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基於 PLC 的數控機床電（diàn）氣控製（zhì）框架

2020-6-17 來源：- 作者：馬然

關鍵詞;可編程邏輯控製器 PLC 數控機床

摘要：可編程邏輯控製器以其良好的性能在工業環境中得到越來越廣泛（fàn）的應用，並且在未來必然會（huì）成為數控機床不可分割的重要組成部分。文章首先針對含有 PLC的數（shù）控係統的工作特征加以（yǐ）說明（míng），而後進一步深入（rù），就數控機床控（kòng）製係統職能細節展開討論，對於加深 PLC 在數控機床（chuáng）領域的應用認識有著一定的積極價值。

數控機床是當前（qián）機械製造領域的常見工具，其特征即由計算機來實現數字化（huà）控製，從而展開工作的（de）一種高精度自動化設備。在對機床展開控製的過程（chéng）中，可編程邏輯控製器（PLC，Programmable Logic Controller）作（zuò）為連（lián）接計（jì）算機與（yǔ）機床等機（jī）械設備之間的橋梁，發揮著不容忽視的重要作用。

PLC 在數控機（jī）床體係中的應用，在提升機床自動化水平的同時有加強了精度以及可控性方麵的特征，尤其是對於變頻器、光柵尺以及電機控（kòng）製等方麵，更加便於形成全麵規劃，同（tóng）時加強了閉環控製係統的實現，能（néng）夠有效提升生產（chǎn）效率，因此具有強大的生命力。

1、有PLC加入的數控係統

從數控機床（chuáng）的電氣控製角度看，PLC 可編（biān）程邏輯控製器位於數控係統以（yǐ）及主軸驅動係統之間，三（sān）者通（tōng）過數據傳輸通路實現鏈接，共同構成數控（kòng）機（jī）床的控製體（tǐ）係。在這樣的數控係統中，相關的控製命令通過數據輸入裝置進入到數控（kòng）係統，並且由數控係統來實現對於對於指令的必要加工（gōng），諸如解碼和（hé）運算，而後進一步將（jiāng）加工後的（de）結果進行輸出。

PLC 可編程邏輯控製器則作為數控機床的邏輯控製中心存在，從邏輯上看其作用在（zài）於實現計算機與機床之間的溝（gōu）通（tōng）橋梁，但是從功能上看 PLC 與機床的結合更為緊密。作為機床各方麵（miàn）功（gōng）能和狀態的控製中心，PLC 負責將來源於數控係統的運動以及功能指令進（jìn）行邏輯整理，確保機床能（néng）夠準確（què）、協調地依據相關指令安全展開工作（zuò），並且（qiě）還需要對機（jī）床的各種狀態信息進行（háng）采集（jí），並且（qiě）反饋給數控係統，成為支持數控係統展開進一步控製和調整的重要工作依據。

通常而言，對於數控機床的控製主（zhǔ）要通過PLC 以及數控係統的集（jí）成接口來實現，一般係統都是將二者間各種通（tōng）信信息分別指定固定的存放地址，並且（qiě）麵向地址信息狀態展開實時監控，依據不同接口信號（hào）的具體狀態加以判斷，並且據此確定出下一個工作環節的控製命令，實現（xiàn）對於機床功能（néng）和動作的控製。整個控製係統包括（kuò）強電櫃和數控係統兩個部分組成，其中前者包括動力電路、控製電（diàn）路以及 PLC，後者（zhě）則用於實現數字化控製，是控製係統（tǒng）執行加工（gōng）的核心所在。想要對數控機床的控製展開對應的分析，同樣（yàng）應當從這兩（liǎng）個方麵予（yǔ）以分別展開。

2、數控機床（chuáng）控製係統職能分（fèn）析

在係統強電控（kòng）製回路中，包括電源、伺服（fú）強電、主軸強電、冷卻電機強電以及備用電（diàn）源等幾個主（zhǔ）要部分。作（zuò）為機床重要的控製係統，其位（wèi）於數控裝置和機床機械組件之間，負（fù）責（zé）實現對數（shù）控裝置發送過來的諸多命（mìng）令以及參數進行接收（shōu）和整理、分（fèn）析。具體而言，包括主軸變速以及轉向、啟動或者停止、刀具更換、分度（dù）作台（tái）的轉位和鎖緊，工件（jiàn）的（de）夾緊或鬆開，切削液的開或關等指令，都在其負責範（fàn）圍之內（nèi）。

