基于PLC的数控机床电气控制系统

张代玉

摘要：随着科学技术的发展，工业机械设备在工程制造中发挥着重要的作用，通过PLC数控技术对于设备的程序控制操作，对于提高工作效率和产品质量，发挥出了重要的作用。本文通过对数控机床电气控制系统的介绍，以及具体的设计模式，旨在为更多需要数控机床控制技术的企业提供参考。

【关键词】PLC数控机床 电气控制系统

科学技术的不断进步，推动了工业制造业的技术革新。传统的机床控制模式也逐渐被计算机数字化程序控制所替代，这不仅提高了工业生产效率，节约了劳动力，而且控制技术更为精确完善，体现出了很大的技术优势。PLC控制技术，即可编辑逻辑控制器，系统比较稳定，无需传统控制技术需要的零部件更换，只需要改变相关的参数，就可以实现不同的工艺改变，一套设备，可以实现对多个生产环节的控制，节约了大量的人力物力，提高了生产效率，对于增强企业核心竞争力，降低产品生产成本，有着重要的作用。

1 数控机床电气控制系统的基本结构

1.1 数控机床的基本结构

用计算机信息化技术，通过编辑相应的控制程序，对设备系统进行控制的技术，就是数字化控制技术。数控机床，也就是利用数字化控制技术对机床进行控制，实现计算机程序对零部件加工的整个过程控制。现在的电器设备也都应用了数字化控制技术，比如现在的智能空调，智能手机等，都是数字化控制技术应用的典范。数控机床，大体都由以下几部分组成：机床主体、电气控制单元、执行系统和数据控制系统。

1.1.1 机床主体

机床是整个系统的执行者，一般外形都比较大，是加工零部件的直接设备。同时，它也是数据控制的对象，对其实现控制的结果，关系到最终产品质量的好坏。

1.1.2 电气控制单元

电气控制单元是数控系统的核心硬件，通过对编辑好的软件程序的分析和使用，实现对机床的控制，是控制机床工作的枢纽。这个系统的运动控制器，是控制单元中最重要的部分，它通过接收来自传感器的指令信号，转变成电信号。它对整个系统的逻辑、程序控制起着决定作用，对于机床的运行、加工时长、零件加工规格等都起着控制，是机床能否正常运转的关键部位。

1.1.3 电气控制系统的执行部分

电气控制系统主要通过电磁阀对机床进行控制，比如在机械加工过程中，会出现刀具的磨损和损坏，通过电磁阀的控制，实现刀具的检测和更换。通过电磁阀的开关，实现机械手和刀具的加紧和松弛，完成换刀工作，提高机床的工作效率，这比人工换刀要快很多，尤其是换刀精确，并且能够进行数据检测。当发现刀具出现磨损或者角度发生问题时，就会反馈给中枢控制系统，控制单元就会通过对电磁阀的控制，实现机械手对刀具的更换或角度调整。这样可以对加工过程实现实时监测，极大的提高工作效率和产品质量，这样能够保证不同批次，产品的规格和质量比较统一，降低残次品的产出率，对于加工企业重要性不言而喻。

1.2 数控机床的特殊结构

主要是机床在工作过程中，会出现一些紧急情况，针对这些出现的情况，需要作出应急反应或处理，从而就需要有一些特殊结构，以免造成机床进一步损坏或安全事故。比如急停按钮的设置，当出现一些紧急的事故时，通过其对机床进行紧急控制，或者对程序进行复位。

2 基于PLC的数控机床电气控制系统的设计

2.1 数控机床电气控制方式的选择

选用合适的机床电气控制方式，决定着机床加工质量和效率。优秀的机床电气控制系统能够提升生产产品的精度和产品的性能。因此，需要根据加工零件的性能和特点，选用合适的系统，根据对象特点设计合适的程序，通过PLC控制系统选择合适的X轴和Y轴。数控机床电气的控制效果的直接表现，就是运动控制器的作业性能。合适的数控系统能够让运动控制器发挥出更强的稳定性与高速性能.并且增加接入轴的数目，自主编辑性能以及后续便利的升级方式。

2.2 数控机床的功能

数控机床系统，在工作时，不仅可以实现X、Y、Z轴三轴联动，也可以让所有轴同时运动或者分开独立运动。数控机床的全闭合环控制方式，利用X、Y轴的运动轨迹对工作台进行定位，实现对操作模式的精确控制。为了能够让数控机床的电机长时间持续工作，需要对电机的温度做好监测工作，并且有合适的冷却系统进行降温保护。机器运转工作也会造成刀具的损坏和角度变动，为了实现自动换刀的功能，对主轴配备了专用的机械换刀手和刀库。机械手进行相关的刀具更换和调整，不仅可以提高工作效率和设备的稳定性，而且降低换刀发生的安全事故率。

3 数控机床出现故障分析

数控机床在运行过程中，也会出现故障或者错误，如果不能做出应急处理，就有可能对设备造成损害或者人员伤亡。因此，通过数控机床系统控制中的紧急控制按钮，PLC中间继电器会立即将急停信号传递到系统中，继电器迅速做出停止反应，快速停止设备的运转，既保证了设备不会造成繼续损害，还能杜绝由此产生的可怕后果，专业人员能够根据发生故障时的状态，根据程序执行状况和控制单元逐项检查，对故障问题作出分析处理。

4 结语

随着科学技术不断在数控技术中的应用，PLC数控机床控制技术也会越来越完善，程序化程度越来越高，功能越来越强大，解放更多的劳动力，用高效准确的计算机技术进行专业的生产控制，提高产品的精确性，降低人为错误操作带来的事故率，对于增强企业的产品竞争力，有着重要的作用。但是，就目前我国的数控技术发展程度来说，与发达国家还存在着较大的差距，因此，设计更多适合实际生产的数控机床电气控制系统是很有必要的。选择合适的程序控制模式，对于电气控制系统是十分关键的。它不仅涉及到对各个部件的控制和运行，而且能够对多种机床操作实现兼容，有利于实现对不同型号的机床控制操作。PLC作为现代数控机床的常用控制系统，在实际的生产控制中，已经发挥出了巨大的作用，创造了可观的经济效益。但是，由于我国的生产水平相对较低，纯机械化生产的工艺和技术水平，还有很多现实的制约因素。因此，通过不断地提升电气控制技术的设计方法，提高行业的制造水平，有着重要的意义。参考文献

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