PLC技术在数控机床电气控制系统中的应用

候永爱 刘利锐

（1.内蒙古一机集团宏远电器股份有限公司 内蒙古自治区包头市 014032）

（2.内蒙古第一机械集团股份有限公司科研所 内蒙古自治区包头市 014032）

PLC技术的应用优势，改善了数控机床运行的电气控制系统（以下简称为数控电气）的运行能力，具体表现在三个方面：

（1）可编程控制器在互联网应用平台中，完成了信息传输与反馈、自主分析处理等流程，提升数控电气的智能控制能力；

（2）增强了控制系统运行的稳定能力，减少运维管理的人力与财力投入；

（3）PLC 技术具有较强稳定性，自编程完成检测功能，有效提升数控电气的安全性。

1 PLC技术概述

1.1 技术理论

PLC 技术依据数控电气运行时实际存在问题，设计成自动化控制应用体系，以此解决工业生产运行时存在的各类问题，顺应工业环境的发展需求。其设计时应用的语言更具高级性，使用方式更为灵活，实现了对输出与输入多种语言的模拟与演习，以此加强工业机械的运作效果，使PLC 技术及其设备运行时，形成有序整体，为数控电气运行提供助力[1]。

1.2 技术特点

现阶段，工业发展进程中，PLC 技术逐渐获得了广泛应用的发展趋势，基于其自身具有较强的适应能力、较高的稳定性，运行系统与功能具有完善性，易于学习与操作，便于操作人员在短时间内迅速掌握其内在运行理念，备受人们关注与认可。

1.3 技术功能与作用

PLC 技术能够自定义控制范围，不受范围限制，可控点达到上万个。PLC 技术系统的应用语言较为丰富，有效开展数据的集中性处理，甚至实现了高级语言的综合应用。在开展数据处理时，PLC技术应用的编程控制器为四则运算指令，有效实现数据资料的便捷性操作。在PLC 技术落实大范围监控时，实现了对生产中存在的问题加以整合，开展集中式处理程序，保障各类问题处于受控状态。高级编辑语言，对系统各部位开展了有效控制，加强电动机仪器的控制效果。

2 PLC技术的应用流程

PLC 技术在设计应用流程的具体内容为：

（1）收集与整合相关数据，借助控制系统完成对应操作，完整传输编辑完成的语言，使其传达至对应区域，继而开展系统判断，分析编辑完成数据的应用状态。此程序完成了PLC技术的输入程序，应结合数控电气整体的电路运行情况，开展收集数据的对比与分析。此阶段PLC 技术对外来数据实现了电路连接，借助寄存器完成数据读取的基础需求，保障相关程序处于可执行状态。

（2）结合用户需求，全面扫描原始指令，依据实际存在的具体情况加以分析，提出具有适应性的解决方案。此程序属于执行阶段，依据相关指令执行对应操作，保障执行程序的规范性与信息读取的有序性。此程序中的用户模块，构建时结合了工业生产中的各个主体，保障指令的有效获取，依据存储器完整指令的跳转。如若指令跳转失败，在初始程序中完成指令执行时，再次进入处理流程，保障指令处于执行状态。

（3）将总结的处理措施传输至系统平台，借助系统发出指令，完成PLC 技术的应用流程。

3 PLC技术应用在机床电气的具体途径

3.1 自控

PLC 技术在数控电气方面获取了良好应用，有效减少人为操作的可能性，全面提升自动化操作能力，在实际开展操作期间，完成了数据与指令的编辑，继而借助程序开展PLC 技术应用。在指令实施期间，电气设备实现了自动化应用效果，在其出现设备故障时，PLC 技术给予其有效的解决方案，自动化开展问题排查工作，使其恢复程序运行。

3.2 信息反馈

PLC 技术应用于数控电气系统中，实现了对电气设备运行存在的问题，开展有效检测与反馈，相关人员完成工作设备的对应控制工作即可，以此保障设备处于稳定的运行状态。PLC 技术完成了电气设备运行问题的自动化检测程序，精准确定故障位置，便于操作人员实施相对应的维修工作，有效提升维修效率，增强数控电气设备的运行能力。

