基于PLC的数控机床控制系统研究

3 PLC数控机床电气控制设计

　　基于PLC的数控机床控制系统是由电机、光栅尺和变频器三部分组成，系统处于全闭环状态，PLC的融入提高了数控系统的精确度。数控机床具有换刀、断刀、刀位检测、工件加紧、通信连接、通信检测等多项功能，功能的完善极大程度的提高了数控机床的自动化程度，自动化程度的提高使得生产率也有了很大的改善。

　　3.1 硬件结构

　　数控机床由机械部分、上下位机软件和硬件电路三部分组成，硬件电路在数控机床控制系统中扮演着部门信息传递和机床驱动的角色，除此之外它还具备保护系统的功能。数控机床的硬件主要包括机械手换刀和断刀检测，机械手换刀是通过安装在汽缸外壁的电磁感应开关来控制机械手的运动轨迹的，而断刀检测则是通过光纤传感器来判断刀具的有效性。

　　3.2 系统初始化

　　系统初始化具有两大功能，即工作原点复位和机床原点复位，如图2所示为系统规定的三个坐标，分别是机床坐标系、工作坐标系、工件坐标系。如图2所示为系统坐标系示意图：

图2 系统坐标系示意图

　　安装在两根数轴上的极限开关决定了机床原点的复位，对机床原进行复位的原因是为了找出旋压加工时机床的原始起点。机床坐标复位的参照物是机床坐标系，以机床坐标系为参考的主要原因是为了设置机床待机加工前后的位置。在保证旋压制品装卸和零件装卡正常运转的前提下，尽可能的拉近设定原则和加工起始位置，当硬件结构被确定后，按照机床功能需求对PLC软件进行开发。

　　3.3 系统功能模块设计

　　系统功能模块设计的包括了软件和硬件设计，而软件设计在整个系统设计中占有非常重要的地位，它不仅能发挥软件自身的功能，还能指挥硬件操作。下位机软需在一定的环境下才能正常运行，例如当下位机软件处于SIMO-TIOND环境中时，它在系统中主要发挥接收数据的作用，同时检测机床状态和控制部件工作的执行状态。基于PLC的数控系统主要包含了四大功能模块，即轴使能功能块、轴的位置控制功能块、轴的回零功能块和关闭轴功能块，其中轴使能功能块主要负责启动轴的初始化；轴的位置控制功能块负责将轴驱动至指定位置；轴的回零功能块是电轴归零，这是轴运行的前提条件；关闭轴功能块是负责轴的关闭。当轴处于关闭状态时，轴就不能进行和任何运动，否则会导致停机。

4 总结

　　数控技术的发展使得它在各领域有了广泛的应用，而PLC技术逻辑处理你呢管理的提高使得它在机电领域有了更大的发展空间，尽管PLC技术和数控技术在机电领域都有应用，但实际发挥出PLC数控机床作用的少之又少，究其原因在于数控机床的电气控制设计和系统功能模块的完善程度。本文在传统的数控机场基础上引入PLC技术，让数控技术与PLC技术在机电领域相结合，从数控机床数控系统入手，促进数控系统的自动化程度，提高机电业的生产率。