PLC技术在数控机床电气控制系统中的应用研究

林彬锋

摘要：现代工业与传统工业最本质上的区别就在于科学技术的不断应用和退陈出新，如此方能打破以往依靠人力生产的局面，提升整个工业行业的生产效率。本文笔者就针对数控机床电气控制系统中的PLC应用展开分析，希望能对国内数控机床控制系统的创新发展提供借鉴。

关键词：PLC技术;数控机床;电气控制系统;工业生产;可编程控制器

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0010-02

1 PLC技术的概念及特点

可编程控制器，即PLC，是一种依靠存储器来进行逻辑运算、数据处理、顺序控制、定时以及计算操控的技术，其将以往人工的控制转化为数字控制，实现了机械控制的自动化。该技术主要被用在工业计算机中，但其在模块构成上却同样包含输入输出模块、电源模块、CPU、存储器以及相应的功能模块等。由于PLC技术是针对工业领域开发的一种新型技术，所以其必须面向工业生产效率的提升来对技术进行优化，这就使得PLC技术在编程上更为简单，能够适应各种领域的操控需求，在操作上也更为简便，对操作人员也没有过高的计算机编程知识要求。可以说，PLC技术的这一特点奠定了其如今广泛普及的基础。与此同时，PLC技术还具有较高的经济性，因为其并不需要太多开发成本，且在日常生产中如果生产需求发生转变，技术人员只需要在现场对程序指令进行修改或在线更改程序即可，而无需拆换设备，这就在极大程度上降低了生产成本与人力投入，变相增加了生产效益。此外，由于PLC可编程控制器以数字技术为基础，所以其能够与网络数字技术相结合，实现生产中的信息化控制以及统一管理，这对于保障生产的稳定有序也有积极的作用。由此可见，PLC技术的优势十分明显，是数控机床电气控制系统提高性能、提升生产效率的不二选择。

2 PLC技术应用于数控机床电气控制系统必要性

鉴于PLC技术本身的特点与优势，其对于数控机床电气控制系统的改善是十分全面且显著的。

首先，可编程控制器依靠计算机技术和网络系統可以实现信息的传输反馈和自主计算处理，最终完成对数控机床电气系统的自动化控制，使数控机床生产的自动化程度显著提升。

其次，传统数控机床接线复杂，且机械接触点不稳定，调试与调整复杂，自动化程度较低。而PLC技术的微处理器在控制中能够提升控制系统的稳定性与流畅度，且减少了维护与调整的投入，极大提升了数控机床生产中的适应性。

最后，PLC技术在数据运算、处理、控制等方面具有较强抗干扰能力，且通过编程可以实现自我检测，这在极大程度上提升了数控机床电气控制系统的整体安全性。

3 数控机床电气控制系统中PLC技术的应用方向

PLC技术在数控机床电气控制系统中的应用是十分广泛的，各种工业生产过程中都可以借助PLC技术实现自动化控制。目前，PLC技术在数控机床中的应用主要有两个方向，一是通过独立式PLC技术来满足不同用户在生产中的功能需求，二是通过PLC技术与NC技术融合形成的集成式PLC技术来满足各种高端功能数控机床在控制上的需求。其中独立式PLC技术的应用十分灵活，用户可以根据自身需求选择最适合的PLC技术产品，从而对现有控制系统加以优化升级。集成式PLC技术主要是将PLC与NC技术结合，两者在信号方面可以相互传递，从而使系统内部总线在信息交换速度上得到极大提升，有效改善了信息传输渠道。不仅如此，PLC与NC技术两者能够共同使用一个CPU，这对于增强控制系统的稳定性起到极大帮助。加之两种技术结合后能够实现一些更为高级的功能，所以集成式PLC技术在高端数控机床中能够发挥出强大作用。而随着我国工业生产水平和需求的不断提升，集成式PLC技术将成为未来应用与研究的主流。

