摘要：科学技术的不断进步，推动了工业制造业的技术革新。传统的机床控制模式也逐渐被计算机数字化程序控制所替代，这不仅提高了工业生产效率，节约了劳动力，而且控制技术更为精确完善，体现出了很大的技术优势。PLC控制技术，即可编辑逻辑控制器，系统比较稳定，无需传统控制技术需要的零部件更换，只需要改变相关的参数，就可以实现不同的工艺改变，一套设备，可以实现对多个生产环节的控制，节约了大量的人力物力，提高了生产效率，对于增强企业核心竞争力，降低产品生产成本，有着重要的作用。
关键词：PLC；数控机床；电气控制系统
1 PLC概述及作用
1.1 PLC概述
PLC即可编程控制器件，它以可编程存储器为依托，借助存储器，实施逻辑运算、顺序控制、定时等相关指令。而各机械自动化控制则通过数字实现。PLC作为一种计算机设备，主应用界面是工业控制。主要结构包含电源、CPU、存储器、输入输出、功能模块。其语言简明，编程和应用极为简便。同时，它具备完整的硬件设施，适用性强，用户能够以此为基础，对系统进行灵活配置，使其功能和规模各异。其以软件对中间及时间继电器进行替代，仅包含少量硬件元件，可靠性高。该背景下，集成电路技术应用比较多，通过微处理器，抵抗各类干扰。
1.2 PLC在数控机床电气控制系统中的作用
数控机床具备自动化特征，内置程序控制系统，在工业加工中应用普遍。其本质是设备产品，有助于加生产效率提升及企业经济效益实现。数控机床控制系统为数控机床提供运行依托，能够对具有控制编码或气体符号指令规定的程序进行逻辑处理，在数控装置中，以代码形式输入和呈现，实现机床动作控制，并听从指令，执行相关操作。但是，当前技术的变革和加工规模的扩大，使该系统在运行中受到诸多桎梏，稳定性难以保障，运行效率难以保障，且易发生安全事故，出现人员伤亡或财产损失。
数控机床运行效率与其性能具备直接相关性。因而，需加大该系统研究力度。作为可编程控制器件，PLC核心是微处理器，将其应用于机械制造加工中，极具优越性。其是对传统继电控制系统的创新，使接线更加简单、灵活、可靠，有助于机械数控装置自动化水平的提升。同时，PLC具备很强抗干扰性和自我检测能力，在该领域极具适用性，使数控机床运行更加安全、可靠。
2数控机床电气控制系统的基本结构
2.1数控机床的基本结构
2.1.1机床主体
机床是整个系统的执行者，一般外形都比较大，是加工零部件的直接设备。同时，它也是数据控制的对象，对其实现控制的结果，关系到最终产品质量的好坏。
2.1.2电气控制单元
电气控制单元是数控系统的核心硬件，通过对编辑好的软件程序的分析和使用，实现对机床的控制，是控制机床工作的枢纽。这个系统的运动控制器，是控制单元中最重要的部分，它通过接收来自传感器的指令信号，转变成电信号。它对整个系统的逻辑、程序控制起着决定作用，对于机床的运行、加工时长、零件加工规格等都起着控制，是机床能否正常运转的关键部位。
2.1.3电气控制系统的执行部分
电气控制系统主要通过电磁阀对机床进行控制，比如在机械加工过程中，会出现刀具的磨损和损坏，通过电磁阀的控制，实现刀具的检测和更换。通过电磁阀的开关，实现机械手和刀具的加紧和松弛，完成换刀工作，提高机床的工作效率，这比人工换刀要快很多，尤其是换刀精确，并且能够进行数据检测。当发现刀具出现磨损或者角度发生问题时，就会反馈给中枢控制系统，控制单元就会通过对电磁阀的控制，实现机械手对刀具的更换或角度调整。这样可以对加工过程实现实时监测，极大的提高工作效率和产品质量，这样能够保证不同批次，产品的规格和质量比较统一，降低残次品的产出率，对于加工企业重要性不言而喻。
2.2数控机床的特殊结构
主要是机床在工作过程中，会出现一些紧急情况，针对这些出现的情况，需要作出应急反应或处理，从而就需要有一些特殊结构，以免造成机床进一步损坏或安全事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如急停按钮的设置，当出现一些紧急的事故时，通过其对机床进行紧急控制，或者对程序进行复位。
