基于PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用思考

張旭

摘要：隨著我國科學技術的不斷發(fā)展進步，為了進一步提高工業(yè)產生的效率和質量，機械技術和電子技術相互融合滲透、共同發(fā)展，形成了機電一體化技術的前身?，F(xiàn)階段，機電一體化技術已經(jīng)廣泛應用于各個行業(yè)和領域。PLC作為機電一體化技術中的重要內容，一直以來都以其獨特的技術優(yōu)勢而被應用到數(shù)控機床中，提高了數(shù)控機床的可操作性，促進了數(shù)控機床智能化程度的提升。本文對PLC技術進行了概述和分析，探討了其在數(shù)控機床中的應用，并分析了其未來的發(fā)展前景。

關鍵詞：PLC;機電一體化;數(shù)控機床

中圖分類號：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0082-02

0? 引言

在機械技術和電子信息技術的快速發(fā)展和研發(fā)人員的不斷探索下，實現(xiàn)了機械技術和電子信息技術的融合發(fā)展，奠定了機電一體化技術發(fā)展的可能性。PLC機電一體化技術作為現(xiàn)代科學技術發(fā)展的產物，已經(jīng)在各個領域得到了有效應用，而在眾多應用領域中，數(shù)控機床便是其中一個典型應用。與此同時，伴隨著PLC機電一體化技術的進一步發(fā)展和完善，未來PLC技術的應用領域和范圍將會進一步的擴展，而在PLC技術的輔助和支撐下，數(shù)控機床的作用和價值也將得到最大化的體現(xiàn)，對未來現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展也將起到積極的作用。

1? 機電一體化和PLC技術概述

機電一體化又稱為機械電子學，其英文表達為Mechatronics，是由機械和電子學兩個英語問單詞組合而成的詞匯。機電一體化的概念最早出現(xiàn)在日本，而后隨著機電一體化技術的研發(fā)和發(fā)展，逐漸被更多的國家和地區(qū)所接受和認可。尤其是伴隨著計算機技術的發(fā)展，機電一體化技術也得到了不斷的完善?，F(xiàn)階段的機電一體化技術，已經(jīng)由發(fā)展之初的機械和電子技術的融合逐漸朝著更加智能化、人性化的方向發(fā)展。

PLC技術的全稱為可編程控制器（Programmable Logic Controller），簡稱為PLC，是以計算機技術為依托的控制設備。PLC技術利用可編程度的存儲器，從而實現(xiàn)邏輯算、順序控制、定時、計數(shù)等功能，從而用于生產過程中的自動控制和監(jiān)控的目的。PLC具有體積小，功能強大的特點，尤為重要的是PLC具有在線修改功能，從而能夠利用電腦和軟件實現(xiàn)對機械設備的控制，同時在線修改功能的存在，使其的靈活性和可靠性提升了。利用電腦實現(xiàn)編程和控制，改變了傳統(tǒng)機械加工過程中工作人員需要全程跟蹤的問題，減輕了工作人員的負擔，為工作人員提供了極大的便利，提高了工作效率的同時，降低了由于人為參與而存在的誤操作性[1]。

PLC機電一體化技術應用范圍廣，可以實現(xiàn)為不同應用領域提供不同的技術類型，極大體現(xiàn)了系統(tǒng)的靈活性和實用性。另外，PLC設備相對較小，操作難度低，對于工作人員的專業(yè)知識和技能要求不高，極大提高了該技術在機械加工領域的普及率。不僅如此，設備安裝方便也是PLC機電一體化設備應用范圍廣的一大原因。與此同時，從運行安全性方面考慮，PLC技術也表現(xiàn)得足夠優(yōu)異，抗干擾性強、運行穩(wěn)定，可以利用計算機執(zhí)行程序不斷對機械設備進行優(yōu)化，從而保證后續(xù)設備使用的穩(wěn)定性。簡而言之，目前來說，PLC機電一體化技術已經(jīng)成為現(xiàn)代機械制造業(yè)必不可少的技術，未來，PLC技術將朝著更加智能化和人性化的方向發(fā)展。

2? PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的作用

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種配備程序控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控機床中配備的控制系統(tǒng)能夠通過邏輯處理的方式進行編碼以及其他指令程序的控制，并實現(xiàn)譯碼的過程，最終將指令以數(shù)字的形式表示，在輸入數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置輸出控制信號，從而實現(xiàn)對機床動作的控制，自動按照圖紙要求將機械零件加工出來。事實上，數(shù)控機床主要的控制對象是軸的運轉，通過對軸的控制從而實現(xiàn)機床的復雜加工程序。而數(shù)控機床的主要運轉方式是要通過預先設定好的邏輯關系來控制軸的運轉，而軸的運轉最終促使電機進行運轉。因此，預先的邏輯關系設定才是控制電機或者說是控制軸運轉的關鍵，而這種邏輯關系正是依靠PLC可編程控制器來實現(xiàn)的。作為一種數(shù)字運算操作系統(tǒng)，PLC的核心是可編程存儲器，依靠系統(tǒng)內容存儲器的記憶功能實現(xiàn)對機床各個元件下發(fā)控制命令，從而實現(xiàn)對機床運轉的控制。

PLC作為可編程控制系統(tǒng)，能夠準確、快速的發(fā)送指令，不僅可以實現(xiàn)弱電控制強電的功能，同時還能具有極強的適應性，能夠應付復雜多變的邏輯變化，從而確保機床運轉的穩(wěn)定性。數(shù)控機床的產生和發(fā)展，從本質上來講，就是為了提高生產力，解放勞動力，降低由于人為操作造成的錯誤，提高生產加工的精度，而這些通過PLC控制系統(tǒng)的引入都可以實現(xiàn)。不僅如此，PLC機電一體化技術經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，尤其是以信息技術的快速發(fā)展為背景下，不僅能夠對數(shù)控機床的加工過程進行控制，而且正朝著更加人性化、智能化和簡易化的方向發(fā)展，對數(shù)控機床信息的輸入、輸出、查詢等功能的現(xiàn)實，進一步提高了數(shù)控機床的可操作性，促進我國機械加工領域的信息化、智能化發(fā)展[2]。

3? PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用

3.1 PLC機電一體化技術在機械設計中的應用

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，對機械加工行業(yè)的效率、精度和質量都提出了更高的要求，因此，對于原有機械設計進行完善和升級是必經(jīng)之路。在PLC機電一體化技術的輔助下，數(shù)控機床的機械設計環(huán)節(jié)無論是功能、質量還是加工精度等方面都有所提升，可以說PLC機電一體化技術的融入，從某種程度上來說改變了原有數(shù)控機床的運行模式。原本的數(shù)控機床都是在開放的模式下運轉，一方面，在開放環(huán)境中，加工過程中很容易造成切削金屬屑的飛濺，對操作工人的人身安全埋下隱患;另一方面，開放環(huán)境中，給工作人員對數(shù)控操作提供了可能性，而這種人工干預很容易產生誤操作的可能。而在PLC機電一體化技術的融入下，實現(xiàn)了數(shù)控機床的半封閉甚至是全封閉機械設計，在這樣的加工環(huán)境下進行的機械加工，不僅保障了操作人員的人身安全，更提高了機械加工的準確率。此外，在PLC機電一體化技術的輔助下，機械構建能夠實現(xiàn)對切削的金屬屑的回收功能，降低了金屬屑對后續(xù)加工造成的影響。另外，PLC機電一體化技術還改善了數(shù)控機床的傳統(tǒng)模式，由原本的統(tǒng)一控制主傳動和進給傳動，逐漸過渡到分別、獨立控制，極大提升了數(shù)控機床的抗干擾能力、運行穩(wěn)定性和效率。

3.2 PLC機電一體化技術在自動控制系統(tǒng)中的應用

數(shù)控機床在實際加工過程中，要根據(jù)加工零件的不同而進行參數(shù)的設置和調整。在傳統(tǒng)加工時期，主要是采用人工操作，因此，加工的精度和質量不得不受到人文和客觀因素的影響，誤操作的可能性也很大。而PLC機電一體化技術能夠實現(xiàn)數(shù)控機床參數(shù)調整的半自動化輸入，精度和準確度較之傳統(tǒng)都有了極大的提升，從而保障了加工零件的精度和質量。在PLC控制系統(tǒng)的輔助下，工作人員只需將指令輸入系統(tǒng)，再由系統(tǒng)傳給單片機，而整個的核對查找指令的過程完全由計算機系統(tǒng)完成，極大減低了人工參與的程度，整個過程不超過5秒鐘，實現(xiàn)了加工效率的提升。因此，在PLC機電一體化技術的輔助下，數(shù)控機床的控制精度和準確性都得到了極大的提升，數(shù)控機床運行的穩(wěn)定性、連續(xù)性、準確性也得了有效保障[3]。

