PLC在数控铣床电气控制中的运用探究

摘要：数控铣床是重要的加工生产设备，数控铣床的电气控制水平，关系到生产加工的效率和质量。对于现代数控铣床电气控制来说，充分挖掘PLC的应用价值，构建起以PLC为核心的数控铣床电气控制系统，是加工生产领域的发展方向。数控铣床电气在PLC控制过程中，实现了数控铣床运行全过程的可控性，可以促进电气控制模式下的数控铣床使用发展。文章通过对PLC在数控铣床电气控制中的运用进行探讨，旨在为自动化机床的高效应用提供有效的思路。

关键词：数控铣床;电气控制;PLC

PLC在数控铣床电气控制中，要想发挥其最大的优势作用，就要对PLC的运行有一个整体上的了解，并在此基础上，结合数控铣床电气控制的实际需求，积极拓展PLC应用领域，使数控铣床在生产加工中提高运行效率。PLC在数控铣床电气控制中的应用，需要不断进行挖掘和创新，使PLC功能越来越完善。

一、数控铣床电气控制概述

数控铣床电气控制，对于自动化加工生产领域有着关键作用。在现代自动化技术和信息技术的综合运用中，数控铣床的系统控制方式也实现了创新发展。数控铣床系统，根据功能特点可以划分为硬件系统和软件系统，从功能上划分，可以分为驱动昂系统、逻辑编程系统等。对于数控铣床来说，电气控制是执行和完成铣床加工任务的核心[1]。对于数控铣床的电气控制，要通过系统当中的指令代码，将控制要求转变为能够被数控铣床识别的逻辑程序，通过数控方式，将程序再解析成为数据，通过电气控制体系中的数据计算，形成指令并操作数控铣床执行加工操作。数控铣床的指令代码，是由PLC编辑器所实现的。PLC也就是可编程控制技术，在数控铣床运行中，起到中枢控制作用。数控铣床电气控制过程，就是PLC的运行过程。PLC将数控铣床的各种操作，通过逻辑形式进行排列，表现在数控铣床的外部运动状态上，就形成了连续的自动化操作过程。

二、数控铣床电气控制结构

（一）数控铣床电气系统控制回路

1.电气电源回路

数控铣床控制中，需要保证电源供电始终处于正常状态，这就要求对电源回路能够实施有效的控制。电源回路主要依靠变压器，通过电源的改变来有效控制电源性能。数控铣床的电气系统中，可以存在直流电和交流电的不同形式，在控制过程中，电流可以形成不同的自动化脉冲方式，这就为电源回路提供了控制基础[2]。在数控铣床电气系统运行中，需要通过全面的电路检查来保证电源的正常运行。如果在数控铣床电气控制过程中，发现系统无法开始工作，而电气控制面板等部件并未显示故障，那么就要从电源的接口处着手，检查是否存在电源连接问题。

2.电气直流回路

数控铣床电气系统的直流回路，是利用继电装置，对PLC产生的信号源进行接收和传输。继电装置具备驱动功能，可以对电源系统产生驱动作用，在驱动方式下，PLC控制信号就可以传输至控制器，对控制器发出指令，最终使数控铣床完成加工操作行为[3]。数控铣床中的电气直流回路，还具有PLC指令的排序性，对PLC信号可以依据实现规定的程序逻辑，控制数控铣床的接觸器设备，再由接触器带动数控铣床运行。

3.电气交流回路

数控铣床电气交流回路，可以利用交流电的循环特点，形成有规律的电流控制目的。在数控铣床运行中，交流电的原理是交叉产生电流和失去电流，是电路形成的电流信号，可以形成一定的指令模式[4]。PLC利用中继器，可以从交流回路中得到电流，进而控制电器系统完成相应的指令，最终将指令送达至接触器完成操作任务。

（二）数控铣床电气系统强电回路

数控铣床电气控制中，强电回路是重要的结构构成。强回路包括多个电气部分，如电源部分、电机部分、主轴部分、电柜风扇等，对于强电回路的运行而言，需要将系统中的各种电气设备予以结合使用[5]。电气控制中的强电回路控制方式，可以将数控铣床PLC发出的信号指令，通过传输装置，转变成数控程序，对主轴部分的运行起到作用，如控制主轴的运动方向、运动状态和运动速率等，这样可以实现对数控铣床加工模式的控制目的。对于各种数控铣床的刀具来说，可以从强电回路控制方式中，接收对不同刀具的控制指令，是刀具可以依据实际的数控铣床工作任务，改变刀具的松紧度、位置等。在数控铣床启动或者关闭中，可以利用强电回路，使PLC指令经由逻辑编程、解码等过程，将数控铣床内部的驱动结构，如电气，机械部件等，进行运行功率的控制。这些驱动结构可以成为数控铣床的实际加工执行动力，从PLC指令方式到最终完成数控铣床运行任务，都是出于电气控制模式下。强电回路还可以控制数控铣床的整个系统状态，如供电模块等。尤其是在数控铣床的电气控制中，可以通过数控方式实现开关目的，也就是一种数控方式的系统整体控制，可以做到数控铣床的整个加工流程都能够自动完成。

