基于PLC的数控机床电气控制

摘 要：随着社会的发展，工业控制系统也逐渐实现智能化。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。本文就基于PLC的数控机床电气控制展开探讨。

关键词：PLC；数控机床；电气控制

对于数控机床而言，在其电气控制系统中配合使用PLC，可以节省人工提高工作机床工作效率。在实际生产中针对不同工艺要求的加工工件只需要修改对应参数，依照加工图样技术要求编写程序代码即可，但是在这个过程中，数控机床必须更换相应的夹具以及刃具，甚至可能需要选用其他辅助装置，这一部分工作人工不可缺少，为解决这个问题，PLC的运用可以极大减少人工成本，可以让数控机床使用者把更多的时间放在工艺改进上，这样有利于数控机床控制系统智能化水平的提升。

1 数控机床的结构组成

1.1 数控机床的基本组成

1.1.1机械传动机构

机械传动机构是数控机床的运动控制的直接实施者，其精度直接影响加工零件尺寸，是加工动作的具体实施者。数控机床的机械传动机构是数控系统控制任务的重要支撑组件，机械传动机构直接关联机床的加工动作结果，加工动作如不能合乎程序要求将直接影响加工精度。数控机床机械传动机构一般包含主轴传动机构和进给轴传动机构，主轴传动机构配合主轴电动机实现主轴运动控制，进给传动机构配合进给电动机实现进给轴运动控制，数控机床主轴运动形式和进给轴运动形式的相互配合完成三位坐标指定区域内的轨迹控制，进而完成对毛胚件的加工。通过电气控制系统对开关量的控制，实现各个机械运动部件的顺序动作，这比普通机床更具工作效率，同时也节省了大量人力成本。

1.1.2电气控制系统

电气控制系统是实施机床运动过程控制的执行方，具体由电源模块、电机模块、继电器模块组成。电源模块是向机床电气组件供给工作电流，电源的供给电流的性质有两种：直流电和交流电，其中交流电供给电机模块和继电器模块，电机模块作为机械传动机构的动力源头，电机模块具体将交流电转化为机械力通过传动链改变机械传动运动形式；直流电主要作为电机模块中的三相交流异步电动机能耗制动使用在数控机床中CNC系统的起停按钮也需要直流电供给。继电器模块是电气控制系统的重要执行者，继电器控制系统是电气控制系统的动作逻辑的实施者，其主要作用是实现机械传动 机构动作逻辑控制，从而对机床的各种动作进行统一规划。

1.1.3可编程序控制器

可编程序控制器，即PLC是数控机床的核心控制部分，在数控机床自动运行中，数控机床有三个控制任务，主轴控制、位置控制以及辅助控制，PLC可以通过对插补程序的分析和使用，识别如M、T等辅助指令，实现数控机床辅助动作的控制。在数控机床工作过程中，数控系统将编程人员或PC端输入的插补程序翻译成机器语言传送给伺服控制单元，伺服控制单元接收脉冲信息之后对相应电机进行驱动控制，同步实现数控系统主轴和位置的控制。位置检测装置同步检测机床电动机在工作中的状态数据等，并将采集的各种数据转换为二进制格式回馈给数控系统，从而实现对数控机床的精度控制。

1.2 数控机床的保护机制

机床在工作过程中会出现一些紧急情况，针对此种状况，需要设计一种特定设置措施，以免造成安全事故急停按钮的设计，数控机床操作人员在操作数控机床的时候由于操作不当发生人为事故时，如不及时处理则有可能造成安全事故，如能 及时按下急停按钮对数控机床进行急停操作可避免生产安全事故的发生。

2 基于PLC的数控机床电气控制系统的设计

2.1 数控机床PLC的功能

2.1.1PLC对外控制

数控机床在手动或自动操作方式下，通过机床操作面板上的按键，或执行M、T指令，经数控系统中的PLC控制对外输出开关信号，使机床侧的辅助功能运行，如冷却开、关，刀库选刀、机械手换刀等；同时，几床侧各类检测开关将机床当前的状态输入到PLC中，由PLC做逻辑运算。

2.1.2PLC對内控制

数控机床PLC每个动作的执行与完成都要与CNC进行数据交换，数据交换的信号称为结构信号，每个接口信号都有数控系统规定的功能。数控系统根据这些接口信号可以对主轴和伺服轴等进行控制。

2.2 数控机床PLC与机床侧I/O接口的设计

2.2.1输入接口的布置

2.2.2输出接口的布置

3 结语

综上所述，基于PLC的数控机床电气控制，让数控机床电气控制方式有别于传统机床，可以提高生产工作的质量和效率。因此，必须要不断研究PLC，进一步推动数控机床控制技术的发展。

参考文献：

[1]梁爱菊，陈少杰.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].建筑工程技术与设计，2016，（20）.

[2]许晓东，雷福祥，王伟，等.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）.

作者简介：全波（1982-），男，湖南衡阳人，研究方向：数控技术/电气自动化。