基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用思考

张旭

摘要：随着我国科学技术的不断发展进步，为了进一步提高工业产生的效率和质量，机械技术和电子技术相互融合渗透、共同发展，形成了机电一体化技术的前身。现阶段，机电一体化技术已经广泛应用于各个行业和领域。PLC作为机电一体化技术中的重要内容，一直以来都以其独特的技术优势而被应用到数控机床中，提高了数控机床的可操作性，促进了数控机床智能化程度的提升。本文对PLC技术进行了概述和分析，探讨了其在数控机床中的应用，并分析了其未来的发展前景。

关键词：PLC;机电一体化;数控机床

中图分类号：TH-39                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）05-0082-02

0  引言

在机械技术和电子信息技术的快速发展和研发人员的不断探索下，实现了机械技术和电子信息技术的融合发展，奠定了机电一体化技术发展的可能性。PLC机电一体化技术作为现代科学技术发展的产物，已经在各个领域得到了有效应用，而在众多应用领域中，数控机床便是其中一个典型应用。与此同时，伴随着PLC机电一体化技术的进一步发展和完善，未来PLC技术的应用领域和范围将会进一步的扩展，而在PLC技术的辅助和支撑下，数控机床的作用和价值也将得到最大化的体现，对未来现代化工业的发展也将起到积极的作用。

1  机电一体化和PLC技术概述

机电一体化又称为机械电子学，其英文表达为Mechatronics，是由机械和电子学两个英语问单词组合而成的词汇。机电一体化的概念最早出现在日本，而后随着机电一体化技术的研发和发展，逐渐被更多的国家和地区所接受和认可。尤其是伴随着计算机技术的发展，机电一体化技术也得到了不断的完善。现阶段的机电一体化技术，已经由发展之初的机械和电子技术的融合逐渐朝着更加智能化、人性化的方向发展。

PLC技术的全称为可编程控制器（Programmable Logic Controller），简称为PLC，是以计算机技术为依托的控制设备。PLC技术利用可编程度的存储器，从而实现逻辑算、顺序控制、定时、计数等功能，从而用于生产过程中的自动控制和监控的目的。PLC具有体积小，功能强大的特点，尤为重要的是PLC具有在线修改功能，从而能够利用电脑和软件实现对机械设备的控制，同时在线修改功能的存在，使其的灵活性和可靠性提升了。利用电脑实现编程和控制，改变了传统机械加工过程中工作人员需要全程跟踪的问题，减轻了工作人员的负担，为工作人员提供了极大的便利，提高了工作效率的同时，降低了由于人为参与而存在的误操作性[1]。

PLC机电一体化技术应用范围广，可以实现为不同应用领域提供不同的技术类型，极大体现了系统的灵活性和实用性。另外，PLC设备相对较小，操作难度低，对于工作人员的专业知识和技能要求不高，极大提高了该技术在机械加工领域的普及率。不仅如此，设备安装方便也是PLC机电一体化设备应用范围广的一大原因。与此同时，从运行安全性方面考虑，PLC技术也表现得足够优异，抗干扰性强、运行稳定，可以利用计算机执行程序不断对机械设备进行优化，从而保证后续设备使用的稳定性。简而言之，目前来说，PLC机电一体化技术已经成为现代机械制造业必不可少的技术，未来，PLC技术将朝着更加智能化和人性化的方向发展。

2  PLC机电一体化技术在数控机床中的作用

数控机床是数字控制机床的简称，是一种配备程序控制系统的自动化机床。数控机床中配备的控制系统能够通过逻辑处理的方式进行编码以及其他指令程序的控制，并实现译码的过程，最终将指令以数字的形式表示，在输入数控装置，由数控装置输出控制信号，从而实现对机床动作的控制，自动按照图纸要求将机械零件加工出来。事实上，数控机床主要的控制对象是轴的运转，通过对轴的控制从而实现机床的复杂加工程序。而数控机床的主要运转方式是要通过预先设定好的逻辑关系来控制轴的运转，而轴的运转最终促使电机进行运转。因此，预先的逻辑关系设定才是控制电机或者说是控制轴运转的关键，而这种逻辑关系正是依靠PLC可编程控制器来实现的。作为一种数字运算操作系统，PLC的核心是可编程存储器，依靠系统内容存储器的记忆功能实现对机床各个元件下发控制命令，从而实现对机床运转的控制。

PLC作为可编程控制系统，能够准确、快速的发送指令，不仅可以实现弱电控制强电的功能，同时还能具有极强的适应性，能够应付复杂多变的逻辑变化，从而确保机床运转的稳定性。数控机床的产生和发展，从本质上来讲，就是为了提高生产力，解放劳动力，降低由于人为操作造成的错误，提高生产加工的精度，而这些通过PLC控制系统的引入都可以实现。不仅如此，PLC机电一体化技术经过不断的发展和完善，尤其是以信息技术的快速发展为背景下，不仅能够对数控机床的加工过程进行控制，而且正朝着更加人性化、智能化和简易化的方向发展，对数控机床信息的输入、输出、查询等功能的现实，进一步提高了数控机床的可操作性，促进我国机械加工领域的信息化、智能化发展[2]。