在對這些（xiē）指令進行編譯之後，進一步展開對於（yú）相應機床組件的（de）驅動與控製，實現對應動作的完成。在這個體係之下，電源控製部分主要實現以及機（jī）床係統總功率以及總電流確定空氣開關；而伺服強電則用於為伺服（fú）電源模塊（kuài）供電，由交流控（kòng）製回路進行控製；主軸強電負責實（shí）現（xiàn）對於主軸在電源供電以及電機方（fāng）麵（miàn）的（de）控（kòng）製，冷卻電機強電則交由 PLC 進行具體（tǐ）控製（zhì）。

對於（yú）數控係統控製方麵，其控製回路包括電（diàn）源回路、交流控製回路、直流控製回路三個主要部分。電源回路（lù）主要用於實現電源的控（kòng）製，包括直流和交流兩個部分，是係統安全供電的（de）重要保證（zhèng）。在電源回路中，控製變壓器會（huì）依據實際情況需要對強電電源進行（háng）轉化，整理出控製回路需要的 220V 交流（liú）電以及 24V 直（zhí）流電。交（jiāo）流控製回路則負責實現對強電回路伺服模塊、主軸（zhóu）電機等得失（shī）電狀況的控製，在這一部分（fèn）中，PLC 的作用在於通過對（duì）中間繼電器的得失電控製，來實現（xiàn）控製功（gōng）能，可以說，PLC在這一個環節中（zhōng）即為控製功能實現的核心所（suǒ）在，其控（kòng）製範圍還包括了刀具加緊、主軸（zhóu）冷卻以及潤（rùn）滑、Z 軸抱閘（zhá）等方麵。最後，在直（zhí）流控製回路方麵，

PLC 的作（zuò）用主要體（tǐ）現在對中間繼電器（qì）組的控製方麵，這是（shì）實現（xiàn）交流控製（zhì）回路有效展開動作的（de）基礎，但是由於（yú）繼電器工（gōng）作驅動能源（yuán）為（wéi） 24V 電源，因此單獨（dú）劃歸到直流控（kòng）製領域中進（jìn）行（háng）對待。在對機床實現控製的過程中，PLC 本身具有可靠性高、抗幹擾性能（néng）良好等特征，並且維護和按照都十分方便，能（néng）耗也極為有限，都決定了其應用必（bì）然成為一種趨勢存在。從 PLC的（de）工作細節角度看，即在確定對

PLC 輸入輸出內容的前提之下，來進一步計算出對 PLC 的輸入、輸出線數目以及 IO 地址的分配。具體（tǐ）而言，諸如刀具更換、刀（dāo）具固定、氣壓告警、坐標軸回零（líng）、主軸速度到達信（xìn）號、坐標軸正負限位信號、外部運行允許信號等，都（dōu）是 PLC能夠接受的輸入信號。並且也可以依（yī）據輸入結果來反向確定對應的 PLC 控製策略，如刀具轉向，刀（dāo）具換刀位、主軸使能、冷卻開關控製、伺服使能、主軸鬆緊、伺服（fú）強電允許等，都可以作為（wéi） PLC 控製輸出目標進（jìn）行對待。

3、結論

雖然 PLC 在實際應用（yòng）環境中的表現一直都比較穩定，對應的故障發生也多源於不同功能模塊之間的配合度尚有待完善，但是並（bìng）不代表可以在日常工作中對於 PLC 的（de）維護完全放任自流。考慮到 PLC 工作的有效（xiào）性，將關係到機加工產（chǎn）品的合格率，甚至於整個機床的安全運（yùn）行，隻有謹慎對待不斷提升（shēng），才是 PLC控製的發展（zhǎn）正途。

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