基于PLC的数控机床电气控制系统研究

基于 PLC的数控机床电气控制系统研究

李浩

重庆园业智慧能源有限公司 重庆市 408400

摘要：在现代社会的发展过程中，工业的进程已经越来越快速，数控机床电气控制系统本身体现出了重要的价值，在此基础上需要深入地分析怎样采取PLC技术，使数控机床电气控制效果得到相应的体现，完善数控机床电气综合模式，促进数控机床电气控制系统的稳定发展，使各个方面的工作效率能够得到提高。

关键词：PLC技术；数据机床；电气控制系统

引言：

数控机床电气控制系统在具体的运用以及发展过程中，通过合理运用PLC技术，可以实现对传统控制系统在使用过程中各类限制的突破，提升实际的工作效果，降低传统工作模式的局限性带来的不利影响，使整个工作流程可以更加顺利的进行，整体提升数控机床电气系统的运行效率，为加工产品的精准性和质量提供有效的保障。与此同时能够使整个系统的运行效果更加稳定，快速达到预期的目标。通过本文对于PLC数控机床电气控制系统的分析，有利于提高整体的系统效果，使相关工作能够实现更加稳定地开展。

1 PLC概述

PLC的全称是可编程逻辑控制器，它是一种可编程的存储器，主要由CPU、电源、输入单元、输出单元和存储器五个部分构成。使用者能够通过编程、导入数据和执行等环节，按照自身的需求让PLC实施逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，从而完成各种材料的加工任务。其中，CPU是可编程逻辑控制器的核心，主要内容是负责逻辑计算，相当于人体的大脑。而存储器负责储存可编程逻辑控制器的各项数据，具有数据库的特征。输入单元具有信号接收功能，能够将采集到的各项数据完整传输至CPU，以便开展实时的管理控制工作。输出单元与输入单元的功能恰恰相反，它通常是将来自CPU的指令传递到各个系统中，使数控机床按照PLC预先设计的程序予以执行，从而满足材料加工的各项需求。由于PLC的基础构成语言较为简单，且该控制器本身编程灵活，所以PLC在企业生产中具有极强的适用性。将PLC应用于数控机床中，可以根据企业产品生产的具体需求，结合PLC的编程规则，实现数控机床的个性化运行，使材料加工的精度和速度均出现质的提升，从而有效推动企业的快速发展^[2]。而且，PLC的抗干扰能力较强，能够在使用者运行程序后，稳定有序地完成各项材料的加工任务，令数控机床使用过程中的风险系数大幅度降低，避免故障问题和人员伤亡的情况出现，促进了现代企业的快速有序发展。

2数控机床电气控制系统的结构

2.1基础结构

数控机床通常由基本结构和特殊结构两部分构成。基础结构包括机床主体、电气控制单元和电气控制系统执行部分，主要起到加工原材料的作用。机床本体是数控机床加工运动的实际机械部件，对材料加工的整体质量有着密不可分的联系。而电气控制单位能够控制机床本体的运行操作，可以根据企业的生产需求，适当调节机床本体的运动方向、运动方式和加工工艺等内容，从而完成一系列的精密加工任务[3]。电气控制单元主要由电源、电机和PLC三部分构成。电源是电气控制系统正常运行的基础，能够充分满足控制管理机床时的电力需求，确保材料加工任务的顺利进行。而电机主要起到了转换电流的作用，通过电机可以将直流电转换成交流电，使机床的运行效率得到显著增强，进而令材料加工速度大幅度提升。而PLC作为电气控制系统的核心，对机床的运行起着总体的协调作用，通过向执行部分下达各项指令，使数控机床按照使用者的意愿顺利运行，完成原材料的加工制造工作^[4]。执行部分则是按照电气控制系统的各项指令，对刀具角度、推进距离和运行速度等加工参数予以调节，使材料加工的整体质量得到精准控制。