3  PLC机电一体化技术在数控机床中的应用

3.1 PLC机电一体化技术在机械设计中的应用

随着我国制造业的不断发展，对机械加工行业的效率、精度和质量都提出了更高的要求，因此，对于原有机械设计进行完善和升级是必经之路。在PLC机电一体化技术的辅助下，数控机床的机械设计环节无论是功能、质量还是加工精度等方面都有所提升，可以说PLC机电一体化技术的融入，从某种程度上来说改变了原有数控机床的运行模式。原本的数控机床都是在开放的模式下运转，一方面，在开放环境中，加工过程中很容易造成切削金属屑的飞溅，对操作工人的人身安全埋下隐患;另一方面，开放环境中，给工作人员对数控操作提供了可能性，而这种人工干预很容易产生误操作的可能。而在PLC机电一体化技术的融入下，實现了数控机床的半封闭甚至是全封闭机械设计，在这样的加工环境下进行的机械加工，不仅保障了操作人员的人身安全，更提高了机械加工的准确率。此外，在PLC机电一体化技术的辅助下，机械构建能够实现对切削的金属屑的回收功能，降低了金属屑对后续加工造成的影响。另外，PLC机电一体化技术还改善了数控机床的传统模式，由原本的统一控制主传动和进给传动，逐渐过渡到分别、独立控制，极大提升了数控机床的抗干扰能力、运行稳定性和效率。

3.2 PLC机电一体化技术在自动控制系统中的应用

数控机床在实际加工过程中，要根据加工零件的不同而进行参数的设置和调整。在传统加工时期，主要是采用人工操作，因此，加工的精度和质量不得不受到人文和客观因素的影响，误操作的可能性也很大。而PLC机电一体化技术能够实现数控机床参数调整的半自动化输入，精度和准确度较之传统都有了极大的提升，从而保障了加工零件的精度和质量。在PLC控制系统的辅助下，工作人员只需将指令输入系统，再由系统传给单片机，而整个的核对查找指令的过程完全由计算机系统完成，极大减低了人工参与的程度，整个过程不超过5秒钟，实现了加工效率的提升。因此，在PLC机电一体化技术的辅助下，数控机床的控制精度和准确性都得到了极大的提升，数控机床运行的稳定性、连续性、准确性也得了有效保障[3]。

3.3 PLC机电一体化技术在驱动技术的中的应用

数控机床中配置的执行元件和驱动装置是为了确保各项指令能够被准确的接收并顺利的完成。数控机床的机械设计中，将数控装置与执行元件相连，当数控装置发送指令时，执行元件能够在第一时间接收到指令，并且在驱动装置的控制下进行规范性的操作，从而使整个加工过程按照预定进行。PLC机电一体化的在数控机床运行中的作用能够让控制过程的精度和效率得到进一步的提升，同时最大化的降低控制过程的复杂度，降低人工操作引起无误差的可能性。

4  PLC机电一体化技术在数控机床中的应用前景分析

从上面的分析可以知道，对于数控机床未来的发展来说，PLC机电一体化技术是提高数控机床控制精度的关键技术。而从现阶段PLC技术的发展现状和发展趋势可以预见，未来的PLC机电一体化技术将会与信息技术、互联网技术、人工智能技术进一步融合发展，从而实现由PLC机电一体化逐渐过渡到智能一体化发展阶段，实现数控机床软、硬件系统、设备共同进步和发展。现阶段的的数控机床中，PLC机电一体化技术的应用更多是从技术层面的推动和更新，而未来，PLC控制系统将会从更加注重一体化系统的研发和发展，不再仅仅以单个元件为对象考虑控制效率的提升，而是以系统为整体，将各个元件作为系统中的一部分进行优化配置，从而实现各个元件功能的最大化利用，从而形成更加智能化、人性化的PLC控制系统。对于操作人员来说，可以通过参数的设定让数控机床的运转更加智能化，更加突出人际智能交互的优势，进而促进加工领域的智能化发展[4]。未来，在PLC控制系统的辅助下，数控机床的加工的连续性、安全性、稳定性将会得到进一步的提升，资源回收、利用效率的提升，将会极大降低加工成本，操作人员的工作环境将会更加安全，操作人员的工作内容更多是对智能化设备的操作，而非直接面对操作机床，有效降低人为因素对加工精度产生的影响。更重要的是，加工环境的改变和改善，降低了制造业对环境、生态产生的破环和污染，促进了加工领域的绿色、可持续发展。

5  总结与思考

综上所述，基于PLC的机电一体化技术在数控机床中的应用，无论在其设计环节还是控制功能方面都具有极强的优势。PLC机电一体化技术融合了信息、机械等方面的技术，实现了对数控机床的自动控制，提高提升数控机床的加工精度，使数控机床的加工运行实现了科学性和有效性，转变了传统机械加工时期需要操作人员全程参与加工过程的弊端，降低了人为因素对加工精度产生的不利影响，解放了生产力，提升了数控机床控制的简易性，有效提升了加工效率和质量。因此，无论是现在还是未来，加工领域的相关人员都应该进一步加强对PLC机电一体化技术的认识和应用研究，不断进行技术的创新和改革，让PLC技术在数控机床中得到更加深入、科学的利用，充分发挥技术的优势，提高数控机床自动化水平，促进我国制造业信息化、智能化发展，全面提升加工制造业经济效率的同时，促进制造业与生态、与环境可持续发展。

参考文献：

[1]徐钊.PLC机电一体化技术在数控机床中的应用探讨[J].南方农机，2020，51（20）：155-156.

[2]何健.PLC技术在机电一体化生产系统中的应用[J].黑龙江科学，2019，010（016）：98-99.

[3]羅磊.基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用研究[J].智库时代，2018，160（44）：301-302.

[4]许际鹏.PLC机电一体化技术在数控机床中的有效应用[J].内燃机与配件，2018（21）：97-98.