机床电气控制的PLC自动化系统设计探究

黄镜荣

【摘要】近年来，数字控制技术越来越多地用于实际生产过程中。其中，PLC电气控制技术已被广泛用于提高效率和经济性。主要分析PLC电气控制系统的工作方式和特点，结合PLC控制系统的设计原理和过程，总结了PLC组合机床的设计方法和实际应用原理，以促进PLC电气控制系统的进一步完善。

【关键词】机床;电气控制;PLC自动化系统

PLC电气控制系统，也称为可编程控制器，是基于现有控制器的改进的高度自动化的继电器接触器控制系统。该控制系统具有工作效率高，稳定性强，操作简单，成本低等优点，近来在相关公司和工厂得到了广泛的应用。为了促进该系统的进一步推广和使用，主要介绍了PLC系统在机床电气控制技术中的创新和在组合机床中的实际应用价值。

1.PLC系统的特点

1.1强大的操作灵活性。PLC的主要数据以程序形式存储在控制器中，从而减少了与外部设备的连接和相互影响。如果需要修改数据，则只需调整内部程序，而无需更改外部线路连接。这大大简化了控制器的操作过程，并使数据修改更加方便和灵活。

1.2响应速度快

LC系统对机床的控制主要是通过控制器对半导体电路的控制来实现的。该半导体电路具有快速响应和高精度的特性。另外，PLC系统采用了大规模集成电路和晶体管的组装方法，有效地防止了接触抖动和引弧现象，进一步提高了系统的灵敏度。

1.3高定时精度和宽范围

PLC系统的计时系统还使用高度稳定的半导体电路，从而大大提高了准确性和广度。同时，利用PLC系统还可以实现对用户的实时控制。在使用过程中，用户可以根据实际操作条件随时更改时间设置，但不影响数据计算的准确性。

1.4高度的系统稳定性

除了使用微电子技术来确保电路的非接触式开关外，PLC系统还具有自己的测试和监视系统。当发生输入，输出或电路故障时，系统会自动检测测试结果并将其及时反映在控制终端中，因此您可以在最短的时间内检查错误，从而确保整个系统的稳定性。

1.5工作简单易掌握

PLC系统的设计充分体现了人性化的特点，编程语言采用了更多的图形图形语言。即使是初级操作员，只要掌握基本的图形命令，他们就可以在短时间内掌握PLC系统的工作方式。此功能还使PLC系统在企业生产中得到更广泛的应用。

2. PLC控制系统的设计原理

PLC系统控制整个企业中机床的运行，如果出现问题和障碍，可能会给企业造成巨大的经济损失。因此，在设计控制系统时，必须将可靠性原则放在首位。 PLC系统设计中使用了许多先进的新材料，例如晶体管和半导体，为系统稳定性奠定了坚实的基础。 经济利益是公司在生产过程中非常重要的内容的一部分，因此在设计机床控制系统时也必须考虑经济因素。 PLC系统的高度自动化大大减少了所需的劳动量，高稳定性大大降低了系统的维护投入，这在具有相似PLC经济性的系统中保持了很大的优势。 在工业生产中，系统和设备的更新非常快。要在企业生产中长时间使用该系统，必须遵循开发原则，并根据企业的实际生产需求不断发展和完善。在设计系统时，尤其是在设计一些主要链接时，考虑开发和更改的能力很重要。您需要保留特定的换向空间。

3. PLC系统设计流程

充分了解被告的特征。对控制对象的全面理解是整个控制系统设计的前提和基础。对应控制的内容的理解应包括各个方面，例如工作步骤，工作时间，生产要求等。同时，有必要准确总结数据的各个方面。在硬件选择中，PLC硬件设备的主要部分通常包括I/O设备和I/O端口分配，并有相应的外围硬件设备。在选择硬件设备时，有必要充分考虑稳定性和经济性，并选择功能齐全且价格经济的设备。

完成设备的组装和连接后，也应正确调试程序。调试程序通常可以分为两个阶段。首先是虚拟调试。虚拟调试是通过特定的虚拟程序来模拟生产站点。这种程序调试可以及时发现程序工作中的一些基本问题，避免程序在实际工作中不必要的损失，并为以后的现场调试提供具体的数据参考。现场调试可基于虚拟调试在现场修复系统详细信息。现场调试比虚拟调试更注重细节校正，这也是整个调试过程的重要一步。