2.2特殊结构

在使用数控机床加工材料的过程中，常常会因工作人员疏忽、操作不规范或数值设置错误等原因，造成现场突发事故的发生，其不仅会对材料加工质量，造成一定程度的影响，还极容易对工作人员造成损伤，令工作人员的生命安全受到严重威胁。而数控机床中的特殊结构，恰恰是为了预防和控制突发事故专门设置的按钮开关。特殊结构包括紧急按钮和超程限位两个部分，若在材料加工过程中出现突发情况，操作人员可以及时按下紧急按钮，使数控机床内部的接触点自动断开，从而达到切断电源的效果^[1]。而且，按下紧急按钮的同时，输入单元会将报警信号传输至PLC的CPU。待CPU接收到报警信号后，会按照预定程序的设计内容，经输出单元向各个系统发出停止运行的操作指令，使突发情况得到有效控制。在系统停止工作后，也会使相应的程序完成复位操作，确保后续操作的顺利进行。超程限位开关和紧急按钮的作用相类似，也是在工作人员按下开关以后，使数控机床的正常运行即刻停止，将突发事件造成的影响降至最低。紧急按钮和超程限位的应用，在提升数控机床操作安全性方面发挥了良好的作用。

3基于PLC数控机床电气控制系统的运作控制分析

3.1对于高速主轴的合理性应用分析

机床主轴设备的运行环节需要通过运作效率更高的PCB钻孔主轴系统来实现，在实际的运行过程中，通过全流道冷却系统的应用会产生更高的运行精确度需求和寿命以及稳定性，因此属于一种全功能的PCB钻孔主轴模式，针对刀具的处理方式与冷却系统有着较大的不同，两者针对的对象就有很大的差别，前者更多的需要加紧的方式，而后者的处理则需要更好地体现出水循环系统的作用，为了降低整体控制系统运行过程中受到的不利影响，冷却系统的用水类型要尽量避开去离子水。同时，高速主轴的运行需要实现合理保护目标，主要通过NTC的温度控制系统来更好地满足当前系统的运行管理要求。

3.2对于数控机床的故障分析

数控机床在具体使用过程中需要使操作人员以及加工人员明确自身的重要价值以及操作的合理性，确保操作方式的有效开展，防止他们受到伤害，针对出现的数控机床故障问题，需要对其进行及时的处理。一般来说，数控机床的运行中可以断开急停按钮，使它处于一个闭合的状态，按下急停按钮之后，触电就会自动断开，这样的系统能够存在继电器中断的情况，就可以将移动装置动力电源断开。通过PLC中间继电器连接以后，能够将信号发送到系统中，达到急停报警的目标。

3.3对于变频器设备的控制分析

数控机床在实际运行过程中往往对主轴的实际速度有着更高的要求，因此，主轴设备的管理和控制是影响实际工作效率的重要因素，对于变频器的选择通常需要运行速度较高的类型。变频器设备应用环节需要尽可能满足高速运作主轴的频率，同时也应当了解在运动控制机理方面的变频器通信端口可能还存在一些其他设备的运作系统等方面的连接，因此会对变频器产生更高的要求，需要采取适当的模拟量控制方法对其进行有效的处理，使变频器设备的整体运作质量得到相应的保障^[4]。

3.4.CB数控机床电气控制分析

为了保障各种数控工作能够顺利的开展，体现出数控工件的准确性，需要合理地使用变频器设备以及电机设备或者光栅尺设备，形成全闭环的控制模式。与此同时，在实际的工作中来提高整体的生产工作效率，确保数控机床能够展现出更加完整的工件自动化处理功能，达到断刀检测的工作效果。与此同时，在实现通信检测的环节，自动化的建设效果也能够实现自动化通信连接的目的，使刀位的检测功能得到进一步的保障，确保机床的监控能够达到自动化的要求。

结束语

近些年来，我国在工业生产的环境方面已经体现出了更高的效率以及更大的经济价值，在这个过程中应用了一些先进的技术。工业生产的环节，数控技术本身的存在以及应用会造成极大的影响，其中的PLC技术应用价值越来越明显，应用的效果也越来越丰富，但是在PLC技术的实际应用环节仍然体现出一些不足之处，需要设计一整套更加完善的电气控制系统，使其能够和数控机床方面的实际需求相匹配，体现出更高的价值，并且能够对不同部分的选型进行综合性的考虑和分析，最终能够使基于PLC的数控机床电气控制系统价值得到相应的体现。

参考文献：

[1]郭曙晖,宣蕊青,基于PLC和自诊断技术的数控机床故障诊断探究[J].电子世界,2018:187-188.

[2]沈哲.基于PLC的数控机床电气自动化控制系统功能及设计[J].报刊荟萃:下,2018:117-118.

[3]李永松,张勇明,基于PLC技术的数控车床控制系统应用[J].电子技术与软件工程,2019:140-142.

[4]郭曙晖,宣蕊青.基于PLC和自诊断技术的数控机床故障诊断探究[J].电子世界,2018.