四川中车玉柴发动机股份有限公司 641300
摘要：随着我国国力的不断增强，经济的快速发展，在电子和机械技术方面也有了很大的突破，而机电一体化很好的融合了二者的技术。数控机床的应用是最能体现机电一体化技术的，其为工业生产方面的发展做出了巨大的贡献。PLC机电一体化技术在数控机床中的应用在我国各方面建设都有举足轻重的地位，本文对以上内容展开了讨论。
关键词：PLC；机电一体化；数控机床；应用
机电一体化技术近年在我国的发展取得非常大的突破，它很好的融合了电子技术和机械技术。PLC是一种数字运算操作电子系统，在工业生产方面起着很大的作用。将PLC机电一体化技术应用到数控机床里，员工仅仅通过数字设备就可以控制生产程序，这大大的提高了数控机床的能力，促进了国家工业生产的发展。
一、PLC的含义及性能
（一）含义
PLC即可编程逻辑控制器，是一项自动化控制技术，保证了生产中的一些计算、流程、管理方面的有效进行。PLC通过对数控机床的合理操控大大提高了生产效率。通过对PLC技术的使用，提高了工业生产的现代化水平，也增加了生产效益[1]。
（二）性能优点
其一，PLC的通用性和兼容性很强，在使用过程中，只需要在同一台PLC上进行编程就能实现不同的功能。其二，性价比很高，PLC设备所占的体积很小，重量也非常的轻，质量也非常的坚固，且实用性很强。其三，PLC具有很高的稳定性，它非常的抗干扰，对工作的环境适应得很快，而且设计也非常的人性化，方便操控[2]。
二、PLC在数控机床中的应用
数控机床的PLC基本都集成在数控系统之中。就目前而言，市面上占有率最高的西门子和发那科的数控系统，基本都采用自己生产的PLC和输入输出模块，当然，部分厂家为了节约成本或者是提高耐用性也可以应用其他生产厂家的相关模块，但必须在软件中完成相关硬件组态。PLC在数控机床中很好地扮演了一个中间角色，可以简单地把它看成是分析执行机构，它分析数控单元的信号，输出相关的控制信号到机床侧控制相关的执行元件。在维修过程中，搞懂输入输出单元是十分重要的。下面通过公司内部的北京机床厂生产的数控机床，其Z轴液压抱闸来介绍一下PLC是怎样分析操作指令，怎样输出控制液压机构动作。
在数控机床中，通常用I或者X表示输入点，用Q或者Y表叔输出点。首先，通过电气图纸来找到相关的输出点为Q76.5。PLC通过对Q76.5输出24V电压到继电器，继电器控制电磁阀打开相应的油路推动液压缸动作，此时液压抱闸打开。
那么,Q76.5是怎样执行机床操作者的指令的呢？这个时候就要分析PLC程序。西门子的数控机床是集成的西门子自己生产的PLC型号为S7-300，通过西门子通用的编程软件step7就可以打开，在必要的时候还需要安装840d的数控插件toolbox。下面我们用电脑打开相关软件，通过编程电缆上传程序到电脑打开此台机床的PLC程序，找到与Q76.5相关的程序如下：
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其中M001为手动方式，通过输入按钮来直接打开Z轴抱闸， M002为指令输入，通过接口信号DB21.DBX202.0来关闭抱闸，通过接口信号DB21.DBX202.1来松开抱闸。接口信号对应于操作工输入的M指令。在MDI或者AUTO方式下，操作者输入M65并执行程序，此时DB21.DBX202.1变为1，将M41.3置位，然后将Q76.5置位，输出以后控制液压抱闸动作。
通过理清这个Z轴抱闸松开的执行流程，我们清楚了人机交互，怎样把操作者的指令转换成机床侧的执行机构动作。在这里面PLC都扮演了至关重要的角色，几乎所有的数控机床都是按照这个原理来执行的[3]。
三、PLC分布式IO的应用
数控机床发展到今天，已经越来越成熟。当然，还有更多先进技术的应用让机床性能更加稳定，其中分布式IO既减小了布线的麻烦，又因为其卓越的稳定性能得到了用户的好评。
顾名思义，分布是IO即为分布式输入输出单元。在老式的数控机床中，PLC的IO单元一般在机床电气柜里面，很多大型龙门加工中心在横梁上的电气元件都需要通过电缆接入IO单元中，因为采集的信号多，所以需要十多根甚至几十根24芯电缆才能完整地接入IO单元。特别是电缆常年通过拖链频繁移动，极易损坏，故障率高。而分布式IO很好地解决了这一问题。它通过DP通讯线和主机相连接，直接安装在横梁上面采集信号，通过带屏蔽的DP线可以很好地抗干扰。将采集到的横梁上面的电气元件的输入输出信号直接通过通讯线传送到主机，省去了一大把电缆线，对于故障排查也更方便，可以直接在诊断界面观察相关输入输出信号。而在锁定故障范围以后也能通过在分布式IO上测量24V电压来进一步确认故障点。
结束语：综上所述，PLC机电一体化技术很好的结合了电子与机械技术，在数控机床上的应用更是完善了机床的功能。其技术保证了数控机床工作时的稳定性、有序性以及工作效率等。因此，在国家工业生产对数控机床使用时，可以大力应用PLC机电一体化技术，使我国的经济发展更上一层楼。
参考文献：
[1]罗磊.基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用研究[J].智库时代,2018,160(44):301-302.
[2]童群.基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用探讨[J].《中国设备工程》,2018(17):180-181.
[3]宁蒙川,刘晓.基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用[J].电子技术与软件工程,2017(15):134-134.
论文作者:秦琦喜
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6