基于PLC数控铣床气动控制系统的仿真研究

赵静

摘要：本文主要对基于PLC数控铣床气动控制系统的组成形式、硬件和软件，以及仿真方式进行了深入的分析，从而通过这种方式，体现出PLC对于数控铣床气动控制系统仿真技术的发展有着积极的促进作用。

关键词：PLC；数控铣床气动控制系统；仿真

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0020-02

随着我国科学技术水平的进一步提升，在对数控铣床进行控制时，为了促进控制质量的进一步提升，从而逐渐将气动控制技术运用到了数控铣床的控制之中，并且逐渐成为了其中控制的主要方式。而在数控铣床气动控制系统之中，气动换刀装置作为数控铣床其中的一种关键部位，如果数控铣床在使用刀具进行工作时其刀具出现了问题，就能够通过这个装置进行装刀、卸刀等方面的工作，对于数控铣床工作的开展，有着极大地促进作用。

1 基于PLC数控铣床气动控制系统的组成形式

随着技术水平的不断提升，数控铣床气动控制系统为了促进自身的发展，从而将多种设备运用到了系统之中，其中不仅包括了PLC，同时还有变频率器、电抗器、压缩机、电机、压力变送器等多种形式的设备[1]。为了保证相关设备在使用的过程中能够促进工作质量的提升，在进行设备的选择时，需要使用质量较高的设备运用在数控铣床气动控制系统之中。比如在选择压缩机时，则可以使用型号为DLG-101型的单螺杆压缩机，而电机的使用，也可以，利用功率为80千瓦的电机进行相应的工作。同时还在进行压缩机的选用时，为了防止意外情况的出现，需要准备两台压缩机。通过这种方式，有利于防止压缩机出现故障时，能够及时找到备用压缩机，从而促使相关工作的继续进行，不会对工作效率产生影响。而在进行PLC的使用时，由于PLC在使用的过程中具有开启、运转、停止、切换、故障诊断和报警灯方面的功能，因此可以有效的将其运用在数控铣床气动控制系统之中。要想使得数控铣床气动控制系统在发展的过程中变得更加自动化，将变频调速技术运用其中就能够产生良好的效果。而这其中的工作原理主要为：在运用的过程中进行设定值的设定，进而经过PID、电机、压缩机、储气罐的顺序进行相应的工作。如果在这过程中压力过高，则需要通过压力变速器进行压力的控制。等到压力降至合理的水平，就能够重新进行全自动的操作工作，有利于促进数控铣床气动控制系统的进一步发展。

2 基于PLC数控铣床气动控制系统的硬件和软件

2.1 数控铣床气动控制系统的硬件设备

随着我国科学技术水平的提升，PLC S7-200 CPU22作为系统的控制核心，是整个数控铣床气动控制系统中最主要的硬件[2]。这一转换模块在建立的过程中为了拥有一定的质量，从而促进数控铣床气动控制系统的进一步发展，需要进行4个输入和一个输出的设置。通常情况下为了进行信号的采集，必须按照一定的顺序进行相关的工作。而进行采集输入信号的工作，则是通过多路开关进行的。等到信号的被采集完成后，不仅需要进行采集值的计算，同时还要通过数字滤波器进行平均值速度的求取。在最后的工作中，为了使得其中的输出信号能够被转换为标准信号，还要利用气压传感器进行相关的工作。只有这样，才能保证系统顺利进行相关工作的开展。

2.2 数控铣床气动控制系统的软件设备

数控铣床气动控制系统在进行工作的过程中为了促进工作质量的提升，还要利用以组态王作为上位机的软件平台进行相关的工作，通过这种方式，有利于工作人员在进行工作时，更有效率的进行观察PLC的控制状态[3]。而在进行软件仿真界面设计的过程中，需要使用组态软件中的窗口和子图进行相应的连接。不过由于数控铣床在运行的过程中存在着特殊要求，系统在运行的过程中需要进行二次开发。从而通过这种方式，有利于在动画以及音频技术的影响之下，对于相关工作的开展，更有利于促进其工作质量的提升。

