淺析基于PLC的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

張桐強

【摘要】由于PLC技術(shù)具備的高可靠性、強抗干擾性、適用于惡劣生產(chǎn)環(huán)境等優(yōu)勢，在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。對此，基于PLC技術(shù)提出一數(shù)控機床控制系統(tǒng)，通過對其硬件結(jié)構(gòu)及數(shù)控機床控制數(shù)據(jù)通信接收、基于PLC的控制數(shù)據(jù)映射設(shè)計，最終實現(xiàn)系統(tǒng)對數(shù)控機床控制程序的執(zhí)行。通過對比實驗進一步證明，該系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比誤差率更低，更具有應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】PLC;數(shù)控機床;電氣控制系統(tǒng)

隨著科技的進步，PLC技術(shù)逐漸應(yīng)用在各種機械領(lǐng)域中，PLC是將微機技術(shù)與繼電接觸控制相融合產(chǎn)生的新型技術(shù)，它使微機技術(shù)的優(yōu)點得到了最大化的發(fā)揮，并使繼電接觸控制系統(tǒng)的缺點最小化使相關(guān)的工作人員能更加便捷地工作。PLC技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機床電氣控制中，使得整個電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化，大幅度提高了數(shù)控機床電氣控制的水平，也保證了數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的安全運作，加快了數(shù)控機床電氣行業(yè)的發(fā)展速度。下面將對PLC在數(shù)控機床電氣控制中的作用進行說明，并研究PLC在數(shù)控機床電氣控制方面的具體應(yīng)用。

1、PLC技術(shù)在數(shù)控車床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用需求

1.1操作需求

我們知道，數(shù)控車床的控制目標是按照順序控制功能進行的，主要包括：①主軸啟動、正反轉(zhuǎn)和停止控制;②刀具的換刀動作;③冷卻液開與關(guān);④主軸工件夾緊與松開;⑤潤滑油的啟動和停止。這些都是需要設(shè)計好數(shù)控車床的操作面板按鈕作為前提控制條件的。數(shù)控車床主要需要設(shè)定一定的安全運動范圍，還需要設(shè)計數(shù)控車床行程的開關(guān)安裝范圍以及信號控制的前提條件。再有就是需要設(shè)定主軸旋轉(zhuǎn)速度的大小，這需要旋轉(zhuǎn)編碼器來進行測量，通過負反饋形式來精準控制主軸的轉(zhuǎn)速。以上這些數(shù)控車床的操作需求都是可以通過PLC技術(shù)來啟動數(shù)控車床電氣自動化控制的，例如開關(guān)量的控制、脈沖量的控制、模擬量的控制、運動的控制，以及數(shù)據(jù)采集和信號的控制等。另外，PLC技術(shù)在操作時比較簡單方便，具有可靠的安全性能，同時PLC技術(shù)還可以大大提升機床操作的效率，從而保證順利完成零件加工的目標，滿足數(shù)控車床操作需求的各項功能。

1.2維修需求

數(shù)控車床在運行過程中也會出現(xiàn)各種故障問題，影響了正常的生產(chǎn)，也給日常的維護帶來很多麻煩。PLC技術(shù)在解決機床維修上具有一定的技術(shù)水平，可以通過監(jiān)控處理，當發(fā)現(xiàn)機床出現(xiàn)故障后可以根據(jù)報警信息進行提示，而且PLC功能強大，可以迅速定位發(fā)生故障的點，并展開維修，使車床恢復(fù)正常，從而滿足數(shù)控車床的維修需求。

1.3安全需求

數(shù)控車床PLC技術(shù)具備急停開關(guān)控制技術(shù)，當數(shù)控車床發(fā)生錯誤或者危險時，就可以采用一鍵急停，從而停止機床的運行，這樣就可以保證人員避免受到傷害以及零件的損壞。另外PLC技術(shù)還在X和Z軸的行程中設(shè)置了開關(guān)控制技術(shù)，這樣就可以將刀具的運動范圍控制在合理范圍，避免發(fā)生由于機床撞擊而出現(xiàn)的機床損傷。當然安全問題還需要員工認真負責的態(tài)度，認真細致的檢查工作可以將安全事故率降到最低，從而保證企業(yè)機床、零部件和人員的安全需求。