3基于PLC的数控机床电气控制系统
PLC数控机床电气控制系统是一个全闭环系统，其中包括电动机、变频器、光栅尺等几个部分，PLC电气控制系统是其中核心的部分，其最大的优点是控制精度高、控制及时。
3.1 PLC电气控制系统组成
PLC电气控制系统包括工控机、电源模块、电动机模块、传感器、变频器、光栅尺等部分，下面就各组成部分进行分别叙述。
3.1.1电源模块
电源模块是对电流形式进行转换的部分，首先通过变频器可以将一定频率的交流电变成直流电，然后再通过逆变器将直流电变成数控机床可以使用的交流电。电源模块又分为两种，一种是可调电源模块，一种是不可调电源模块。可调电源模块是根据系统参数设置，将转化出来的直流电稳定为一个预定的可以变化的数值，并且可以实现和运动控制器通信。
3.1.2运动控制器
运动控制器是整个系统中的核心部分，其运行速度和可靠性对整个电气控制系统的工作效率产生重要影响，主要包括运动控制、逻辑控制、工艺控制三个功能。
3.2电气控制系统硬件部分
3.2.1自动换刀
自动换刀是数控机床的一个功能，可以实现机械自动控制换刀，减少传统人工换刀的时间成本。机械换刀有两个自由度，可以提高数控机床的工作效率，通过控制电磁阀的开关可以实现伸展机械臂和刀具夹紧功能，从而完成换刀过程中的四个主要动作，分别是机械手伸展、机械手收回、机械手夹紧、机械手松开，通过这四个动作可以自动完成换刀操作。
3.2.2断刀检测
在数控机床运行过程中很容易出现断刀故障，发现之后应停止机械工作，以防带来严重安全问题。断刀检测的核心是一个OC门的光线传感器，OC门的3根接入线直接接到24V电源上，信号线与24V电阻之间可以构成一个电平输出。传感器要及时对刀具进行检查，看是否出现了磨损或者断裂，并且将刀具的情况传给电气控制系统，如果刀具出现磨损，控制中心要发出指令，暂停机床工作，并且进行自动换刀，然后再通知复位，继续进行零件加工。
3.2.3深度检测
在零件加工过程中，刀具的深度检测也是控制零件加工的重要过程，由于换刀时主轴夹紧的位置是由机械手或者人工将刀具插入的深度决定的，深度是否满足加工生产要求，对零件加工有很大影响。因此，必须要对刀具的深度进行检测，如果深度检测不合理，则要重新调整刀具的深度。
3.3数控机床电气控制的方式
PLC数控机床的电气控制方式是影响数控机床加工生产水平的关键因素，因此，在PLC数控机床研究过程中，必须要对电气控制方式进行分析。软件设计是PLC数控机床的核心部分，软件设计也是硬件结构的核心，在运动控制器中运行的软件是下位机软件，当上位机接收到相应的数据，并且对具体的加工工作进行控制的时候，运动控制器还要完成机床状态的检测。
4结束语
综上所述，在数控机床电气控制系统中，对PLC技术进行科学应用，有助于其逻辑处理能力提升及完善。设计人员要对该过程进行严格控制，使设计内容更加完整，从而达到良好的生产应用效果。同时，该系统也具备成本和功能方面的优势。但受外部科技环境制约，其仍然存在诸多限制性因素。应用正确的方式，对其进行加工设计，提升其生产效率及精确度，为数控机床电气控制工作开展奠定良好的基础，实现设备性能提升，使其功能更加完善及多样化。
参考文献：
［1］王玲．基于PLC的数控机床电气控制系统研究［J］．新技术新工艺，2016（12）：125～127．
［2］陈丽芳．浅析基于PLC的数控机床电气控制系统的设计［J］．科技展望，2015（16）：149．
论文作者:孙伟,单超颖,许伟靖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：数控机床论文; 控制系统论文; 刀具论文; 机床论文; 电气论文; 加工论文; 机械手论文; 《基层建设》2018年第1期论文;