浅析基于PLC的数控机床电气控制系统的设计

张桐强

【摘要】由于PLC技术具备的高可靠性、强抗干扰性、适用于恶劣生产环境等优势，在工业控制领域中得到了广泛的应用。对此，基于PLC技术提出一数控机床控制系统，通过对其硬件结构及数控机床控制数据通信接收、基于PLC的控制数据映射设计，最终实现系统对数控机床控制程序的执行。通过对比实验进一步证明，该系统与传统控制系统相比误差率更低，更具有应用价值。

【关键词】PLC;数控机床;电气控制系统

随着科技的进步，PLC技术逐渐应用在各种机械领域中，PLC是将微机技术与继电接触控制相融合产生的新型技术，它使微机技术的优点得到了最大化的发挥，并使继电接触控制系统的缺点最小化使相关的工作人员能更加便捷地工作。PLC技术应用于数控机床电气控制中，使得整个电气控制系统实现自动化，大幅度提高了数控机床电气控制的水平，也保证了数控机床电气控制系统的安全运作，加快了数控机床电气行业的发展速度。下面将对PLC在数控机床电气控制中的作用进行说明，并研究PLC在数控机床电气控制方面的具体应用。

1、PLC技术在数控车床控制系统中的应用需求

1.1操作需求

我们知道，数控车床的控制目标是按照顺序控制功能进行的，主要包括：①主轴启动、正反转和停止控制;②刀具的换刀动作;③冷却液开与关;④主轴工件夹紧与松开;⑤润滑油的启动和停止。这些都是需要设计好数控车床的操作面板按钮作为前提控制条件的。数控车床主要需要设定一定的安全运动范围，还需要设计数控车床行程的开关安装范围以及信号控制的前提条件。再有就是需要設定主轴旋转速度的大小，这需要旋转编码器来进行测量，通过负反馈形式来精准控制主轴的转速。以上这些数控车床的操作需求都是可以通过PLC技术来启动数控车床电气自动化控制的，例如开关量的控制、脉冲量的控制、模拟量的控制、运动的控制，以及数据采集和信号的控制等。另外，PLC技术在操作时比较简单方便，具有可靠的安全性能，同时PLC技术还可以大大提升机床操作的效率，从而保证顺利完成零件加工的目标，满足数控车床操作需求的各项功能。

1.2维修需求

数控车床在运行过程中也会出现各种故障问题，影响了正常的生产，也给日常的维护带来很多麻烦。PLC技术在解决机床维修上具有一定的技术水平，可以通过监控处理，当发现机床出现故障后可以根据报警信息进行提示，而且PLC功能强大，可以迅速定位发生故障的点，并展开维修，使车床恢复正常，从而满足数控车床的维修需求。

1.3安全需求

数控车床PLC技术具备急停开关控制技术，当数控车床发生错误或者危险时，就可以采用一键急停，从而停止机床的运行，这样就可以保证人员避免受到伤害以及零件的损坏。另外PLC技术还在X和Z轴的行程中设置了开关控制技术，这样就可以将刀具的运动范围控制在合理范围，避免发生由于机床撞击而出现的机床损伤。当然安全问题还需要员工认真负责的态度，认真细致的检查工作可以将安全事故率降到最低，从而保证企业机床、零部件和人员的安全需求。

1.4企业管理需求

PLC技术在企业管理方面也进行了考虑，一方面设置了故障记录的时间和类型，企业生产管理人员可以凭借此推测出机床发生故障的原因，检查出是人为故意破坏，还是操作不当造成的，针对出现的问题做出相应的解决办法。当然，如果企业维修管理人员如果能够较早发现问题，就可以及时进行协作排查，这也是监督员工工作效率，便于恢复生产和企业管理的有效办法，企业在获得经济效益的同时，也提高了数控机床管理水平。

2、基于PLC的数控机床电气控制系统的设计

2.1数控机床控制数据通信接收

数控机床控制数据通信接收是系统运行的第一个阶段，是通过接口板获取端口上的控制数据信息。由于在系统实际运行中，控制数据信息常常会存在无效数据。因此，需要利用PLC以扫描的方式，按照控制顺序对接收到的控制数据进行采集，并将其中有效的控制数据填入到存储器当中，再进入系统的处理阶段当中。在进行程序控制执行的阶段，通过数控机床控制数据通信接收保证当输入的控制数据发生变化的情况下，存储器当中已有的控制数据不会受到影响发生改变，控制数据的改变只会通过在下一阶段中的控制数据通信接收改变。

2.2基于PLC的控制数据映射

当完成数控机床控制数据通信接收后，再次通过系统的计算机接口实现对控制数据的通信，并获取到2个8位数的16进制数，通过对该数据进行映射，最终获取到每个控制点位上的数值，再用特定的变量对每个点位的数值进行保存，实现区域性映射。基于PLC的控制数据映射是系统中一项十分重要的环节，只有通过这一环节才能将用户输入的参数信息转换为具体的功能，从而在系统当中实现对数控机床的控制。通过本文上述数据的采集阶段，已经将用户编写的语言程序转变为了系统可以运行的数据，再利用计算机接口板的端口状态对信息进行实时的存储，并将其输入到映射区域当中，通过映射环节再将数据中原本的语义、词义等分析出来，从而做出正确的控制。

2.3实现数控机床控制程序执行

为了实现系统对数控机床控制程序执行，首先需要根据用户实际输入的信息，经过控制程序执行后得到相应的预想结果。在逻辑构造当中，根据设备元件的各项信息将保留的输出控制数据的变量与系统中对应的位置进行连接，实现设备元件与系统端口额状态数值的实时连接。

通过编译环节将控制程序差分成多个不同的单元，再将其分别进行转换。在每个逻辑当中都分别对应一个数据机床上的设备元件，节点位置表示各个控制逻辑与逻辑功能的节点。再对逻辑进行运算，并在运算的过程中，系统开始对各个控制命令进行逻辑运算，并将运算结果输出到映射区域。最终通过映射区域输出的结果执行相应的控制程序，实现对数控机床的控制。

结语：

PLC具有不同种类的应用形式，使得数控机床的信息交流更加快捷，让电气控制的控制范围更大。希望本文对相关的机械生产和加工企业实现电气自动化控制系统有所裨益，让机械行业实现持续稳定地革新。

参考文献：

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