3.3 照明

在传统数控电气系统运行时，采取的照明设计大多数表现为开机即启动。比如控制柜开机时，其照明系统随之启动，在关闭控制柜时，照明系统随之停止运行。如若将PLC 技术应用在数据电气照明系统中，照明系统应用将会更具操作灵活性、控制便利性。例如，照明系统在开启前期以黄灯为表示，在停止运行时以红灯为表示，正常照明时以绿灯为表示，以此加以区分管理照明系统，增强相关人员对照明系统的操控能力。

3.4 组合机床控制

鉴于数控机床具有较为繁杂的应用结构，为此，开展相对应的电气控制工作时，对其系统整体要求更为严格，要求PLC 技术控制工作更具稳定性与安全性。将PLC 技术应用在数据电气时，为其提供了自动化运行能力，以此解决控制与操作的相关问题，保障组合数控顺应机械主轴的各项需求，最大程度地提升加工机械的各项需求，在实际加工时，鉴于加工操作台以封闭为常态，为此操作台其他环节应适当增加电路，引起数控机床内部的电路设计较为繁杂，对输出与输入的点位数量需求更多。应用PLC 技术良好解决了此类电路复杂的问题，提升数控电气系统的可维修与管理性能[2]。

3.5 集中控制

PLC 技术应用系统，一台即可完成多种控制需求，实现了多台设备的集中控制，完成了不同设备相互连接工作。集中式控制系统运行成本更为低廉，极具经济实惠的运行优势，如若转换控制对象，则会停止PLC 技术的控制，完成控制主体的变更，重新启动PLC技术即可。

3.6 单独控制

PLC 技术应用在数控电气时，相比传统生产流程，显著提升了生产效率，加强生产线设备的集中控制能力。PLC 技术及其控制系统，对数控电气生产线上任一设备实现了单独控制效果，保障技术应用的有效性。PLC 设置相关的控制程序，继而由设定的程序完成生产线的整体控制，实现控制数据的完整传输，有效解决生产线运行存在的各类问题，提升设备稳定性能，达成精度生产目标[3]。

3.7 逻辑控制开关量

PLC 技术在数控电气中最为基础的应用在于开关量控制。传统开展开关量控制期间，应用的是继电器电路予以完成，PLC 技术成功取代了继电器的应用，实现了开关量的良好控制，控制表现在顺序与逻辑两个方面，使开关量控制适用于多种情况，具体包括单台设备与自动化流水线。

3.8 模拟量的科学控制

在实际落实数控电气生产期间，存在诸多连续性动态变化的参数，以物理量为主，包括温度指数、生产速度、生产流量、液位指标、压力数值等。此类参数可借助数字量转换予以实现控制程序，数字量转换方式有两种，即D/A、A/D，保障编程器高效处理模拟量。

3.9 运动控制

PLC 技术应用于数控电气系统时，完成了多种运动的有效控制，包括圆周与直线两种运动。配置控制机构期间，以往采取的有效措施为，在传感器与执行程序中，实现直接应用与控制。现阶段采取的运动控制为专项应用模块。例如，多轴位置开展的运动控制、伺服电机实时相关控制。PLC 技术对数控电气实施了精准控制，以此保障相关产品的生产质量。在开展运动控制期间，对设备运行参数予以精准调整，使其处于精细化生产流程。PLC 技术装置内部装设了微型处理器，具有既定程序的可输入性质，此类固化程序有效保障运行参数的稳定性，防止其发生篡改的可能性。为此，PLC 技术相关装置针对生产设备实施了高度精准的控制，以此保障生产质量，加强产品质量控制力度。此技术现已获得广泛应用，具有良好的发展前景。

3.10 数据处理

PLC 技术应用与操作系统日趋完善，PLC 技术相关研发人员，开展了内置处理器的升级探索，以便于增强PLC 技术的应用性能，使其适用于更多项目的工作任务。现阶段，PLC 技术内设的数据处理程序，完成了数据的精准输入与存储，并开展了相对应的执行指令。在此期间，数据处理较为关键，数据处理的精准程度，关乎着指令运行的方向与效果。为此，以产品质量为核心，生产期间应完整保存与统计相关数据，以备对比分析。PLC 技术良好实现了生产数据的保存与统计工作，在相关程序开展数据录入期间，装置对设备运行参数予以有效统计与完整保存，为设备研发提供技术与数据的双重支持。与此同时，PLC 技术具有良好的数据传递能力，保障信息完整性传输，提升相关设备工作数据的精准监控，如若发生稳定性问题，及时予以修正，以此保障产品的生产质量。

