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摘要:本文对PLC技术进行分析，使PLC技术能够和电气控制系统相互结合，从而设计基于PLC技术的电气控制系统。确定电气控制系统优化设计的总体方案，计算并且确定电气部件的参数，实现电气设备的信号选择。之后重点设计PLC模块，详细介绍了电气的原理及工作流程，最后探讨基于PLC技术的电气控制系统，并且对其进行设计。
关键词:PLC技术;电气控制;系统优化
随着社会经济的不断发展，工业制造是一个尤为重要的基石，也是人类不断发展及进步的动力。工业制造行业的水平是国家工业发展衡量的标志。比如传统的机电工业制造业，在新社会中就在不断的创新和改革。现代科技在社会中的广泛应用，为制造行业带来了一定的影响，比如计算机、微电子及信息等。传统的加工设备已经无法满足零件的高效率及高质量的加工需求。那么为了能够有效解决此问题，数控机床就油然而生，其具有高效率及高精度的需求。数控机床电子控制的好坏对控制系统的性能有着深刻的影响，电子控制系统主要包括主轴控制系统、机床供配电系统、冷却油泵控制系统及进给轴控制系统等，在电气控制系统中融入PLC技术，能够有效优化及改进电气开关量。
1基于PLC技术的电气控制系统优化
图1为电气控制系统优化方案的设计原理，其主要包括电动机、光栅尺及变频器组成，在电气控制系统中，其主要优点就是具有较高的控制进度，电气控制系统主要包括电源模块、工控机、电动机模块及传感器[1]。电源模块主要包括两种，分别为可调及不可调。可调电源模块主要是根据参数将转化的直流电稳定作为预定可变值，其能够与SIM进行通信;不可调电源模块只能够将某个固定直流电压进行输出，不能够矛SIM进行通信。在电气控制系统中，SIM运动控制器是尤为重要的部分，其可靠性及运行的速度对电气控制系统产生了一定的影响[2]。
图1电气控制系统优化方案的设计原理
2基于PLC技术的电气控制系统的优化设计
2.1主轴电机的设计
主轴电机的控制需求主要包括平稳的主轴转速、较快的加减速相应、较强的过载能力及较大的低速扭力。
2.1.1主轴的异常保护
如果系统一直为超负荷的工作，那么系统中的电机就会过载及过热，加入数控铣床的温度为110℃，那么在超过此信号之后，就会对系统输出过热信号，系统就会自动报警。如果出现其他的异常情况，比如电机内部出现细微功能异常、功率失常等，变频器的检测就会通过报警信号传送到CNC系统中，从而显示各种报警。如果出现突然断联，干扰过大等，那么电气系统就会自动解决[3]。
2.1.2主轴参数的设计
表1主轴参数的设计
2.2进给轴的设计
假如数控机床为半线规类型，使用线规进给轴和机械自身的接触面、阻力及摩擦力都较小，并且负载较强，一般都是在轻载切削中应用。使用硬轨方式的摩擦力、阻力较大，并且负载能力较强，一般使用在模具产品的加工过程中。
精度的需求:定位±0.001mm;重复定位±0.005mm;稳定性的需求:振动较小，并且抗干扰能力较强;
快速的需求:具有良好的加减速，顺畅的三轴联动及跟随性。
XY轴的伺服电机相同，参数主要包括:1.8kw额定功率;500n/m额定扭矩;3A额定电流;220v额定电压;
Z轴为硬件导轨，参数主要包括:2.9kw额定功率;5A额定电流;1500ＲP额定转速;300ＲPM最大转速。
2.3电机伺服的参数设计
表2为电机伺服的参数设计
2.4PLC模块设计
2.4.1PLC的外部接线设计
系统辅助电气控制系统具备两个输入及警报输出，冷却系统也包括两个输入及警报输出，自动对刀包括六个输入及警报输出，换刀系统包括五个输入及输入，在选择PLC的时候，要考虑有一定的余量，本文使用汇川2415MP型号PLC，其IO分布见表3:
表3PLC外部IO点分布
2.4.2控制系统设计
润滑及冷却系统的设计及保养能够有效提高机床的加工精度，延长机床的使用寿命[4]。但是在其在电气控制方面存在一系列的问题:首先，系统的工作状态为监控;其次，系统的循环及补给时间过于单一，容易浪费。所以就要对润滑及冷却系统进行优化设计，从而能够实时的对系统工作状态进行监控，并且控制机床的供油量。图2为润滑冷却的PLC设计流程图，在系统准备好之后，CNC就会发出信号，润滑系统开始工作。
图2 润滑冷却的PLC设计流程图
2.4.3系统开关及停止系统的设计
常开开关为系统的总开关，在按下常开开关的时候，中间继电器就会通，系统的整个电源都会连通，并且通过开关电源朝着弱电系统进行供电，从而使系统能够正常的运行[5]。常闭开关为系统的停止按钮，在按下常闭开关的时候，中间继电器就会没电，并且主轴及进给轴系统电能就会切断供应，从而主轴及进给的转动就会停止，在排除故障之后，拔插常闭开关，主轴及进给轴就会通电，系统就会继续运行[6]。因为中间继电器RA11的通电闭合，信号灯的红灯就会常亮，从而出现警报声，提示相关人员能够及时纠正错误。在排除故障之后，根据相关的操作系统重新启动。
3结束语
本文的主要工作是根据电气控制系统进行的，其最终目的是对电气控制系统进行优化。由于数控机床是不断发展的，从而使电气控制系统而在不断的完善，其能够提高数控机床的灵活性及稳定性，有效实现了数控机床的自动化。
参考文献:
[1]袁传信.PLC自动化控制系统优化设计探究[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2015，(01):58－59.
[2]王乐.基于组态软件和PLC的物流输送系统监控探讨[J].自动化与仪器仪表，2015，(07):124－125.
[3]翟文权.基于PLC和运动控制器的电气自动化实验平台的设计[J].自动化与仪器仪表，2015，(12):28－29.
[4]朱明伟.PLC自动化控制系统优化设计探究[J].信息通信，2016，(09):280－281.
[5]刘晓云.基于PLC的机器人电气控制系统的设计[J].电子技术与软件工程，2016，(22):137.
[6]周克良，曹茂虎，聂磊.基于PLC的轿车机舱焊接电气控制系统设计[J].江西理工大学学报，2014，(05):51－55.
论文作者:彭刚毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/19
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