1 可編程控制器與數(shù)控機(jī)床相關(guān)概念

　　1.1 可編程控制器

　　PLC是可編程控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是一種可編程的存儲(chǔ)器，常用于內(nèi)部程序的存儲(chǔ)，執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、定時(shí)、算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入/輸出控制各類(lèi)生產(chǎn)過(guò)程。PLC數(shù)控機(jī)床是在傳統(tǒng)的數(shù)控基礎(chǔ)上引入PLC技術(shù)，另外還融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)和通訊技術(shù)，該控制裝置不僅滿(mǎn)足了數(shù)控機(jī)床的功能需求，同時(shí)也符合新型工業(yè)的生產(chǎn)需求。

　　1.2 數(shù)控機(jī)床

　　數(shù)控機(jī)床是由機(jī)床本體、驅(qū)動(dòng)機(jī)床和數(shù)控裝置三大部分組成，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)床是伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而數(shù)控裝置則負(fù)責(zé)機(jī)床的控制，在這三部分中數(shù)控裝置是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部分，而數(shù)控機(jī)床的內(nèi)部系統(tǒng)就定義為數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)字的輸入來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)，從而通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。

2 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

　　2.1 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

　　數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)由五大裝置組成：輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床電器邏輯控制裝置、位置檢測(cè)裝置，具體連接方式如下所示。

　　2.2 數(shù)控裝置的組成

　　數(shù)控裝置功能的實(shí)現(xiàn)都是建立在微型計(jì)算機(jī)的軟硬件上，因此數(shù)控裝置又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC。計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置不僅具有一般數(shù)控裝置的功能模塊，還具有微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，由此可見(jiàn)數(shù)控裝置不僅包括輸入/輸出裝置、中央處理單元、還包括存儲(chǔ)器和總線(xiàn)等結(jié)構(gòu)；除此之外計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置還包含了多個(gè)接口單元，如PLC接口、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入接口、紙帶閱讀接口。盡管計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置具有完善的硬件基礎(chǔ)，但所有命令的執(zhí)行都需要借助系統(tǒng)的軟件和硬件來(lái)協(xié)調(diào)、指揮，因此事先須編寫(xiě)相應(yīng)的系統(tǒng)程序，計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置軟件由兩部分組成，即控制軟件和管理軟件。

3 PLC數(shù)控機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)

　　基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)是由電機(jī)、光柵尺和變頻器三部分組成，系統(tǒng)處于全閉環(huán)狀態(tài)，PLC的融入提高了數(shù)控系統(tǒng)的精確度。數(shù)控機(jī)床具有換刀、斷刀、刀位檢測(cè)、工件加緊、通信連接、通信檢測(cè)等多項(xiàng)功能，功能的完善極大程度的提高了數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度，自動(dòng)化程度的提高使得生產(chǎn)率也有了很大的改善。

　　3.1 硬件結(jié)構(gòu)

　　數(shù)控機(jī)床由機(jī)械部分、上下位機(jī)軟件和硬件電路三部分組成，硬件電路在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中扮演著部門(mén)信息傳遞和機(jī)床驅(qū)動(dòng)的角色，除此之外它還具備保護(hù)系統(tǒng)的功能。數(shù)控機(jī)床的硬件主要包括機(jī)械手換刀和斷刀檢測(cè)，機(jī)械手換刀是通過(guò)安裝在汽缸外壁的電磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡的，而斷刀檢測(cè)則是通過(guò)光纖傳感器來(lái)判斷刀具的有效性。

　　3.2 系統(tǒng)初始化

　　系統(tǒng)初始化具有兩大功能，即工作原點(diǎn)復(fù)位和機(jī)床原點(diǎn)復(fù)位，系統(tǒng)規(guī)定的三個(gè)坐標(biāo)，分別是機(jī)床坐標(biāo)系、工作坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系。

　　安裝在兩根數(shù)軸上的極限開(kāi)關(guān)決定了機(jī)床原點(diǎn)的復(fù)位，對(duì)機(jī)床原進(jìn)行復(fù)位的原因是為了找出旋壓加工時(shí)機(jī)床的原始起點(diǎn)。機(jī)床坐標(biāo)復(fù)位的參照物是機(jī)床坐標(biāo)系，以機(jī)床坐標(biāo)系為參考的主要原因是為了設(shè)置機(jī)床待機(jī)加工前后的位置。在保證旋壓制品裝卸和零件裝卡正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，盡可能的拉近設(shè)定原則和加工起始位置，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)被確定后，按照機(jī)床功能需求對(duì)PLC軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

　　3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)的包括了軟件和硬件設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位，它不僅能發(fā)揮軟件自身的功能，還能指揮硬件操作。下位機(jī)軟需在一定的環(huán)境下才能正常運(yùn)行，例如當(dāng)下位機(jī)軟件處于SIMO-TIOND環(huán)境中時(shí)，它在系統(tǒng)中主要發(fā)揮接收數(shù)據(jù)的作用，同時(shí)檢測(cè)機(jī)床狀態(tài)和控制部件工作的執(zhí)行狀態(tài)。基于PLC的數(shù)控系統(tǒng)主要包含了四大功能模塊，即軸使能功能塊、軸的位置控制功能塊、軸的回零功能塊和關(guān)閉軸功能塊，其中軸使能功能塊主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)軸的初始化；軸的位置控制功能塊負(fù)責(zé)將軸驅(qū)動(dòng)至指定位置；軸的回零功能塊是電軸歸零，這是軸運(yùn)行的前提條件；關(guān)閉軸功能塊是負(fù)責(zé)軸的關(guān)閉。當(dāng)軸處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，軸就不能進(jìn)行和任何運(yùn)動(dòng)，否則會(huì)導(dǎo)致停機(jī)。

4 總結(jié)

　　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得它在各領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，而PLC技術(shù)邏輯處理你呢管理的提高使得它在機(jī)電領(lǐng)域有了更大的發(fā)展空間，盡管PLC技術(shù)和數(shù)控技術(shù)在機(jī)電領(lǐng)域都有應(yīng)用，但實(shí)際發(fā)揮出PLC數(shù)控機(jī)床作用的少之又少，究其原因在于數(shù)控機(jī)床的電氣控制設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能模塊的完善程度。本文在傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)上引入PLC技術(shù)，讓數(shù)控技術(shù)與PLC技術(shù)在機(jī)電領(lǐng)域相結(jié)合，從數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)入手，促進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，提高機(jī)電業(yè)的生產(chǎn)率。