PLC技术在数控机床电气控制系统中的应用

PLC技术在数控机床电气控制系统中的应用
摘要：数控机床是当前工业生产中必备的设备。

在传统的应用中，数控机床的
电气控制系统大都是采用继电器和接触器来进行控制的，这种控制的方式线路结
构十分复杂，且在其运行的过程中极易发生系统故障，一旦发生故障，要想进行
维修，十分困难，而且维修的成本也十分高昂。

采用可编程逻辑控制器PLC进行
数控机床电气控制系统的设计，能优化这一问题，不但节省相关企业的各项成本，还能有效提高生产的效率。

文章论述了PLC在数控机床电气控制中应用的意义，
并阐述了具体应用。

关键词：PLC；数控机床；电气控制；应用
1、PLC在数控机床电气控制中应用的意义
电气控制系统将直接对数控机床的运行效率和质量产生影响。

PLC技术的核
心是微处理器，它能通过和数字计算功能组成电子控制系统，使用PLC技术可以
改良数控机床，对机械加工行业以及其他的工业加工领域都有非常重要的影响。

使用PLC可以对数控机床进行改良和优化，解决传统数控装置中存在的问题，有
效提高数控机床的自动化程度。

此外，PLC不容易受到外界的影响，有自我检测
能力，应用这一技术可以提高数控机床的控制水平以及运行的安全性。

2、PLC数控机床在电气控制方面的具体应用
2.1、应用需求
2.1.1、企业管理需求
在企业的管理方面考虑，PLC设置故障记录时间和类型，企业生产管理人员
可逆推出机床产生故障的原因，分为人为故意破坏、操作不当破坏、编程错误破坏，可针对原因及时采取相应的补救措施。

同时，企业维修管理人员发现故障可
及时分工与协作排查，维修技术人员响应速度快，可监督员工的工作效率，及时
恢复生产，便于企业管理，企业经济利益进一步提高，能够满足数控机床强化管
理目标的需求。

2.1.2、安全需求
数控车PLC设置急停开关控制技术，遇到错误或危险时，选用一键急停，使
机床停止运行，防止人员伤害和零件报废；数控车PLC设置X、Z轴行程开关控
制技术，合理控制刀具运动范围，防止机床撞击而损伤机床。

如果员工敬业的话，不至于出现大型事故，使厂的安全事故率降低到最低，能够满足企业的机床、工
件和人员的安全需求。

2.1.3、维修需求
数控车床在稳定区之后，存在故障频发，给正常生产、日常维护带来诸多不便。

数控车床故障维修不仅工作量大，技术要求含量高，FANUCOi通过PLC维修[PLCMNT]、PLC梯形图[PLCLAD]和PLC配置[PLCCNF]进行监控处理，一旦发现机床
故障就能根据报警信息的提示，PLC功能强大，能快速定位故障点，恢复正常，
能满足数控机床维修的需求。

2.1.4、操作需求
数控车床以顺序控制功能为控制目标，如主轴正反转、启动和停止控制；刀
具的换刀动作；主轴工件夹紧与松开；冷却液开与关；润滑油的启与停，需要设
计数控车床的操作面板按钮作为前提控制条件，控制相对应的继电器动作。

数控
车床需要设定安全运动范围，需要设计行程开关安装范围和信号控制的前提条件。

主轴旋转速度的大小，需要通过旋转编码器测量，以负反馈形式，精确控制主轴转速。

而PLC能够扮演数控车床电气自动化控制的角色，如开关量控制、模拟量控制、脉冲量控制、运动控制、数据采集和信号控制，实现数控机床的顺序逻辑控制；同时PLC操作简单且方便、安全且可靠，能够有效提升机床操作效率并顺利完成零件加工目标，满足数控车床操作需求的功能。

2.2、应用形式
PLC在数控机床中的使用，包含内装PLC与外装PLC两种类型，而内装PLC
又能被称作集成式PLC，它在设计初期会把NC与PLC连接起来，因为它们的信号传递模式都在建立在内部总控制线的基础进行的，所以交换速度非常快。

