趙建林

摘要：本文對(duì)于PLC和數(shù)控機(jī)床的基本概念和性能做了基本介紹，探討了數(shù)控機(jī)床中PLC 機(jī)電一體化技術(shù)的使用，以加強(qiáng)人們對(duì)其的了解程度。

關(guān)鍵詞：PLC;機(jī)電一體化技術(shù);數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）06-0025-02

機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)和電子信息技術(shù)融合而出現(xiàn)的用以工業(yè)生產(chǎn)的新突破，數(shù)控機(jī)床是其主要產(chǎn)品之一，極大推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程。本文針對(duì)PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用展開探究。

1 PLC與數(shù)控機(jī)床

1.1 PLC及其性能

PLC是Programmable Logic Controller 的簡(jiǎn)稱，即邏輯化可編程控制設(shè)備。工作原理來說就是系統(tǒng)經(jīng)可編程存儲(chǔ)器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的程序進(jìn)行控制，保證工作相關(guān)的操作、計(jì)算以及控制管理等都能按照需求施行，利用控制系統(tǒng)控制多個(gè)機(jī)床以及相關(guān)設(shè)備，推進(jìn)生產(chǎn)工作順利開展[1]。其性能有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：

（1）編程簡(jiǎn)單。PLC所涉及的電腦系統(tǒng)編程較為基礎(chǔ)，因其指令簡(jiǎn)單而極易被相關(guān)工作者掌握，梯形圖與舊有模式下的繼電器控制圖有很大的相似性。PLC能夠?qū)崿F(xiàn)其輸入口、輸出口和接觸器以及繼電器等直接連接，降低了使用難度[2]。此外，PLC編程的基礎(chǔ)化降低了對(duì)于相關(guān)操作人員的文化水平和專業(yè)素養(yǎng)要求，工作者可以在較短時(shí)間范圍內(nèi)學(xué)會(huì)操作，極大提升PLC 的可操作性。（2）性價(jià)比高。PLC的設(shè)備具有體積較小、結(jié)構(gòu)緊密、外形堅(jiān)固、重量較輕等優(yōu)點(diǎn)，最重要的是其功能強(qiáng)大、實(shí)用性強(qiáng)，擁有極高的性價(jià)比。除此之外，數(shù)控裝備安裝過程簡(jiǎn)便，成為了機(jī)電一體化中實(shí)用性最高的控制裝備之一。（3）通用性強(qiáng)。PLC兼容性較高，使用過程中只要更換PLC軟件就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于其他系統(tǒng)的控制[3]。同時(shí)，PLC產(chǎn)品的多樣性使得通過組合方式的更換控制不同系統(tǒng)成為可能。兼容性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)可以滿足各種不同的控制要求。（4）可靠性高、抗干擾性強(qiáng)。PLC是專門為工業(yè)而控制設(shè)計(jì)的特別設(shè)備，因此對(duì)于環(huán)境有著超越其他設(shè)備的適應(yīng)性和抗干擾性。工作設(shè)計(jì)中PLC也有著人性化的特點(diǎn)，可以按照軟件的支持情況執(zhí)行全過程。PLC的掃描是周期性的、循環(huán)式的，其順序具有可調(diào)節(jié)性，既可以按照用戶設(shè)置的指令進(jìn)行操作，也可以按自由順序進(jìn)行工作。

1.2 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床的全稱是數(shù)字控制機(jī)床，即內(nèi)部置有程序控制系統(tǒng)的一種自動(dòng)化機(jī)床?？刂葡到y(tǒng)對(duì)于處理具有控制符號(hào)、控制指令以及控制編碼的程序有較高的效率性，使用計(jì)算機(jī)對(duì)指令進(jìn)行譯碼并以代碼形式顯示，再利用信息載體對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行輸入[4]。數(shù)控機(jī)床的主要部分有輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、PLC、CNC單元、電器控制裝備、伺服單元、輔助裝置、測(cè)量裝置以及機(jī)床本體。

1.3 PLC對(duì)于數(shù)控機(jī)床的控制作用

1.3.1 控制操作面板

PLC控制數(shù)控系統(tǒng)就是將對(duì)操作面板的信號(hào)進(jìn)行傳輸，使接口信號(hào)區(qū)接收到信號(hào)。其功能主要有S、T、M三種，S就是控制主軸轉(zhuǎn)速利用二位代碼、四位代碼轉(zhuǎn)換;T即管理機(jī)床刀庫(kù)，使自動(dòng)變換工具的目的得以實(shí)現(xiàn);M為輔助功能。

1.3.2 控制輸入信號(hào)

PLC利用對(duì)于輸入信號(hào)的開啟和關(guān)閉將其傳輸給需進(jìn)行控制的對(duì)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制開關(guān)。

1.3.3 控制電工元件

即PLC通過輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制各種操作裝置。

1.3.4 控制伺服

在機(jī)電設(shè)備中PLC利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置加載，對(duì)各種電動(dòng)機(jī)伺服控制。

1.3.5 控制報(bào)警處理

PLC轉(zhuǎn)缺收集機(jī)床故障信號(hào)，后將收集的數(shù)據(jù)以報(bào)警信號(hào)形式告知相關(guān)工作人員，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，避免嚴(yán)重后果的出現(xiàn)。