4 PLC技术应用在机床电器控制应采取的改进方案

4.1 加强设备信号的稳定性

如若闸门与接触器发生运行问题，极易引起PLC 系统难以精准发布数控电气的相关指令，引起设备无法有效接收指令，造成设定程序的未响应问题。此类问题的产生成因在于接触器连接问题，或者受到电磁干扰。针对指令执行存在问题，应采取加强设备信号稳定性的改进措施，以此保障PLC 技术处于有序的应用状态。

在PLC 技术融合于数控电气时，应对其系统开展升级操作，以操作安全与稳定为视角，使其应用性能予以增强，保持设备持续性运行能力。PLC 控制设备应开展运维管理，对其实施定期维护措施，针对存在的老化与损坏问题，开展及时更换流程，有效升级PLC 技术应用系统，保障其运行的稳定性、灵敏响应的规范性，促进其在数控电气系统中获取良好的应用效果[4]。

4.2 增强故障提示的精准性

控制系统问题发生原因大多数为：系统内部发生短路，造成整体系统运行不畅。系统运行不畅时，引起PLC 技术难以科学开展信息的分析与处理工作，产生失控问题。针对系统短路问题，加以故障分析，大多数表现为线路年久失修、定期维护工作不到位等。针对控制系统运行不畅问题，应开展各区间故障提示的完善工作，以此保障在短时间内迅速确定短路故障的发生位置，继而开展有效的维修工作，保障PLC技术与数控电气两者系统处于稳定运行状态。

在PLC 技术集中处理与分析数控电气相关数据时，应加强故障提示功能的应用与完善。针对潜在可能性发生的故障问题，予以事先报警，以此提升故障排查效率，科学提出危险因素，营造较为安全的运行环境，使问题在发生期间，给予其及时响应，高效开展故障分析，以此有效控制生产中发生安全事故，营建安全生产环境。

5 PLC技术改造数控电气的具体措施

5.1 科学分配I/O点位

结合数控电气系统的应用设备，划分为输入与输出两个类型，整理其数量与型号，科学开展I/O 点位的分配工作，便于技术人员开展连接图与相关程序的后续工作。关注PLC输出点位的分配效果，针对各类输出点位应连接相互独立的电源，保障供电的有序性。各个输出点位之间应适当采取隔离措施，在分组输出期间，可使用相同电源。此外，在PLC 技术设备选购期间，应在其实际承载容量范围内，预留至少10%的容量，为其后续系统升级与功能拓展提供可能性，此种设计理念，具有经济化可行性。

5.2 保障输出数据与PLC技术相匹配

在系统开展改造程序期间，应保障处于外围位置的设备，匹配与PLC 技术输出数据类型，防止系统运行发生故障问题。PLC 技术输出类型具有多样化，依据输出端具有负载能力，分为直流与交流两类；依据电流实际规格，可划分为大与小两种电流；依据输出点位操作能力与频率差异，可分为继电器、晶闸管、晶体管。PLC技术的输出装置，均具有维护系统运行安全与稳定的能力。

5.3 保护措施

在机床设备运行期间，应安装互锁保护设施，互锁安装位置为继电器与接触点之间。在PLC 技术梯形图中，机床具有自反转控制能力，然而主电路中存在交流接触器触电，极易引起短时间内电流超大问题，或者时间超长失控引起的熔焊现象，造成短路事故，甚至是更为严重的安全事故。为此，在硬件位置添加互锁装置，有助于加强系统保护效能。此外，应开展机床关键位置的防护工作，开展硬件处理工作，便于在PLC 技术输出位置采取急停措施，保障设备处于安全保护状态。

6 结论

综上所述，在国内经济发展进程中，PLC 技术获得了完善与优化，在未来各领域中获取了更为广阔的应用空间，尤其表现在数控电气方面，PLC 技术实现了时间精准把握，借助其运行的稳定与安全优势，满足了数控电气对控制技术的多重需求。PLC 技术应用于数控电气系统中，有助于提升数控电气整体的工作效能，使其处于稳定有序的自动化处理状态，保障生产安全。