基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用研究
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摘要：本文對于PLC和数控机床的基本概念和性能做了基本介绍，探讨了数控机床中PLC 机电一体化技术的使用，以加强人们对其的了解程度。
关键词：PLC;机电一体化技术;数控机床
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0025-02
机电一体化技术是机械技术和电子信息技术融合而出现的用以工业生产的新突破，数控机床是其主要产品之一，极大推动了我国现代化进程。本文针对PLC机电一体化技术在数控机床中的应用展开探究。
1 PLC与数控机床
1.1 PLC及其性能
PLC是Programmable Logic Controller 的简称，即逻辑化可编程控制设备。工作原理来说就是系统经可编程存储器对系统内部的程序进行控制，保证工作相关的操作、计算以及控制管理等都能按照需求施行，利用控制系统控制多个机床以及相关设备，推进生产工作顺利开展[1]。其性能有以下几点特点：
（1）编程简单。PLC所涉及的电脑系统编程较为基础，因其指令简单而极易被相关工作者掌握，梯形图与旧有模式下的继电器控制图有很大的相似性。PLC能够实现其输入口、输出口和接触器以及继电器等直接连接，降低了使用难度[2]。此外，PLC编程的基础化降低了对于相关操作人员的文化水平和专业素养要求，工作者可以在较短时间范围内学会操作，极大提升PLC 的可操作性。（2）性价比高。PLC的设备具有体积较小、结构紧密、外形坚固、重量较轻等优点，最重要的是其功能强大、实用性强，拥有极高的性价比。除此之外，数控装备安装过程简便，成为了机电一体化中实用性最高的控制装备之一。（3）通用性强。PLC兼容性较高，使用过程中只要更换PLC软件就可以实现对于其他系统的控制[3]。同时，PLC产品的多样性使得通过组合方式的更换控制不同系统成为可能。兼容性强的优势可以满足各种不同的控制要求。（4）可靠性高、抗干扰性强。PLC是专门为工业而控制设计的特别设备，因此对于环境有着超越其他设备的适应性和抗干扰性。工作设计中PLC也有着人性化的特点，可以按照软件的支持情况执行全过程。PLC的扫描是周期性的、循环式的，其顺序具有可调节性，既可以按照用户设置的指令进行操作，也可以按自由顺序进行工作。
1.2 数控机床
数控机床的全称是数字控制机床，即内部置有程序控制系统的一种自动化机床。控制系统对于处理具有控制符号、控制指令以及控制编码的程序有较高的效率性，使用计算机对指令进行译码并以代码形式显示，再利用信息载体对数控设备进行输入[4]。数控机床的主要部分有输入设备、输出设备、驱动设备、PLC、CNC单元、电器控制装备、伺服单元、辅助装置、测量装置以及机床本体。
1.3 PLC对于数控机床的控制作用
1.3.1 控制操作面板
PLC控制数控系统就是将对操作面板的信号进行传输，使接口信号区接收到信号。其功能主要有S、T、M三种，S就是控制主轴转速利用二位代码、四位代码转换;T即管理机床刀库，使自动变换工具的目的得以实现;M为辅助功能。
1.3.2 控制输入信号
PLC利用对于输入信号的开启和关闭将其传输给需进行控制的对象，进而实现控制开关。
1.3.3 控制电工元件
即PLC通过输出信号实现控制各种操作装置。
1.3.4 控制伺服
在机电设备中PLC利用计算机实现驱动装置加载，对各种电动机伺服控制。
1.3.5 控制报警处理
PLC转缺收集机床故障信号，后将收集的数据以报警信号形式告知相关工作人员，帮助及时发现问题，避免严重后果的出现。
2 PLC机电一体化技术的使用
2.1 在机械设计中的使用
工业大机器生产以机械技术为基础，PLC机电一体化的实现需要以机械技术为重要前提，是机械技术向自动化、智能化发展的见证，PLC机电一体化在机械设计中的使用方向有防护装置、传送装置、自动排屑装置等。
（1）防护装置。一般情况下作业方式不采用开放式，而使用半封闭或者全封闭模式，目的就是减少人工操作对于PLC机电一体化的负面干扰，人工操作的减少不仅降低错误率还可以降低人工成本。封闭环境下的不利影响因素被大大减少，由切削金属屑导致的破坏相应减少，安全性得到大幅提升。（2）传送装置。传送系统的模式有两种，一为主传送，二为进给传动。传统工作模式中需要同时将两种模式开启，而PLC机电一体化实现了二者的分离。可以将传送模式进行预先设定，分离控制主传动和进给传动，然后对伺服电机进行单独连接，极大提升了控制效率和控制能力，实现系统的单轴或多轴联动，提升工作效率。（3）自动排屑装置。自动排屑的最主要设备就是内部的机械器件，数控机床在运作过程中会受到切削残留金属屑的影响，甚至对锁刀等相关工具造成大的磨损，减少使用寿命。PLC机电一体化技术利用内部的机械器件，是其在加工过程中自动收集金属屑并按照设定进行集中处理，降低了器械损坏和其他意外的发生概率。
2.2 在执行与驱动技术中的使用
数控机床工作的具体执行最主要的就是依靠执行与驱动技术，这也是PLC的工作重点方向之一。伺服驱动技术主要供执行原件及相关驱动装置使用，数控装置与行设备在数控机床作业中一定相连，其连接可靠性也较高，保证接受的指令得到立即执行。将PLC机电一体化技术利用于执行与驱动，其原理与控制环节一致，机床使用的改变取决于操作人员指令的输入，PLC机电一体化技术将整个过程加以精简。认为操作的减少还有效降低甚至杜绝失误的发生，工作准确性大幅提升。
2.3 在自动控制系统中的使用
PLC机电一体化技术最关键的部分就是自动控制技术，支持单片机系统、输入输出系统以及通信系统等运行。数控机床因种类的差别而在细节上略有差异，但是其运作原理却有着很强的一致性，因此可对PLC机电一体化技术进行集成使用，将其有效利用于数控机床系统。数控机床的工作在对PLC机电一体化技术的利用中实现了半自动化，大大降低了因人工参与而造成的操作失误。但是同时需要注意到的是，我国数控机床还存在电动稳定性控制的问题，电动机飞速转动会对切削数据造成影响，逐渐偏离固定值，对此要注意对于发达国家相关技术的借鉴，提升总工作质量。
3 结语
总之，PLC机电一体化将计算机技术和先进自动控制技术进行整合，在数控机床作业中发挥了极大推动和促进作用。基于PLC机电一体化技术的数控机床作业的安全性得到了大幅提升，加工精准度也更强，全方位提升了工作质量和工作效率，对综合效益的更多获得起关键作用。
参考文献
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[2] 郭汉桥，褚丽丽.基于产教深度融合的现代学徒制人才培养模式实践与探索——以清远职业技术学院机电一体化技术专业为例[J].当代教育理论与实践，2019，11（03）：152-156.
[3] 邵文政，邹春根，龚毅，顾春涛，常江.浅析机电一体化技术的应用及发展趋势[J].山东工业技术，2019（11）：150.
[4] 陈动杰，石美军，郭又铭，李民强，周梁.试分析农业机械机电一体化技术的运用[J].科技风，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
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