就需要相關(guān)的工作人員在日后的工作過(guò)程中不斷地加強(qiáng)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究力度，以此來(lái)加強(qiáng)PLC電氣控制系統(tǒng)的完善，進(jìn)而促進(jìn)數(shù)控機(jī)床電氣控制水平的提高，并推動(dòng)我國(guó)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王得宏.PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].世界有色金屬，2018（19）：182-183.

[2]楊海燕.數(shù)控機(jī)床電氣控制技術(shù)及設(shè)計(jì)方法探析[J].現(xiàn)代鹽化工，2018，45（04）：76-77.

[3]辛忠權(quán)，陳文利.PLC在數(shù)控機(jī)床電氣控制方面的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，15（09）：3+6.