2 PLC機(jī)電一體化技術(shù)的使用

2.1 在機(jī)械設(shè)計(jì)中的使用

工業(yè)大機(jī)器生產(chǎn)以機(jī)械技術(shù)為基礎(chǔ)，PLC機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)需要以機(jī)械技術(shù)為重要前提，是機(jī)械技術(shù)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展的見證，PLC機(jī)電一體化在機(jī)械設(shè)計(jì)中的使用方向有防護(hù)裝置、傳送裝置、自動(dòng)排屑裝置等。

（1）防護(hù)裝置。一般情況下作業(yè)方式不采用開放式，而使用半封閉或者全封閉模式，目的就是減少人工操作對(duì)于PLC機(jī)電一體化的負(fù)面干擾，人工操作的減少不僅降低錯(cuò)誤率還可以降低人工成本。封閉環(huán)境下的不利影響因素被大大減少，由切削金屬屑導(dǎo)致的破壞相應(yīng)減少，安全性得到大幅提升。（2）傳送裝置。傳送系統(tǒng)的模式有兩種，一為主傳送，二為進(jìn)給傳動(dòng)。傳統(tǒng)工作模式中需要同時(shí)將兩種模式開啟，而PLC機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)了二者的分離?？梢詫魉湍Ｊ竭M(jìn)行預(yù)先設(shè)定，分離控制主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)，然后對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)連接，極大提升了控制效率和控制能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的單軸或多軸聯(lián)動(dòng)，提升工作效率。（3）自動(dòng)排屑裝置。自動(dòng)排屑的最主要設(shè)備就是內(nèi)部的機(jī)械器件，數(shù)控機(jī)床在運(yùn)作過程中會(huì)受到切削殘留金屬屑的影響，甚至對(duì)鎖刀等相關(guān)工具造成大的磨損，減少使用壽命。PLC機(jī)電一體化技術(shù)利用內(nèi)部的機(jī)械器件，是其在加工過程中自動(dòng)收集金屬屑并按照設(shè)定進(jìn)行集中處理，降低了器械損壞和其他意外的發(fā)生概率。

2.2 在執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的使用

數(shù)控機(jī)床工作的具體執(zhí)行最主要的就是依靠執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)，這也是PLC的工作重點(diǎn)方向之一。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要供執(zhí)行原件及相關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置使用，數(shù)控裝置與行設(shè)備在數(shù)控機(jī)床作業(yè)中一定相連，其連接可靠性也較高，保證接受的指令得到立即執(zhí)行。將PLC機(jī)電一體化技術(shù)利用于執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)，其原理與控制環(huán)節(jié)一致，機(jī)床使用的改變?nèi)Q于操作人員指令的輸入，PLC機(jī)電一體化技術(shù)將整個(gè)過程加以精簡(jiǎn)。認(rèn)為操作的減少還有效降低甚至杜絕失誤的發(fā)生，工作準(zhǔn)確性大幅提升。

2.3 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的使用

PLC機(jī)電一體化技術(shù)最關(guān)鍵的部分就是自動(dòng)控制技術(shù)，支持單片機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床因種類的差別而在細(xì)節(jié)上略有差異，但是其運(yùn)作原理卻有著很強(qiáng)的一致性，因此可對(duì)PLC機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行集成使用，將其有效利用于數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的工作在對(duì)PLC機(jī)電一體化技術(shù)的利用中實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化，大大降低了因人工參與而造成的操作失誤。但是同時(shí)需要注意到的是，我國(guó)數(shù)控機(jī)床還存在電動(dòng)穩(wěn)定性控制的問題，電動(dòng)機(jī)飛速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)切削數(shù)據(jù)造成影響，逐漸偏離固定值，對(duì)此要注意對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)技術(shù)的借鑒，提升總工作質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，PLC機(jī)電一體化將計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行整合，在數(shù)控機(jī)床作業(yè)中發(fā)揮了極大推動(dòng)和促進(jìn)作用。基于PLC機(jī)電一體化技術(shù)的數(shù)控機(jī)床作業(yè)的安全性得到了大幅提升，加工精準(zhǔn)度也更強(qiáng)，全方位提升了工作質(zhì)量和工作效率，對(duì)綜合效益的更多獲得起關(guān)鍵作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 方小菊，蔣思中，農(nóng)鈞麟.中國(guó)制造2025”背景下高職機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的研究與實(shí)踐[J/OL].輕工科技，2019（06）：151-152.

[2] 郭漢橋，褚麗麗.基于產(chǎn)教深度融合的現(xiàn)代學(xué)徒制人才培養(yǎng)模式實(shí)踐與探索——以清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)為例[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2019，11（03）：152-156.

[3] 邵文政，鄒春根，龔毅，顧春濤，常江.淺析機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（11）：150.

[4] 陳動(dòng)杰，石美軍，郭又銘，李民強(qiáng)，周梁.試分析農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用[J].科技風(fēng)，2019（08）：178.

Research on Application of PLC Mechatronics Technology in CNC Machine Tools

ZHAO Jian-lin

（Wuhan Vocational and Technical College， Wuhan Hubei? 430074）

Abstract：This paper introduces the basic concepts and performance of PLC and CNC machine tools， and discusses the use of PLC mechatronics technology in CNC machine tools to enhance people's understanding.

Key words：PLC; mechatronics technology; CNC machine tools