为了促进系统工作质量的进一步提升，需要频繁使用相关的元件设备，比如换向阀、气缸等元件的使用。而这些元件的使用由于过于频繁，从而使得这些元件同时拥有着较高的使用频率。比如，如果将不同元件的Active X通过VC++软件中App Wizard功能进行相应的设计，就能够在一定程度上促进PLC控制軟件使用效率的提升。进而将Active X做好设计工作之后，则将其控件输入在组态软件中。通过这种方式，就能够让Active X成为PLC控制软件图库中的一个图元，对于其中控件大小和颜色等方面的控制，有利于促进相关工作变得更加的便捷。同时由于控件本身在运行的过程中具有一定的移动、修改和缩放等方面的功能，因此为了保证相关工作变得更加的便利，组态软件可以对这些功能进行调用。而在进行数控铣床气动控制系统软件的设计时，为了能够让数控铣床气动控制系统在使用的过程中拥有一定的质量，需要按照一定的顺序进行设计。在开始设计时，需要进行数控铣床波动控制设备的驱动管理的工作，进而进行数控铣床气动控制系统图形组态的设计。做完了相关工作之后，再进行数控铣床气动PLC控制的程序设计的工作。再接下来的工作就是进行数控铣床气动控制策略的制定，进而做好与PLC进行数据和命令的交接设计工作。解决完这类工作之后，设计者们就可以进行数控铣床气动控制策略的刷新，进而运行仿真程序，从而显示出数控铣床气动控制系统的状态。做好这些工作之后，需要测试其仿真结果是否满足工作要求，如果不满足要求，则需要返回到第一步骤继续进行工作。如果满足要求，则说明数控铣床气动控制系统的仿真系统得以完成。

3 基于PLC数控铣床气动控制系统的仿真方式

当向数控铣床气动控制系统中输入一个“阶跃信号”时，可以得到由传统继电器控制和 PLC 控制所对应的装夹刀具相对应的速度-时间变化曲线。从而通过这种方式，有利于保证PLC 控制所对应的装夹刀具能够在稳定的速度下进行相关的工作。同时，通过这种方式，也有利于数控铣床气动控制系统在PLC的影响之下，能够促进仿真技术水平的进一步提升，有利于促进控制系统工作质量的提升。endprint

而在进行仿真实验室，如果把加工刀具的尺寸增加到原来的3倍，就能够使得数控铣床气动控制系统在PLC的控制下被控制的曲线，相对于传统继电器控制所获得的曲线更加平稳。根据相应的研究显示，结果表明PLC控制比传统继电器控制具备更好的控制精度。随着加工刀具尺寸的增加，这种稳定程度越来越显示出来，而传统的继电器控制出现了非常大波动，控制稳定性较差。因此，如果将数控铣床气动控制系统的仿真技术在运用PLC的背景之下进行仿真技术的研究，有利于促进数控铣床气动控制系统技术水平的进一步提升。因此，PLC对于数控铣床气动控制系统的发展，有着一定的促进作用。

4 结语

在数控铣床气动控制系统中利用PLC控制完成对铣刀的装夹操作，有利于在一定程度上进一步的提高数控铣床气动控制系统的自动化程度的效果。同时通过这种方式，对于提高数控铣床的性能，也有着一定的促进作用。如果将该控制系统运用在工作之中，不仅能够帮助系统在使用过程中进一步的做好能源节约的工作，同时还能够在一定程度上促进系统使用寿命的延长，能够帮助系统尽量减少维修方面的次数。因此为了促进数控铣床气动控制系统技术水平的进一步提升，必须将PLC运用到这其中，以促进其进一步发展。

參考文献

[1]文丽松.PLC和变频器在矿山空气压缩机改造中的应用[J].采矿技术，2013，5（5）：70 -71.

[2]甘方成，刘百芬，吕福星.空气压缩机节能分析及其控制系统的设计[J].工矿自动化， 2013，5（3）：72-74.

[3]谢克明，夏路易.可编程控制器原理与程序设计[M].北京：电子工业出版社，2012，15（18）：62.

Abstract：This paper focuses on the PLC CNC milling machine pneumatic control system composition， hardware and software based on the simulation， and conducted in-depth analysis， and through this way， reflect the PLC CNC milling machine for development of gas control system simulation technology has a positive role in promoting.

Key Words：PLC；NC milling machine pneumatic control system；simulationendprint