3.3 PLC機電一體化技術在驅動技術的中的應用

數(shù)控機床中配置的執(zhí)行元件和驅動裝置是為了確保各項指令能夠被準確的接收并順利的完成。數(shù)控機床的機械設計中，將數(shù)控裝置與執(zhí)行元件相連，當數(shù)控裝置發(fā)送指令時，執(zhí)行元件能夠在第一時間接收到指令，并且在驅動裝置的控制下進行規(guī)范性的操作，從而使整個加工過程按照預定進行。PLC機電一體化的在數(shù)控機床運行中的作用能夠讓控制過程的精度和效率得到進一步的提升，同時最大化的降低控制過程的復雜度，降低人工操作引起無誤差的可能性。

4? PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用前景分析

從上面的分析可以知道，對于數(shù)控機床未來的發(fā)展來說，PLC機電一體化技術是提高數(shù)控機床控制精度的關鍵技術。而從現(xiàn)階段PLC技術的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢可以預見，未來的PLC機電一體化技術將會與信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、人工智能技術進一步融合發(fā)展，從而實現(xiàn)由PLC機電一體化逐漸過渡到智能一體化發(fā)展階段，實現(xiàn)數(shù)控機床軟、硬件系統(tǒng)、設備共同進步和發(fā)展?，F(xiàn)階段的的數(shù)控機床中，PLC機電一體化技術的應用更多是從技術層面的推動和更新，而未來，PLC控制系統(tǒng)將會從更加注重一體化系統(tǒng)的研發(fā)和發(fā)展，不再僅僅以單個元件為對象考慮控制效率的提升，而是以系統(tǒng)為整體，將各個元件作為系統(tǒng)中的一部分進行優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)各個元件功能的最大化利用，從而形成更加智能化、人性化的PLC控制系統(tǒng)。對于操作人員來說，可以通過參數(shù)的設定讓數(shù)控機床的運轉更加智能化，更加突出人際智能交互的優(yōu)勢，進而促進加工領域的智能化發(fā)展[4]。未來，在PLC控制系統(tǒng)的輔助下，數(shù)控機床的加工的連續(xù)性、安全性、穩(wěn)定性將會得到進一步的提升，資源回收、利用效率的提升，將會極大降低加工成本，操作人員的工作環(huán)境將會更加安全，操作人員的工作內容更多是對智能化設備的操作，而非直接面對操作機床，有效降低人為因素對加工精度產生的影響。更重要的是，加工環(huán)境的改變和改善，降低了制造業(yè)對環(huán)境、生態(tài)產生的破環(huán)和污染，促進了加工領域的綠色、可持續(xù)發(fā)展。

5? 總結與思考

綜上所述，基于PLC的機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用，無論在其設計環(huán)節(jié)還是控制功能方面都具有極強的優(yōu)勢。PLC機電一體化技術融合了信息、機械等方面的技術，實現(xiàn)了對數(shù)控機床的自動控制，提高提升數(shù)控機床的加工精度，使數(shù)控機床的加工運行實現(xiàn)了科學性和有效性，轉變了傳統(tǒng)機械加工時期需要操作人員全程參與加工過程的弊端，降低了人為因素對加工精度產生的不利影響，解放了生產力，提升了數(shù)控機床控制的簡易性，有效提升了加工效率和質量。因此，無論是現(xiàn)在還是未來，加工領域的相關人員都應該進一步加強對PLC機電一體化技術的認識和應用研究，不斷進行技術的創(chuàng)新和改革，讓PLC技術在數(shù)控機床中得到更加深入、科學的利用，充分發(fā)揮技術的優(yōu)勢，提高數(shù)控機床自動化水平，促進我國制造業(yè)信息化、智能化發(fā)展，全面提升加工制造業(yè)經(jīng)濟效率的同時，促進制造業(yè)與生態(tài)、與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]徐釗.PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用探討[J].南方農機，2020，51（20）：155-156.

[2]何健.PLC技術在機電一體化生產系統(tǒng)中的應用[J].黑龍江科學，2019，010（016）：98-99.

[3]羅磊.基于PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用研究[J].智庫時代，2018，160（44）：301-302.

[4]許際鵬.PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的有效應用[J].內燃機與配件，2018（21）：97-98.