基于PLC控制的机床电气控制研究

齐男

摘 要：随着我国工业不断进步，机械在工业生产中应用也越加广泛，在生产过程中，不仅代替人类完成简单重复性工作，还帮助精密零件生产变得更加快速便捷。传统机床控制装置多使用继电器和接触器进行控制，由于继电器和接触器自身原理制约容易发生事故，而可编程逻辑控制机床不仅改善传统机床制约情况还将生产过程变得更加自动化，使用可编程逻辑控制机床进行数控化工业生产已经成为我国工业必然性趋势。本文主要以可编程逻辑控制机床为基础，对机床电气控制进行研究。

关键词：PLC控制技术；机床电气；控制研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.063

0 前言

随着科技水平不断发展，传统机床控制系统无法满足现今技术要求，且维护成本高，容易出现故障，可编程逻辑控制机床在工业发展浪潮中应运而生。可编程逻辑控制机床电气系统，不需要经常进行零件维护。传统机床电气控制技术在生产不同零件时需要配备不同机床，而可编程逻辑控制机床只要改变相关参数和生产代码就可以转变生产对象，节约生产成本，减少因更换零部件所造成的成本浪费和时间浪费，将自动化生产在机床电气控制中进一步实现。

1 PLC机床电气控制系统结构

1.1 PLC电气控制机床基础结构

PLC电气控制技术就是指通过数字化信息技术对电气机床进行控制，帮助对机床控制其运动轨迹和加工零部件过程。这种技术和电气机床生产进行融合后，不仅能帮助生产还能是生产过程变得更加高效便捷。像我们日常中使用的全自动洗衣机和电冰箱等都是PLC控制技术在生活中的应用。在工业方面最具代表性产品就是基于PLC控制的机床电气控制技术，在这种技术扶持下，机床可以对符号和程序进行逻辑处理，与普通机床相比，基于PLC控制机床更加先进，更加符合现代化机械加工要求。

电气控制单元是由电机模块、电源模块和运动控制器等部分组成，电气控制系统最主要组成部分就是运动控制器。运动控制器对机床主体工作部分进行运动、逻辑和工艺上控制，保障电气控制系统正常运转。现阶段PCL电气控制机床电源模块主要分为两种：第一种是可调电流，即将固定电流转化为预定电流与运动控制器进行通信。第二种是不可调电流，即不可以转化为电流，也不能和运动控制器进行通信。电动机模块也分为两种，即装机装柜型和书本型，将通过电动机电流变成适合电动机使用的交流电。电气控制单元是可以对电气控制系统进行控制。

电气控制系统的执行部分就是对零部件进行加工，是直接作用部分。通过对机床中电磁阀控制来完成各种机械活动，在加工过程中，通过光纤传感器检测刀具在加工中是否存在异常，及时进行更换。通过控制换刀角度提高PLC电气控制机床的工作效率，改变原有刀具运动轨迹，使产品生产种类变得多样化。

PLC电气控制机床核心控制部分是软件对程序进行分析，并使用程序运行PLC电气控制机床。控制机对我们输入程序进行分析，将信息传递给运动控制器，运动控制器接到命令后对电动机模块进行控制，电动机将这些命令转化为动作，对零部件进行加工。

2 PLC电气控制机床的特殊结构研究。

2.1 PLC电气控制机床的急停按钮

一般情况下，急停按钮通常处于关闭状态，开关接触点处于接通状态。在发生紧急情况时，按下急停按钮，急停按钮接触点就会断开，PLC电气控制机床中所有回路继电器都会断开，电源也会停止为移动装置提供电源，急停按钮装置也会向PLC电气控制机床发出停止命令，让设备停止一切操作。这个按钮不仅可以控制紧急事态还可以使紧急事态不再持续发展，一旦系统出现程序错误还可以通过它对系统进行复位。

2.2 PLC电气控制机床的超程限位程序

超程限位程序被压在制作的轴承之下，通常情况下，超程限位程序和急停按钮一样处于松开状态，在PLC电气控制机床使用过程中，如果出现超程限位情況，超程限位系统就会开始启动，和急停按钮一样，这个按钮启动会使PLC电气控制机床所有回路继电器都会断电，同时向PLC电气控制系统报警。

3 PLC电气控制机床的功能分析。

PLC电气控制机床中有X轴、Y轴和Z轴三种轴，其中Z轴一般有四个，在工作时X、Y、Z轴之间三轴联动，不同轴之间不仅可以合作运动进行加工，也可以分开运动进行加工。为了实现对PLC电气控制机床的全闭合环控制，可以利用X、Y轴间交叉运动轨迹，对工作台进行控制，加强PLC电气控制机床加工精度，为了同步控制四个主轴电机，要加强对变频器进行控制，在对X、Y轴进行保护的同时，对四个Z轴进行限位。

PLC电气控制机床在使用时，时常会出现温度过高现象。应该为PLC电气控制机床配备专业冷却水泵，对电机温度情况进行实时检测，实时为PLC电气控制机床提供保护，保障机床正常运转。

在日常使用过程中，PLC电气控制机床难免出现刀具损坏或磨损出现，应配备光纤传感器对刀具进行实时监测，一旦出现问题可以及时发现，检测系统就会根据检测情况进行报警。工人在接到报警之后，可以根据系统指令找到损坏位置，进行自动换到或手动换刀。

为了保证手动换刀和自动换刀有效性，PLC电气控制机床应配备自动检测装置，在手动和自动换刀后检测刀具位置和深度是否符合要求，提高PLC电气控制机床加工质量和加工精度。

4 总结

随着工业水平不断进步，我国工业生产中可编程逻辑电气控制机床也有越来越广泛的应用。可编程逻辑控制机床在应用上，不仅帮助我国工业实现自动化，还降低我国工业成本。但是，我国工业在生产加工过程中还存在很多技术制约，所以我们不能局限于眼前的工业水平，要不断开拓进取，改良PLC电气控制机床技术，加强PLC电气控制机床生产安全和加工精密度，对我国工业有进步性意义。

参考文献：

[1]许晓东，雷福祥，王伟，弋晓康，廖结安.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].农业科技与装备，2016（10）：26-28+31.

[2]孔德红.数控机床典型控制功能PLC编制模板研究[J].制造技术与机床，2015（06）：175-178.

[3]常家玉.数控机床换刀装置机械手设计及PLC控制系统研究[J].中国包装工业，2015（18）：27-28+30.

[4]温义美，罗亭，李浩彬.PLC在数控机床中的应用[J].科技传播，

2016，8（16）：200+244.