PLC机电一体化技术在数控机床中的有效应用

PLC机电一体化技术在数控机床中的有效应用

李宗铭

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摘要：PLC能够实现对半导体、通信、数字和智能技术等技术的合理利用，从而形成一个拥有自动控制功能的装置，能够对通信、模拟、顺序、连锁系统、逻辑开关实行有效控制，其通过拥有储存功能装置，完成各种指令的储存，同时能够准确计算各种数据，从而合理地控制各种制造设备。而数控机床属于自动化机床，拥有驱动、输出输入设备、测量和电气控制等设备。借助机电一体化技术的有效利用，能够高质量高效地控制数控机床，能够提供更加稳定安全的运行设备，从而实现机械加工效率和制造质量的提升。

关键词：PLC机电一体化；数控机床；有效应用

引言

随着现代机械制造技术的不断提升,数控机床加工逐渐趋向于高效率、高质量和高精度的方向发展。其中,数控机床的加工精度是判断加工产品好坏的重要标准,减小加工误差即可提升加工精度,从而降低材料损耗,节约加工成本。而影响机床加工精度的主要原因包括加工零件结构的几何误差,环境温度等热变形误差、机床力变形误差等。如何采取有效的方法进行误差控制和补偿是当前数控机床和机械制造领域研究的重点。

1.PLC机电一体化技术概述

PLC是一种依托于计算机技术的控制设备，体积小，功能强大，对操作人员的技术要求较低，可提高机电一体化的进程。PLC的结构基本一致，由中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）电源、储存器和输入输出接口电路等组成。中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。

2.应用优势

首先,传统意义上的控制系统和PLC电机电技术选择了不同的设计,前者有更多的硬件继电器和触点,后者由软继电器组成;其次,传统的控制系统有更多的机械接触,降低了系统的可靠性。PLC机电一体化技术采用微电子逻辑运算技术,真正实现了无机械接触,实际工作更加可靠和适用,磨损问题更少,因此具有更长的使用寿命。第三,传统意义上的控制系统和PLC机电一体化技术选择不同的继电器控制方法和触点逻辑,前者主要依靠元器件之间的硬件连接进行控制,后者利用软件进行有效控制;最后,两者的工作原理存在较大差异,其中机电一体化PLC技术较为先进,而传统的继电器和触点控制方式有较多的局限性。因此,在现代科技创新发展中,如何将PLC机电一体化技术渗透到数控机床行业是各领域学者研究的主要问题。

3.在数控机床中PLC机电一体化技术的实际应用

3.1机械设计中的应用

在制造工业机械时设计环节非常关键，设计质量能够在很大程度上影响最终的机械制造质量，而应用PLC技术，能够使传统的生产制造过程发生变化，使其向着更加完善的方向发展。在设计工业机械的过程中，相关人员已经有效应用PLC机电一体化技术开展自动排屑装置、传动装置以及防护装置的设计工作。在设计防护装置方面，出于保证防护有效性的目的，相关人员大多使用半封闭或者全封闭的方式，并且通过PLC技术的利用，促进程序简化，使人为干预降低，不需要实时指派专人监控，并且在各种生产环境中能够使飞出飞屑的情况得到有效避免，不但实现了安全性的提升，还能够使环境污染程度降低。PLC机电一体化自动排屑装置在运行过程中不会有碎屑堆积的情况出现，从而避免机器因为碎屑的影响而损坏。在设计传动系统方面，主要为进给传动和主传动。在传统的生产系统中大多通过有效协调电气系统或机械系统实现共同运作，而在PLC系统的影响下，能够有效地使两个系统成为两个独立的个体，在这种控制模式下，能够取得更理想的运动效果，进而实现控制效率的提升。

3.2执行与驱动技术的应用

PLC作为计算机辅助控制的主要装置之一，能直接控制数控机床。数控系统中采用继电器和接触器传递信号，能直接从PLC中获得指令，控制数控机床设备。PLC执行机构采用双中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）方式控制输入/输出信号，并根据输入/输出信息完成执行机构的动作。PLC内部设置了多个CPU，每个CPU都有自己特定的功能。程序存储器单元是最重要的一个CPU。程序存储器单元通常包括多个功能块，如输入开关、定时器、存储器、中断处理电路以及执行机构中所有指令和控制信息的存储单元。在机床执行机构上将继电器或接触器与PLC连接，控制数控机床设备。在机床主轴上将接触式执行机构与PLC连接，控制数控机床主轴本身。在其他执行机构上还有一些附加功能块和指令单元，如步进电机驱动和旋转驱动器。采用继电器和接触器传递信号是为了避免继电器受电磁干扰导致信号发生误读而引起故障，但是不适用于长时间频繁地通过继电器改变工作状态。将接触器直接连接PLC是为了减少触点间的相互影响作用，故障发生时能及时更换触点，且不需要改变主控制回路。继电器和接触器直接连接使用软启动装置具有更高的可靠性和安全性。

3.3自动控制

在智能经济建设中,自动控制系统的设计和应用是数控机床创新发展的必然趋势,而PLC的机电一体化技术可以为技术研究和系统应用提供关键要素。从行业发展来看,数控机床自动控制系统具有复杂性和多样性的特点,在实际工作中必须根据生产特点选择合适的集成设备。PLC机电一体化技术应发挥其作用,系统从数控机床上采集信息,科学协调系统的所有操作关系,注重工作指令的共享,使微控制器和通信系统有效传输信息,同时利用存储器传输指令和高效档案,及时优化参数变化,符合现代计算机信息处理技术的优势,快速准确地计算出参数变化信息,保证自动控制系统的稳定运行。因此,PLC电机集成技术不仅可以保证参数的提高和准确性,还可以根据参数的变化设置报警装置,满足新时代数控机床应用管理的要求,帮助人员在收到报警信号后及时排除故障,有效维修,提高数控机床自动化控制系统的运行效率。

3.4组合机床控制的应用

组合机床控制是一种应用于机械制造行业的控制方式。这种控制方式可以应用到各种数控机床上，如车床、铣床等。组合机床有普通的组合机床、卧式组合机床及立式组合机床等多种类型。组合机床控制的切削工具，一般由西门子PLC、变频器以及伺服系统构成。数控系统和电气控制由西门子PLC构成。电气控制分为西门子输入/输出模块和西门子CPU400模块。电气控制模块包括PLC接口和电机（变频器）。西门子可编程控制器也称为标准PLC，简称PLC，是目前我国较流行的数控系统。标准PLC有两种使用方式：一种是作为系统总线使用，也称为总线控制器；另一种是作为中央处理机使用，通常为专用设备或小型加工车间使用。它可以用来编程和监控自动化生产线上的设备在机器加工过程中的运行。西门子公司所生产的S7系列是较为先进的PLC设备。

结束语

在数控机床中应用PLC技术可以降低劳动力，提高工厂的工作效率。对于工业企业来讲，采用PLC技术有助于降低生产成本，实现工业的智能化发展。从长远来看，PLC技术可以促进机械制造业的发展。在数控机床中应用PLC技术是一种先进可靠的技术创新策略，可以提高数控机床的生产效率、质量及稳定性，实现企业管理的标准化和规范化。

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