基于PLC的数控机床电气控制系统研究

张明智　王志明

摘 要：随着科学技术的不断发展和进步，工业的发展也一直在进步，在工业领域，机械操作代替了大部分手工操作，因为机械不仅可以更高质量的完成工作，而且可以完成许多手工实现不了的工作，如今数控机床系统的产生，使得一些精密、难度又高的零件生产工作得到有效解决，从目前的发展现状来看，基于PLC的数控机床电气控制是目前的主流，本文正是基于此，对数控机床电气控制进行了分析以供参考。

关键词：PLC;数控机床;电气控制系统;研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.009

0 引言

电气系统在数控机床电气控制中占据着重要地位，该系统主要由光栅尺、电动机、电频器等构成，电气控制系统采用各种传感器的反馈，以此让数控机床能够保持全闭环系统，当电气控制系统处于运行状态的时候，它的控制精度非常高，在数控机床电气控制中使用PLC可以只需要对输代码和参数进行修改就可以使转变工艺，所以借助PLC可以使得生产成本大大压缩，而且在更换零件上可以节约时间，使得数控机床电气控制系统能够进一步提高自动化水平。

1 数控机床电气控制系统的结构

1.1 电气控制单元

电气控制系统由电机模块、电源以及运动控制器三部分组成，目前我国电机模块主要包括书本型和专柜型两种，负责将电流转变成交流电，电器控制模块是整个数控机床的关键部分，电源模块电流包括不可调电流和可调电流两种，可调电流是指将固定的电流转换成预定电流，不可调电流是难以转换的电流，运动控制器处于整个电气控制系统的重要地位，顾名思义，它负责控制主体工作的技术和运行，从而来保证电气控制系统的正常进行。

1.2 执行部分

执行部分是数控机床直接对零件进行加工，换刀过程中，刀具的运动轨迹可能会改变，因为在加工过程中刀具会出现锻炼和磨损的现象，所以控制电磁阀来实现机械的运行，使用光纤传感器来对刀具进行检测，以此来保证加工质量。

1.3 核心控制部分

核心控制部分是指利用软件来应用和分析程序，在读取输入信息的过程中，工控機向运动控制器传输比较准确的信息，之后运动控制器控制电动机模块，再根据信息来控制整个机场工作区，其次，对加工区的信息利用光栅尺进行检测后，利用传感器将相关信息标准化后向运动控制器中传输，借助传感器来真正检测机床的实际工作情况，再将有关信息传递给电气控制系统。

2 数控机床电气控制系统

2.1 电气控制系统的构成

2.1.1 电动机模块

电气电动机模块在电机控制程序中是不可缺少的组成部分，在电气控制系统正常运行时，电动机模块将直流电逆变为交流电，电动机模块分两种类型，装柜型和书本型。

2.1.2 SIMOTION控制系统

SIMOTION在电气控制系统中占有非常重要的地位，它对于电气控制系统的正常运行和实时运行有很重要的保障作用，SIMOTION不仅可以实现工艺控制和逻辑控制，还可以高质量地完成一些难度比较大的运动控制任务，从而能够给出比较合理又高效的解决方案。

2.2 电气控制系统的硬件组成

2.2.1 断刀检测系统

实际生产的过程中，整个电气控制系统经受了长期的负荷，会经常出现刀具磨损这一问题，当磨损速度加快时，刀具可能会出现断裂的情况从而影响到正常的生产流程，所以，必须要及时记录与反馈刀具的磨损状况，对刀具使用状况进行检查，如果刀具磨损比较严重，必须要自动换刀，以此来确保生产工作的顺利开展。

2.2.2 机械手自动换刀

在实际生产的过程中，机械手自动换刀对于数控机床的工作效率有重要的影响，如果合理应用机械手自动换刀，数控机床的工作效率和速度能够提高很多，而机械手自动换刀是指通过控制电动闸的开闭功来对刀具和机械手实施有效控制，从而实现刀具和机械手的松加或者夹紧，真正实现自动换刀这一功能。

2.2.3 深度检测

深度检测工作是换刀过程中必不可少的一项工作，需要通过借助一些专业的深度检测工具来判断机械手位置，进而给后面的生产环节奠定良好的基础。

3 基于PLC的数控机床电气控制系统设计

PLC也可称之为可编程逻辑控制器，CPU是它的核心内容，因为PLC具有非常好的可靠性和抗干扰能力，所以PLC通过对系统的多功能进行自动控制，被广泛应用于多种数控机床电气控制系统中，PLC主要是对系统程序进行循环扫描，首先借助输入样本来对整个程序进行分析，然后结合电气控制程序对外输出控制指令，所以，PLC对于整个数控机床电气控制来说，可以说是主要控制系统。

3.1 数控机床电气控制方式选择

数控机床的系统成败与数控机床的电子控制方式有非常大的关系，想要加工出更精良的产品、提高整个数控机床的运转速度，就必须高度重视整个电气控制系统的质量，所以，一定要深入分析加工零件的特点，全面了解产品的精度和速度之后，再编辑程序，这样才能充分保证数控机床的电气控制系统质量。

3.2 数控机床的功能

数控机床具备x轴、y轴和四个z轴，当数控机床处于运行状态时，X、Y、Z三轴同时联动，轴与轴之间不仅要一起运动，而且也要分开运动，所以目前市面上出现了多种类型的数控机床，X、Y、Z三轴的联动使得数控机床的功能非常多样化。

4 结语

数控机床电气控制应用PLC可以使得生产工作的效率和质量得到提升，其具有非常好的可靠性和抗干扰能力，作为数控机床电气的主要控制系统，PLC对数控机床精准性的提高有很大的帮助，所以，必须要不断研究PLC，不断提高控制精度，才能真正推动数控技术的长远发展。

参考文献：

[1]王丽君.电气控制系统研究价值及数控机床电气控制系统优化设计[J].微型电脑应用，2019，35（06）：102-104.

[2]文辉.数控机床电气控制系统故障诊断与维护分析[J].内燃机与配件，2019（10）：112-113.