PLC技术在数控机床自动控制中的运用

黄军

摘要：在对数控机床进行自动化控制时，PLC技术具备较好效果，可以采用组合控制形式，还可以提高设备信号传输稳定性。但当前很多企业并没有根据自身生产需求，对数控机床自动化控制系统功能进行完善和优化，也没有认识到PLC技术应用重要性，这就导致数控机床自动控制效果比较差，经常会出现故障问题。企业需要引进更加先进现代科技，将其与PLC技术进行有效融合，并且构建功能完善自动化控制系统，对数控机床使用情况进行全方位管理。本文就PLC技术在数控机床自动控制中的运用进行相关分析和探讨。

关键词：PLC技术；数控机床；自动控制；运用

目前工业发展速度正在不断加快，在进行工业生产时，需要借助电气设备，才能完成制作要求。在对现有电气技术和设备进行管理时，PLC技术具备更多优势。这项技术已经广泛作用于电气控制和通信等方面，在应用时不仅可以对数据信息进行提取和管理，还存在通信和联网以及运算等功能，将其作用于工业生产和制造中，可以对数控机床设备进行高效管理，并且促进工业生产向着现代化和智能化等方向进行更好发展，为相关企业带来更多综合效益。因此企业需要提高对PLC技术重视程度[1]。

一、PLC技术应用特点

在进行PLC数控机床控制系统设计时，PLC作为主控制器，在应用时更加安全可靠，可以对数控机床设备进行数字化控制。PLC控制器内部存在大量集成电路，还融合了多种抗干扰技术。与同等规模继电接触器系统相比较，PLC控制系统在运行时，可以降低故障问题发生几率，且存在故障报警功能。一旦硬件设施出现故障问题，可以第一时间进行自我检测，并且对故障区域进行精确定位，为后期故障处理工作开展提供有效支持。这种控制器内部功能比较完善，可以根据不同生产现场，配置相应控制模块。在进行控制系统应用时，最主要控制设备是接触器和继电器以及传感器等设备，可以对各种信号进行有效传输，并且与输出模块进行对应操作。在进行模块化结构设计时，可以满足工业生产柔性控制要求。PLC控制器内部多项构件采用了模块化设计形式，借助系统架构可以进行多模块连接。在对系统功能进行拓展时，也可以添加相应拓展模块，对现有功能进行持续完善和优化，进一步满足数控机床设备控制和操作要求[2]。

二、PLC技术在数控机床自动控制中的应用措施

（一）优化伺服驱动电路设计

1、明确设计要求

在对数控机床自动化控制系统功能进行设计时，要明确设计对象。选定需要对三根轴进行控制的数控机床作为设计目标，在开展系统设计工作时，要对不同轴伺服驱动电路进行针对性设计。通常情况下在进行伺服驱动器设备设计时，主要存在力矩和速度以及位置控制形式。在对控制系统功能进行设计时，要采用高精度位置控制模式。伺服系统驱动装置主要包含了X轴（横移工作台）、Y轴（纵移工作台）、Z轴（主轴），不同轴对应的驱动荷载存在一定差异，转动惯量也有所不同。在对驱动器设备和电机设备进行选择时，需要根据设计要求，对设备型号和规格进行正确选择，还要保证各项设备在使用时，能够满足控制要求[3]。

2、完善系统结构

本次设计的自动化控制系统属于半闭环控制系统，所有反馈装置都采用了增量式光电编码器，光电编码器可以对电机设备实际运动角位移进行精确记录，并且对结果进行全面提取，将其反馈到PLC控制系统中。在对各项参数进行对比分析之后，对数控机床设备进行精确控制。在输出伺服报警之后，伺服需要准备好并且完成定位操作。在进行信号传输时，需要借助中间继电器设备实现各项操作。伺服接口电路需要与大地进行连接，伺服驱动器对应的电机接线端子和伺服电机航空插头，需要严格按照设计要求进行连接处理，还要保证连接方式更加精确[4]。

