基于模糊规则的数控机床安全防护门智能化研究

李智敏 宫立达 许俊杰

摘要：针对数控机床安全防护门的非智能化导致操作存在安全隐患及对生产过程全智能化的影响，本文采用模糊规则的智能控制手段对其进行仿人智能性判断，采用PLC对控制驱动的气压系统进行操控，使得数控机床的安全防护门最终达到具有智能化的目的。

关键词：数控机床;防护门;模糊规则

中图分类号：TG68       文献标识码：A      文章编号：1007-9416（2019）02-0000-00

1 研究意义

数控机床是先进制造技术的基础装备，数控机床的安全防护门在加工生产过程中起保护作用，目前，大多数的安全门采用手动操作控制开关，或是采用额外装置实现自动化控制，而智能化的安全防护门目前研究较少。全自动化生产线的日益增多，但安全门的非智能化使得数控机床的全自动智能化无法实现。本文通过采用模糊控制使安全门具有智能判断开关门能力;选择PLC控制驱动;用MATLAB进行仿真验证。

2 智能控制方法分析选择

智能控制应用非常广泛，遗传算法对大数据样本有较好的優化能力;神经网络具有自学习特点，但算法复杂;模糊控制不依赖被控对象数学模型。对比后本文采用模糊控制实现智能化。

3 模糊控制及仿真

根据数控机床生产工艺关于安全防护门的操作总结模糊规则。首先选取参数，判断安全门如何智能开关。对机床加工过程中模具位置的偏差编写模糊规则[2]。

3.1模糊控制器的输入输出变量

模糊控制器的输人为偏差，偏差的变化率，、分别为偏差和偏差的变化率为经过模糊化后的对应的模糊变量。模糊控制器的输出模糊变量为。

3.2输入输出变量的模糊化

位置偏差和偏差变化量及输出量分别有7、5、7个模糊子集，模糊子集的隶属度函数选用三角形，对、、进行赋值。模糊语言为：负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。

3.3建立模糊控制器的控制规则

根据机床加工过程中模具位置有较大偏差时，机床加工出现问题，安全门需打开;当位置偏差较小或为零时，安全门不需打开的工艺编写模糊规则，由规则可求出模糊关系矩阵，可根据模糊推理求出系统输出[3]。模糊控制规则直接输入到fuzzy模块里。

3.4模糊控制仿真验证

在MATLAB搭建模块，如图1、2所示。仿真结果表明对安全门根据位置偏差设计模糊控制器设计的可行性。

4 PLC控制

本文采用PLC接收模糊控制器的输出量（即控制量）来控制的气压传动为主、液压传动为辅的仪器设备。由于安全门具有打开、关闭两种情况，所以功能图采用选择方式，采用三菱FX2N48MR芯片，FXGP编程软件，对安全门开关控制编写顺序功能图，然后通过软件直接转换成梯形图。数控机床安全防护门的开门关门通过PLC控制的气压传动进行调节，PLC调节量的大小由模糊控制传过来的控制量决定开关门防护。

5 结语

本文通过采用具有智能的模糊控制及PLC的气压驱动方式，理论上解决了数控机床的安全防护门的非智能化导致操作存在安全隐患以及对生产过程全智能化的影响，当安全防护门具有智能化仿人开关功能理论转化为成果后，数控机床的全自动化生产线的一部分将完善，从而节约成本，带来巨大的经济效益。

参考文献

[1]魏敬刚.数控技术在机械加工中的应用分析[J].南方农机，2018（11）：128

[2]李智敏，顾波，孙和平.电弧炉电极调节的多模态控制策略模型划分[J].北华大学学报（自然科学版），2010，10（10）：460-463.

[3]诸静.模糊控制理论与系统原理[M].北京：机械工业出版社，2005：64-78.

[4]李智敏，宫立达，顾波，等.基于模糊规则的电弧炉三相电流解耦控制分析与研究[J].重型机械，2014（1）：84-86.

[5]宫立达.MQ6025A磨床工作台横移系统的改造[J].装备制造技术，2015（2）：121-122.

Intelligent Research of Safety Protection Doors for CNC Machine Tools Based on Fuzzy Rules

LI Zhi-min， GONG Li-da， XU Jun-jie

（Minnan University of Science and Technology，Fujian Province，Shishi Fujian  362700）

Abstract：Aiming at the safety of the safety protection door of CNC machine tools， the safety hazard of the operation and the impact on the whole process of the production process are realized. In this paper， the intelligent control method of fuzzy rules is used to judge the human intelligence， and the pressure of the control drive is adopted by PLC. The system is controlled so that the safety door of the CNC machine tool finally reaches an intelligent goal.

Key word： CNC machine tool; safety protection door;fuzzy rule