1.4企業(yè)管理需求

PLC技術(shù)在企業(yè)管理方面也進行了考慮，一方面設(shè)置了故障記錄的時間和類型，企業(yè)生產(chǎn)管理人員可以憑借此推測出機床發(fā)生故障的原因，檢查出是人為故意破壞，還是操作不當造成的，針對出現(xiàn)的問題做出相應(yīng)的解決辦法。當然，如果企業(yè)維修管理人員如果能夠較早發(fā)現(xiàn)問題，就可以及時進行協(xié)作排查，這也是監(jiān)督員工工作效率，便于恢復(fù)生產(chǎn)和企業(yè)管理的有效辦法，企業(yè)在獲得經(jīng)濟效益的同時，也提高了數(shù)控機床管理水平。

2、基于PLC的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1數(shù)控機床控制數(shù)據(jù)通信接收

數(shù)控機床控制數(shù)據(jù)通信接收是系統(tǒng)運行的第一個階段，是通過接口板獲取端口上的控制數(shù)據(jù)信息。由于在系統(tǒng)實際運行中，控制數(shù)據(jù)信息常常會存在無效數(shù)據(jù)。因此，需要利用PLC以掃描的方式，按照控制順序?qū)邮盏降目刂茢?shù)據(jù)進行采集，并將其中有效的控制數(shù)據(jù)填入到存儲器當中，再進入系統(tǒng)的處理階段當中。在進行程序控制執(zhí)行的階段，通過數(shù)控機床控制數(shù)據(jù)通信接收保證當輸入的控制數(shù)據(jù)發(fā)生變化的情況下，存儲器當中已有的控制數(shù)據(jù)不會受到影響發(fā)生改變，控制數(shù)據(jù)的改變只會通過在下一階段中的控制數(shù)據(jù)通信接收改變。

2.2基于PLC的控制數(shù)據(jù)映射

當完成數(shù)控機床控制數(shù)據(jù)通信接收后，再次通過系統(tǒng)的計算機接口實現(xiàn)對控制數(shù)據(jù)的通信，并獲取到2個8位數(shù)的16進制數(shù)，通過對該數(shù)據(jù)進行映射，最終獲取到每個控制點位上的數(shù)值，再用特定的變量對每個點位的數(shù)值進行保存，實現(xiàn)區(qū)域性映射?；赑LC的控制數(shù)據(jù)映射是系統(tǒng)中一項十分重要的環(huán)節(jié)，只有通過這一環(huán)節(jié)才能將用戶輸入的參數(shù)信息轉(zhuǎn)換為具體的功能，從而在系統(tǒng)當中實現(xiàn)對數(shù)控機床的控制。通過本文上述數(shù)據(jù)的采集階段，已經(jīng)將用戶編寫的語言程序轉(zhuǎn)變?yōu)榱讼到y(tǒng)可以運行的數(shù)據(jù)，再利用計算機接口板的端口狀態(tài)對信息進行實時的存儲，并將其輸入到映射區(qū)域當中，通過映射環(huán)節(jié)再將數(shù)據(jù)中原本的語義、詞義等分析出來，從而做出正確的控制。

2.3實現(xiàn)數(shù)控機床控制程序執(zhí)行

為了實現(xiàn)系統(tǒng)對數(shù)控機床控制程序執(zhí)行，首先需要根據(jù)用戶實際輸入的信息，經(jīng)過控制程序執(zhí)行后得到相應(yīng)的預(yù)想結(jié)果。在邏輯構(gòu)造當中，根據(jù)設(shè)備元件的各項信息將保留的輸出控制數(shù)據(jù)的變量與系統(tǒng)中對應(yīng)的位置進行連接，實現(xiàn)設(shè)備元件與系統(tǒng)端口額狀態(tài)數(shù)值的實時連接。

通過編譯環(huán)節(jié)將控制程序差分成多個不同的單元，再將其分別進行轉(zhuǎn)換。在每個邏輯當中都分別對應(yīng)一個數(shù)據(jù)機床上的設(shè)備元件，節(jié)點位置表示各個控制邏輯與邏輯功能的節(jié)點。再對邏輯進行運算，并在運算的過程中，系統(tǒng)開始對各個控制命令進行邏輯運算，并將運算結(jié)果輸出到映射區(qū)域。最終通過映射區(qū)域輸出的結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的控制程序，實現(xiàn)對數(shù)控機床的控制。

結(jié)語：

PLC具有不同種類的應(yīng)用形式，使得數(shù)控機床的信息交流更加快捷，讓電氣控制的控制范圍更大。希望本文對相關(guān)的機械生產(chǎn)和加工企業(yè)實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)有所裨益，讓機械行業(yè)實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定地革新。

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