(哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150000)
摘要：随着科学技术的发展，工业机械设备在工程制造中发挥着重要的作用，通过 PLC 数控技术对于设备的程序控制操作，对于提高工作效率和产品质量，发挥出了重要的作用。本文通过对数控机床电气控制系统的介绍，以及具体的设计模式，旨在为更多需要数控机床控制技术的企业提供参考。
关键词：PLC；数控机床；电气控制系统
1 引言
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。
2 PLC概述
2.1 基本概念
在现代化工业领域，PLC 作为一种电子设备，能够实现数字运算操作，利用配备的内部存储，完成计数、计时、顺序运算、逻辑控制等各种操作指令，并能够接收和输出开关量、模拟量信号，完成对现场硬件设施的控制，实现相关工艺控制。在对 PLC 进行设计时，充分考虑其可兼容性、可扩展性，能够方便地与现场控制硬件构成系统。
2.2 功能特性
在现代工业控制领域，PLC 的应用逐渐广泛，能够与现场工业控制硬件很好的兼容。PLC 具备较强的抗干扰性，有较高的可靠性；自身体积不大，重量也较轻，耗能较低；自身功能较强，配套硬件齐全；梯形图、语句表编程都简单易学，通用性较强，现场技术人员容易接受。
2.3 广泛应用
当今世界，各行各业都有 PLC 的影子，包括电气控制、机械加工、电力行业、车辆制造、煤炭、化工产业、交通行业、环境保护等。PLC 的控制主要包括开关量与模拟量的输入输出逻辑控制、过程控制、运动控制、信息通讯和互联网控制等。
3 数控机床电气控制系统的基本结构
用计算机信息化技术，通过编辑相应的控制程序，对设备系统进行控制的技术，就是数字化控制技术。数控机床，也就是利用数字化控制技术对机床进行控制，实现计算机程序对零部件加工的整个过程控制。现在的电器设备也都应用了数字化控制技术，比如现在的智能空调，智能手机等，都是数字化控制技术应用的典范。数控机床，大体都由以下几部分组成：机床主体、电气控制单元、执行系统和数据控制系统。
3.1 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。
3.2 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。
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3.3 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。
3.4 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。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。
4 基于 PLC 的数控机床电气控制方式的选择
4.1 数控机床电气控制方式的选择
选用合适的机床电气控制方式，决定着机床加工质量和效率。优秀的机床电气控制系统能够提升生产产品的精度和产品的性能。因此，需要根据加工零件的性能和特点，选用合适的系统，根据对象特点设计合适的程序，通过 PLC 控制系统选择合适的 X 轴和 Y 轴。数控机床电气的控制效果的直接表现，就是运动控制器的作业性能。合适的数控系统能够让运动控制器发挥出更强的稳定性与高速性能，并且增加接入轴的数目，自主编辑性能以及后续便利的升级方式。
4.2 数控机床的功能
数控机床系统，在工作时，不仅可以实现 X、Y、Z 轴三轴联动，也可以让所有轴同时运动或者分开独立运动。数控机床的全闭合环控制方式，利用 X、Y 轴的运动轨迹对工作台进行定位，实现对操作模式的精确控制。为了能够让数控机床的电机长时间持续工作，需要对电机的温度做好监测工作，并且有合适的冷却系统进行降温保护。机器运转工作也会造成刀具的损坏和角度变动，为了实现自动换刀的功能，对主轴配备了专用的机械换刀手和刀库。机械手进行相关的刀具更换和调整，不仅可以提高工作效率和设备的稳定性，而且降低换刀发生的安全事故率。
4.3 数控机床出现故障分析
数控机床在运行过程中，也会出现故障或者错误，如果不能做出应急处理，就有可能对设备造成损害或者人员伤亡。因此，通过数控机床系统控制中的紧急控制按钮，PLC 中间继电器会立即将急停信号传递到系统中，继电器迅速做出停止反应，快速停止设备的运转，既保证了设备不会造成继续损害，还能杜绝由此产生的可怕后果，专业人员能够根据发生故障时的状态，根据程序执行状况和控制单元逐项检查，对故障问题作出分析处理。
4.4 数控机床控制系统稳定性
电气控制方式的选择直接关系到数控机床控制系统的实际功能与系统稳定性。 按照预定标准以及被控对象的具体特征、精度以及系统运行速度等因素综合考虑，同时考虑到系统的性价比，确定 X、Y 轴选择PC 机+运动控制器+电机+光栅尺来实现闭环控制。另外，运动控制器能够接入到数控机床的各类传感器中并第一时间进行处理，大大增强系统的稳定性。 运动控制卡只能够接入几根轴， 而运动控制器能够不断的拓展轴的数量，有助于系统进行升级。
5 结束语
随着科学技术不断在数控技术中的应用，PLC 数控机床控制技术也会越来越完善，程序化程度越来越高，功能越来越强大，解放更多的劳动力，用高效准确的计算机技术进行专业的生产控制，提高产品的精确性，降低人为错误操作带来的事故率，对于增强企业的产品竞争力，有着重要的作用。它不仅涉及到对各个部件的控制和运行，而且能够对多种机床操作实现兼容，有利于实现对不同型号的机床控制操作。PLC 作为现代数控机床的常用控制系统，在实际的生产控制中，已经发挥出了巨大的作用，创造了可观的经济效益。
参考文献：
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[2] 许晓东,雷福祥,王伟,弋晓康,廖结安.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].农业科技与装备,2016(10):26-28+31.
论文作者:马勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/19
标签：数控机床论文; 机床论文; 控制系统论文; 系统论文; 技术论文; 刀具论文; 电气论文; 《电力设备》2017年第25期论文;