三、数控铣床电气控制的PLC应用

（一）PLC信号控制

数控铣床电气控制中，利用PLC可以更好地实现电气信号的输入和输出。电气信号作为数控铣床控制的基础和核心，在利用PLC时，可以通过PLC使数控铣床电气系统的信号重新分配。信号分配可以更好地控制数控铣床的操作运行方式。在PLC模式下的数控铣床控制中，输入信号即为系统的控制指令。由于数控铣床控制目标较多，如刀具控制、加工坐标控制等，对于输入信号的处理，就要结合数控铣床的运行需求，按照PLC的程序编辑方式，使输入信号可以自动被区分为到达信号、运行信号灯。对于各种信号的输入，会在数控铣床电气控制中遇到需要变更的情况，这种变更应当在原有的信号基础上，通过改变信号的分配和顺序，形成一组新的信号内容[6]。这样的控制可以通过PLC编程实现，通过重新分配信号，使得数控铣床的电气控制效率增加，无需重新启动系统进行再次的编程，这对数控铣床操作来说意义重大。输出信号则是一种执行信号，所有的输出信号最终都要由数控铣床接触器来识别，并传递给数控铣床的各个运行结构，以便形成数控铣床操作驱动，对于数控铣床输出信号来说，可以依托于PLC进行功能扩展，如在主轴完成运行动作的同时，去改变主轴的松紧度等，提高数控铣床电气控制能力。

（二）PLC机床控制

数控铣床电气控制中，利用PLC可以增强系统的稳定性和可靠性，尤其是在大量的数控铣床运行任务中，使用PLC已经成为一种核心手段。数控铣床的PLC结构具有维护方便，耗能低等优势，可以在数控铣床使用中，发挥更好的控制性能。PLC应用当中，需要对数控铣床电气系统进行全面的设计开发，通过加强逻辑数据编程运算能力，构建起能够连锁控制的数控铣床体系。连锁控制就是只产生一组数控铣床控制信号，这组信号在第一个环节被解析并执行后，执行结果会自动产生第二组控制信号。以此类推，最终完成数控铣床的所有控制任务。这种连锁性的数控铣床控制，需要PLC高性能的支撑。PLC不仅要完成信号指令的输出，还要同时具备信号指令的接收功能[7]。在PLC逻辑编程中，需要将逻辑计算行为划分为两个部分，即数控铣床的控制输出和控制输入。当第一组程序指令被完成后，PLC可以利用信号转化将数控铣床指令执行结果，再重新转化为数据形式，然后对该数据重新计算并再次形成指令，并重新发出。在这样的循环过程中，数控铣床电气控制可以实现“一键式”完成，降低了对数控铣床的控制需求，也提高了数控铣床的自动化水平。

结束语：

PLC在数控铣床电气控制中，应用前景极为广泛。PLC以其高效的逻辑指令性能，结合数控铣床的各项构造设备，可以形成一个系统的框架。在数控铣床电气控制中，通过对数控铣床电气控制结构的分析，总结出电气电源回路、电气直流回路、电气交流回路、系统强电回路的控制性能，强化数控铣床电气控制的PLC应用能力。随着制造加工行业的快速发展，数控铣床电气控制的发展也成为必然要求。在采用PLC技术时，数控铣床自动化水平显著提高，PLC的优势作用也得到更好的发挥。

参考文献：

[1]朱龙飞.数控铣床在电气系统自动控制中的应用探究[J].南方农机，2019，50（18）：193.

[2]曹川川，郭鹏远，杨大奎.基于MACH3的教学型五轴联动数控铣床的电气控制系统设计[J].农机使用与维修，2019（08）：1-3+10.

[3]李超，李晓辉，谭恺阳，刘晓可，崔文霞.基于西门子828D的数控铣床改造控制系统及电气应用的配置应用设计[J].内燃机与配件，2018（20）：96-97.

[4]范恒. 俄罗斯数控铣床ΦΠ-37H3电气控制系统的数控改造[D].西安电子科技大学，2016.

[5]李茜. 基于S7-300PLC的X62W万能铣床的电气改造[D].西安工程大学，2016.

[6]彭美武，苟建峰，杨保成，钟成明.SINUMERIK 802D数控系統在铣床电气改造中的应用[J].电世界，2016，57（06）：36-39.

[7]裴志坚.西门子802D系统在数控铣床电气改造中的应用[J].常州信息职业技术学院学报，2015，14（01）：17-19.

作者简介：朱宁，男，江苏徐州，1981.3，汉，本科，机械设计制造及自动化，高级讲师，从事机电学科教学与研究。