4 数控机床电气控制系统中PLC技术的具体应用

4.1 信息交换中的运用

PLC技术作为一种数字化控制技术，其主要运用数字信息的传递来完成对机床控制系统的精细化操控，所以信息交换功能是该技术的主要功能之一。一方面，PLC技术可以连接数控系统以及数控机床中的各个设备，从而实现多部分之间、控制系统与PLC之间的多方信息交互，最终构成一整套完整的信息交换系统。在实际应用中，通常需要针对数控机床中的不同模块使用不同接口，如此能够确保各部分之间的信息交换能够更加稳定，信息交换的准确性与效率也能得到提升。此外，对于不同生产领域中的数控机床电气控制系统，用户也可以根据自身需求自主选择最合适的信息传递方式。

4.2 工作流程设计

数控机床电气控制系统在应用PLC技术的过程中，需要合理设定好其具体工作流程。一般情况下，PLC技术的工作流程主要分为输入处理阶段、执行阶段以及输出阶段三个环节。

PLC输入处理阶段为数控机床中各种电路工作情况的输入与数据生成过程，PLC能够在此阶段全面掌握数控机床各输入电路的具体情况。此外，该阶段需始终保持外部输入电路的接通状态，以确保电路能够通过接口电路进行有效输入。

PLC执行阶段主要是通过各种程序指令来完成相关的操作。而后PLC技术还可以根据指令具体执行中所反馈的相关数据信息来下达出其他指令并继续执行。该阶段中必须注意的问题是要控制好程序指令的顺序，以免在指令操作中发生跳转现象而给整个控制系统的稳定性造成影响。针对这一问题，通常的做法是利用存储器对各种指令进行排序，而后指令就可以根据设定好的顺序依次执行，直至所有指令最终完成。

在设定好的一系列指令执行完毕后，PLC的寄存器将处于待输出的状态，这就开始进入到PLC输出阶段。对于输出的方式，用户可以自行设定。存在于寄存器并完成转存的输出结果将会根据用户设定好的输出方式输出并最终完成外部负载。

4.3 控制功能中的应用

PLC对数控机床的控制是通过将控制程序植入到指令中，然后在指令执行中完成相应的控制操作。目前，PLC技术已经实现了对数控机床多方面功能的控制，如对数控机床床侧的控制、对面板的控制、对信号传递的控制、对报警系统的控制等。其中对信号传递的控制保证了信号传递的准确有效性，而对报警系统的控制则实现了数控机床异常状态的自动检测、反馈与报警，有助于保证数控机床日常中的正常稳定运转。

5 结语

综上所述，PLC可编程控制器强大的技术优势对工业数控机床的改进是全方位的，其促进了数控机床电气控制系统的自动化、信息化发展。且随着现代智能技术的不断创新，PLC技术也将融入更多智能化科技元素，从而使数控机床控制系统在智能化方向上迈出脚步。可以说，对PLC技术的研究与应用永远在路上，而这也是我国工业现代化发展的必然要求和重要方向。

参考文献

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[2] 郭文花.PLC应用技术在数控机床电气控制中的运用分析[J].内燃机与配件，2019（16）：238-239.

[3] 李纪明.PLC在数控机床中的自动化控制应用[J].农家参谋，2018（13）：219.

Research on Application of  PLC Technology in Electrical Control System of  NC Machine Tool

LIN Bin-feng

（Xinyang Technician College （Xinyang Senior Technical School）， Xinyang  Henan  464000）

Abstract：The most essential difference between modern industry and traditional industry lies in the continuous application of science and technology and the reinvention of new ones. In this way， it can break the past situation of relying on human production and improve the production efficiency of the entire industrial industry. In this paper， the author analyzes the PLC application in the electrical control system of CNC machine tools， hoping to provide reference for the innovation and development of the domestic CNC machine tool control system.

Key words：PLC technology; CNC machine tools; electrical control systems; industrial production; programmable controller