4. PLC电控系统在复杂机床中的应用

4.1三面铣复合机床

三面铣削复杂机床是PLC系统应用程序的示例。三面銑削组合机床是用于加工铣削销的自动加工设备。主要组件是床，液压站，动力滑轨等。现有的处理程序是将要由操作员处理的零件放在电动滑轨上，并用夹具固定位置。当操作员按下加工按钮时，继电器开始工作，滑台被驱动，铣头开始加工零件。

PLC系统主要在硬件和软件管理中控制3面铣削复杂机床。在硬件方面，PLC系统允许三面铣削复合机床通过外部电路设计和I/O资源分配对铣削销执行单周期自动处理。在软件方面，PLC系统通过单周期自动工作系统和单电源自动循环工作系统实现电气元件的自动处理。

4.2复合钻孔机

钻床组合机床是使用PLC系统高效，自动地处理特殊部件的加工设备。 PLC在钻井组合机床中的应用主要体现在外部接线图上。 PLC系统通过强电流控制机床的弱电流混合系统。为避免电磁干扰，在对电源线进行布线时，应将它们与PLC的相应线分开安装，并保持一定的距离，以消除相互之间的噪声影响。

复合机床用于在生产过程中精确加工某些零件，这对操作精度和机器稳定性提出了很高的要求。它还为电气控制系统设定了严格的标准。传统的继电器接触器控制系统在可靠性和准确性方面不能满足日益复杂的生产要求，并且在现有控制系统的基础上，PLC系统不仅大大提高了系统的可靠性，而且还改善了自动维护功能。这样可以减少系统维护方面的投资，并进一步提高企业的经济效率。

4.3 PLC外部电路设计

SB0是处理命令按钮，SQ1是滑块起始位置开关，SQ2是要切换到工作位置的滑块。转换开关SA实现三种工作模式的选择：单面铣削复合机床的单周期自动操作，单动力头自动循环操作和微动。按钮SB1至SB4分别控制左铣头，右1铣头，右2铣头和立铣头。位置开关SQ3至SQ 6分别控制左铣头，右1铣头，右2铣头和立铣头的单周期操作的处理间隔。按钮SB5和SB6控制滑块的快进和倒带，并使用SB7和SB8控件实现滑块的点动调整和油缸的精确调整（手动释放和手动夹紧）。油泵和每个铣头电机FR1至FR5触点的长期过载保护可与PLC并联，以存储PLC输入点的数量。工件夹紧和松动信号显示（HL1和HL2），滑台快进和倒带信号显示（HL3和HL4），滑台工作前进信号显示（HL5），液压泵工作信号显示（HL6）和每个铣头加工信号指令（HL7，HL8，HL9和HL10）可以与相应的电磁体或接触器线圈的相应端并联连接，以存储PLC输出点的数量。将触点并联连接到PLC或将输出设备并联连接到PLC的相同输出端子可以降低设备成本，但是经常使用这些方法，但是必须充分考虑控制系统的可靠性。开关QS控制机床的整个电源，SA 1控制机床的照明EL，照明电路使用36V的安全电压。 QS和SA 1不包含在PLC控制系统中，因为它们不参与系统过程周期。

如果三面铣削复合机床执行单周期自动铣削和单动力头自动循环工作，则必须在随后的操作之前启动液压泵。也就是说，无论哪个马达，液压泵和每个铣削头之间都有一个顺序联锁。为了确保加工质量并减少故障，铣削头，液压泵和电动机的超载均已停止。执行单周期自动铣削时，需要确保以下互锁：在右1个铣刀头和立铣刀头之间有一个顺序的互锁，在立式铣头和右2铣刀头之间有一个顺序的互锁。右2铣头不能同时工作，它是互锁的。

【参考文献】

[1]曾燕飞，李虎山.基于 PLC 的三面铣组合机床电气控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2011：69-72.

[2]成育鸿.PLC 电气控制系统在组合机床中的应用探究[J].产业与科技论坛，2011，10（18）：36-39.