（二）引进更加先进智能软件

在对控制系统进行设计时，还需要引进更加先进技术，对现有软件功能进行更新和优化。在对伺服驱动器参数进行提取之后，需要对对应的轴驱动器设备进行精确设计。在对每个轴控制要求进行深入分析之后，需要对驱动器参数进行合理设置。其中X轴伺服系统对应的驱动目标为横移工作台，Y轴伺服系统对应的驱动目标为纵移工作台，Z轴伺服系统可以进行主轴驱动，在对驱动器设备参数进行设置时，各项参数比较相似，需要对所有参数进行集成化控制[5]。

（三）完善系统应用程序

1、明确设计目标

在对自动化控制系统进行设计时，首先要对结构结构进行完善和优化，数控机床自动化系控制系统主要具备手动加工、自动加工、故障报警等功能。在对各项功能进行设计时，需要对影响因素进行综合考虑，并且设置针对性应用程序。在开展设计工作时，需要将应用程序划分为若干模块，并且构建结构完善的编程程序。在对应用程序进行设计之前，首先要做好系统信号地址分配。在开展模块化设计工作时，需要对功能模块程序进行正确撰写。在对快动、点动程序进行设计时，需要实现三根轴数控机床控制运动，要保证 X轴和Y轴以及Z轴都能实现直线运动，并且根据控制需求，对轴运动速度进行精确控制。在对机床操作程序进行设计时，如果位移量比较大，要选择快速进给形式。如果位移量比较小，可以选择精确控制模式。在对其他程序进行设计时，需要对各个单元互锁影响进行充分考虑

[6]。

2、完善操作程序

设计人员需要选择触摸屏按钮，并且配合操作站，对模式进行正确选择，要保证按钮站和触摸屏能够实现互锁保护。在对快进程序指示进行设计时，要借助触摸屏实现快进操作，对应操作站禁止输入之后，如果不遵循操作规则，触屏输入会显示无效。在对快动和点动程序进行设置时，需要构建互锁保护机制，在任意轴快进情况下，所有程序都会被锁定。在对机床进行控制时，需要最大限度保护电机设备应用安全，各轴抵达极限位置之后，不能再向前运动。在对限位开关常闭触点进行设计时，需要将其串联在速度输出指令之前，轴运动达到极限之后，限位开关会发出信号和指令，触点断开之后，脉冲输出停止，Y轴对应的运动需要由位置控制模块进行控制。

结语：综上所述，借助PLC技术构建数控机床自动化控制系统，需要根据企业生产需求，对系统功能进行完善和优化，还要对各项生产设备进行高精度控制。在进行控制系统应用时，可以对多种设备进行同时控制，确保设备在运行时处于协调状态，并且提高设备应用安全性和稳定性，满足数控机床电气控制要求。企业在进行PLC控制系统设计和应用时，需要加大资金投入力度，要为系统更新和升级提供有效资金支持，还要借助这项系统对生产环节进行全方位管理，从而获得更多经济效益。

参考文献：

[1]陈俊.PLC机电一体化技术在数控机床中的应用研究[J].现代制造技术与装备,2022,58(06):199-201.

[2]欧娟娟,段向军,王春峰.基于PLC技术的电气设备自动控制系统[J].淮阴师范学院学报(自然科学版),2022,21(02):132-137.

[3]王莹.PLC在数控机床中的应用分析与研究[J].机电产品开发与创新,2022,35(03):145-146.

[4]]石胜利.PLC在工业电气自动化中的应用研究[J].电子元器件与信息技术,2022,6(04):198-201.

[5]郭永杰,刘海生,王晓勇,马强,赵军.PLC在非数控机床转速控制与位置测量中的应用[J].设备管理与维修,2020(09):102-106.

[6]李伟,杨利荣.基于软PLC的自动控制系统的配置与实现[J].机械制造与自动化,2019,48(04):206-208+211.