由于近年來，PLC(可編程控制器)技術(shù)取得了快速發(fā)展，其在自動控制之中的運用也變得更為廣泛。PLC是一種專門為工業(yè)運用而設計出來的計算機，目前已經(jīng)被運用到數(shù)控機床這一工業(yè)領域之中。可編程控制器在控制的性能和硬件成本等諸多方面所展現(xiàn)出的種種優(yōu)勢均為其他種類的工業(yè)控制產(chǎn)品所無法進行比擬的。所以，可編程控制器技術(shù)在工業(yè)自動化在數(shù)控機床中的運用正在變得愈來愈多。

1、數(shù)控車床電氣控制電路分析

　　1.1 工作原理及功能

　　數(shù)控車床根據(jù)被加工零件工作圖與工藝過程卡，用規(guī)定的數(shù)控代碼和程序格式編寫加工程序，將正確的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)將給定的加工程序和輸入的信號，進行運算和控制處理，然后將處理的結(jié)果送往控制系統(tǒng)，驅(qū)動機床的各運動部件有序地按機械加工要求運行，自動地制造出合格的零件。數(shù)控車床是用來加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件，自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，廣泛應用于機械制造業(yè)。改造后的車床應該滿足上述功能。

圖1 主電路圖

　　1.2 電氣控制電路的分析

　　1.2.1 主軸電機電氣控制

　　主軸電動機M3是一臺交流變頻電動機，由變頻器驅(qū)動，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及速度控制也是由數(shù)控系統(tǒng)進行控制。

　　1.2.2 主軸控制

來自零件程序的輸入信號有:M03、M04、M05。來自機床操作面板有主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點動、停止。輸出信號:主軸正轉(zhuǎn)Q0.0；主軸反轉(zhuǎn)Q0.1；主軸停止Q0.2。

　　1.2.3 其他輔助電機控制

　　數(shù)控車床輔助電機主要有刀架電機、冷卻泵電機、潤滑泵電機，各輔助電機的控制簡述如下：

　　(1)冷卻泵電動機控制:

　　來自零件程序輸入信號有:M08、M09；來自機床操作面板，冷卻起停鍵；冷卻控制輸出信號:Q0.3；手動控制-按紐；自動控制-數(shù)控指令M代碼。

　　(2)潤滑泵電動機控制:

　　輸入信號：來自機床參數(shù)設置導軌潤滑間隔；來自機床控制面板導軌潤滑鍵；輸出信號潤滑控制Q06；手動控制-按鈕；自動控制-機床參數(shù)設定。

　　(3)刀架電動機控制:

　　輸入信號:I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 來自刀位檢測信號

來自零件程序T代碼有I1.0：T1；I1.1：T2；I1.2 T3；I1.3：T4；來自機床控制面板手動換刀鍵。

　　輸出信號：刀架正轉(zhuǎn)Q0.4；刀架反轉(zhuǎn)Q0.5。手動控制—按鈕：數(shù)控系統(tǒng)→KM1 → KM2→刀架電動機M3。自動控制—數(shù)控指令T代碼：數(shù)控系統(tǒng)→KM1→KM2→刀架電動機M3。2、電氣系統(tǒng)設計

　　2.1 強電電氣控制柜的設計

　　2.1.1 控制電路及組成

　　(1)控制電路：1)交流380V電源通過漏電保護總開關QS和空氣開關QF1供主軸變頻器使用。2)交流380V電源通過變壓器轉(zhuǎn)換成交流220V電源通過空氣開關QF2、供給伺服放大器作電源用。3)交流380V電源通過變壓器轉(zhuǎn)換成交流220V電源通過U41、W41經(jīng)開關電源供直流24V給系統(tǒng)供電用。4)交流380V電源通過空氣開關QF3，接觸器KM1、KM2使刀架正轉(zhuǎn)（換位）、反轉(zhuǎn)。

　　(2)電路組成：380V電源經(jīng)開關QS后接入各電源回路中，開關QS后有4個空氣開關（QF1、QF2、QF3、QF4）、3個接觸器（KM1、KM2、KM3）、1個DC24/5A開關電源、1個2.2KW變壓器等組成。所有強電都安裝在電控柜內(nèi)。

圖2 控制電路圖

　　2.1.2 電源輸出

　　(1)I/O接口模塊直流24V接線柱已與外部相連。如發(fā)現(xiàn)電壓不穩(wěn)，立急斷電，查明原因并解決后才能上電，直流24V開關電源容量為直流24V/5A，數(shù)控系統(tǒng)需3A，外部電源可提供2A容量供用戶使用。(2)電源輸出模塊有一電源鑰匙開關，其開關是為強電的控制回路供電。

　　2.2 電氣控制電路的設計

　　數(shù)控系統(tǒng)由隔離變壓器提供AC220V電源,以避免電網(wǎng)擾動對系統(tǒng)的干擾。X軸和Z軸的驅(qū)動裝置由機床變壓器提供AC220V電源。采用兩個開關穩(wěn)壓電源分別提供I/O+24V和中間繼電器+24V,以避免干擾對I/O信號的影響。整個系統(tǒng)的電源配置必須接地可良好，因為接地的好壞直接影響到系統(tǒng)的抗干擾性和安全性。

　　2.2.1 主電路設計

　　數(shù)控車床主電路包括主軸控制電路、刀架電機控制電路、冷卻電機控制電路和伺服驅(qū)動組成。如圖1所示為數(shù)控車床電氣控制中的380V強電回路圖。

　　QS為電源總開關，QF1、QF3、QF4、QF2分別為主軸控制、刀架控制、冷卻控制、伺服驅(qū)動空氣開關為電路的短路保護。TC1為控制變壓器，初級為AC380V，次級為AC220V。

　　主軸控制電動機M1，由變頻器控制主軸的轉(zhuǎn)速；刀架電動機M3由接觸器KM1/KM2來控制正反轉(zhuǎn)；冷卻控制電動機M2由接觸器KM3控制正轉(zhuǎn)。

　　2.2.2 控制電路設計

　　數(shù)控車床控制電路包括冷卻控制、刀架控制、風機冷卻、開關電源、CNC系統(tǒng)控制等組成。如圖2所示。數(shù)控車床系統(tǒng)輸出接口，控制功能有主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)、冷卻控制、刀架正轉(zhuǎn)、刀架反轉(zhuǎn)等功能。伺服驅(qū)動系統(tǒng)。其正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及速度控制是由數(shù)控系統(tǒng)進行控制的。

3 、結(jié)語

　　數(shù)控機床是集計算機技術(shù)、PLC 技術(shù)、自動化技術(shù)等于一身的機電一體化產(chǎn)物，作為數(shù)控機床核心的控制系統(tǒng)直接關系到設備的正常運行，利用數(shù)控機床PLC 的強大功能，可以充分發(fā)揮數(shù)控機床控制系統(tǒng)的作用，還可以為數(shù)控機床故障診斷及故障維修帶來極大的方便。