PLC机电一体化技术在数控机床中的应用

PLC机电一体化技术在数控机床中的应用

张莉

河北省保定市竞秀区 071051

摘要:在工业企业中，PLC技术在生产设备中得到了广泛应用。PLC技术由许多模块组成，例如，输入模块、输出模块、电源模块、CPU以及存储器等。在工业生产领域，PLC技术的应用十分普遍，将PLC技术与生产需求相结合，充分发挥PLC技术的应用优势。本文主要就PLC机电一体化技术在数控机床中的应用进行了分析。

关键词：PLC；机电一体化技术；数控机床

引言

数控机床是一种高度自动化的加工设备。在一个国家的工业体系中，经常把机床的数控化水平作为衡量工业发达程度的指标。在生产加工过程中，数控机床如果出现故障，会造成巨大的经济损失。因此，研究并发展数控机床故障诊断技术不仅对我国数控机床核心技术领域有着重要意义，而且对制造业大有助益。

1PLC数控系统结构

1.1PLC结构

PLC具有抗干扰能力强、系统编程稳定性好、程序语言识别速度快等优点，同时PLC数控系统对各设备均有较强的适应性。PLC数控系统结构主要由用户使用环境、硬件等组成。PLC硬件由外部接口、内部接口等组成，外部接口主要用以与其他机电设备进行通信；内部接口把控运算及控制器、CPU、用户输入及输出单元等，上述结构单元均在控制程序控制下运行。

1.2数控系统结构

数据系统是通过获取到的数字信号指令对数控机床进行控制，系统结构包括程序介质、数控装置、机床主体及伺服系统等。数控系统包括数控装置及伺服系统，数控机床中的主控装置由多个CNC装置构成，根据输入端制定，对需要控制的零部件进行数值编码；伺服系统是PLC系统中的核心组件之一，用以对机床主轴及进给伺服控制。机床主体用以加工制作，结构由机体、刀架、主轴向等构成。在数控机床使用过程中，操作人员可能会出现误操作问题，从而导致机床运行出现故障，为确保数控机床使用安全，会在机床上增加安装导程或者紧急按钮等装置。

2PLC机电一体化技术在数控机床中的应用

2.1PLC控制结构模块化

根据PLC控制系统功能需要，将功能模块划分为基本控制模块、公共信号功能模块、主轴模块、刀架模块及报警模块等。基本控制模块用以控制程序启动、停止控制及控制系统紧急处理等；公共信号功能模块用以处理NC、PLC等信号；刀架模块用以对刀架选择、刀架定位等功能进行控制；主轴模块用以对主轴定位、主轴正转及反转等进行控制，并依据PLC编程程序对设定参数进行修改；报警模块用以检测人为误操作、机床故障等，当发现存在异常后即开始报警，并反馈故障信息。上述功能模块实现时基于主程序、若干控制子程序等配合实现。数控机床PLC控制技术功能实现基础是控制程序运行指令，用户侧输出的质量会将程序、控制信号等输入控制系统中。通过PLC控制技术应用，可实现数控机床控制系统升级，并优化控制系统功能。

2.2组合机床控制

数控机床电气控制系统十分复杂，存在许多控制要求，在应用PLC技术时对数控机床的稳定性与安全性有严格要求。PLC技术可以增强数控机床的自动化工作能力，缓解操控人员的工作强度，使数控机床的操控更加便捷。对于组合数控机床而言，PLC技术可以满足各种生产需求，提升组合数控机床的自动化加工能力。与普通数控机床相比，组合数控机床中的电路更加复杂，所以可通过应用PLC技术解决组合数控机床操作、维修难度大的问题，降低组合机床的控制难度。

2.3数控机床运行及故障诊断

数控机床是一个复杂的系统，由数控系统、可编程序控制系统、伺服系统、测量与检测组成的反馈系统、机床机械及网络通信等部分组成，涉及光、电、机、液、计算机等各个方面。各部分的功能相辅相成，缺一不可，这就要求设计人员和工艺人员在设计及调试时确保信息统一，通用性高。PLC在数控机床控制系统中的作用主要体现在针对机床操作面板的控制、机床外部开关输入信号的采集、输出信号的控制及M、S、T功能的实现等。在数控机床电气控制中，虽然PLC顺序控制的任务随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大差别，但是主要可以归纳为如下几个方面：（1）机床主轴的起停、正反装控制、主轴转速的控制及倍率的选择；（2）机床冷却、润滑系统的接通和断开；（3）机床刀库的起停和刀具的选择与更换；（4）机床卡盘的夹紧与松开；（5）机床自动门的打开与闭合；（6）机床尾座和套筒的起停、前进及后退控制；（7）机床排屑等辅助装置的控制。当PLC参与到数控机床的控制和一些故障诊断中时，称之为可编程机床控制器。目前，通过PLC进行故障诊断主要是使用数控系统强大的控制功能，通过对PMC程序的编辑、监控及诊断，帮助调试及维修人员快速、准确查找故障原因。在数控机床的控制和故障诊断过程中，PMC与计算机数字控制系统及机床之间能够进行丰富的信息交换。

3基于PLC机电一体化的数控机床技术应用发展前景

PLC机电一体化技术在未来的发展中将会不断通信网络化、模块化、产品规划精巧化以及智能化。显而易见，这可以有效地促进互联网、大数据、人工智能技术与产品实体的有机结合，为设计者和用户提供强大的技术支持。同时为了满足数控机床以及工业自动化各种操作体系的需求，PLC制造商也不断进行革新开发，如智能I/O模块，温度控制模块以及专用处理外部故障的智能模块等，这些智能模块的使用加大了PLC的使用范围，同时增强了使用功能，这必然会使PLC在各个场合的使用更加稳定、智能、高效。在未来的发展中，PLC的体积、容量和运行速度必然也会优化，随着机床数控系统的不断迭代更新，对PLC的要求也会逐步提高，小体积、大容量、高速度的PLC必然会受到市场的欢迎。

结束语

综上所述，数控机床在工业生产系统中要想实现安全稳定运行，就需要有效运用PLC机电一体化技术，全面发挥出数控机床实际功能，提升数控机床的运行效率，转变工作技术人员操作理念。对相关生产制造技术进一步加强学习与研究，确保整体的生产制造流程达到规范化，发挥出PLC机电一体化的实际应用价值，促使我国工业领域实现可持续发展。

参考文献：

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