这两者共用一个CPU，每个系统可以独立运行。

这一结构模式的设计应该从硬件与软件两方面入手。

将PLC和NC结合起来可以实现许多高等级功能，不仅可以优化整个数控机床的系统性，而且也能确保数控机床的系统稳定性，从而也就能优化系统的使用方式。

总之，使用不同类型的PLC产品，能优化整个控制系统的功能性与协调性，然后也就能提高开放性。

它的具体应用流程如图1所示。

图1系统结构框图
2.3、工作流程
PLC首先需要对数据进行收集和整合，通过相应的控制系统进行操作，将已经编辑好的语言输入到相应的区域，然后系统判断所输入的数据是否正常，能够正常使用。

在保证用户要求的情况下，按照原始设定的指令进行全面扫描，根据所出现的具体情况进行分析，提出相应的解决策略，或者是处理方法，最后，将所收集到的处理方法以及结果输入到系统的主机上，然后在通过系统向输出点发送指令，从而完成整个工作流程。

2.4、故障分析
数控机床在运作的过程中也会出现一些故障问题，当这种情况发生时需要及时对问题作出应对解决措施，最大限度地避免造成的人员以及机械损伤的情况。

数控机床控制系统的紧急控制按钮，可以通过PLC中继电器把信息传到系统，继电器会在接到指令的同时做出对应措施，制止机床再次运转，从而避免机床造成连续性的损坏问题。

另外，在数控机床的控制功能方面，PLC技术在数控机床电气控制的应用，有利于对机床床侧进行控制，特别是传达信号时，可以利用PLC 技术把开关信号及时传入可编程控制器，进行分析和读取工作；通过控制对面板为CNC的顺利运行提供有力保障；当发现机床电气控制系统中有异常时，实现及时报警功能等。

2.5、应用中存在的问题
2.5.1、控制系统的问题
这种问题一般都是因为其中某一环节出现短路，而导致整个系统无法运行，因为这样就使得PLC系统没有办法对信息进行分析，所以就会让控制出现问题。

出现短路的原因一般是因为线路长时间没有使用、没有定期进行维修所导致的老化，或者是受到外界原因的损坏、拉扯等原因造成电路不能流通。

2.5.2、指令执行的问题
因为闸门或者是接触器出现问题，这样就导致PLC系统对数控机床电气控制设备无法发出对应的指令，设备没有接收到相应的指令，无法完成设定的行为。

一般原因是因为接触器没有连接好，或者是会受到一些电磁干扰等。

2.6、改进措施
2.6.1、确保设备信号的稳定和安全
随着PLC应用技术在数控机床电气控制系统中的不断应用，需要对PLC应用技术进行升级，提高操作的安全性和稳定性，让设备能够持续性运行。

对PLC控制设备进行定期维护。

对于已经出现老化和损坏的配件需要及时进行更换，然后对PLC控制系统进行升级，提高系统的稳定性和灵敏度，让PLC应用技术在数控机床电气控制系统中能够进行更好的运行。

2.6.2、完善系统故障提示功能
通过PLC应用技术对数控机床电气控制数据的集中处理和分析，应该不断完善故障提示功能，对可能出现的问题进行提前报警，这样就能够及时的发现安全隐患，在出现问题的第一时间系统能够对其进行分析，通过这样的方法就能减少因为系统故障而影响到操作人员的人身安全。

总的来说，随着我国经济的不断发展，PLC应用技术也正在不断完善，在未来工业使用中有更广阔的发展空间，特别是在数控机床电气控制中的应用，PLC 应用技术能够精准的掌握时间，并且具有较高的可靠性，这也满足数控机床电气控制的需求。

将PLC应用技术应用于数控机床电气控制中，能够很好保证数控机床电气控制工作质量，使得操作能够进行自动化处理，能够提高生产的安全性、生产效率，这样才能够促进企业的向前发展。

参考文献：
[1]奚秀芳，韦红美.PLC在机床电气控制方面的应用研究[J].轻工科技，2019，35（05）：48-49.
[2]李夜.PLC技术在数控机床电气控制系统中的应用[J].山东工业技术，2019（10）：148.。