1 可編程控制器與數(shù)控機床相關(guān)概念

　　1.1 可編程控制器

　　PLC是可編程控制器的簡稱，它是一種可編程的存儲器，常用于內(nèi)部程序的存儲，執(zhí)行各種邏輯運算、順序控制、計數(shù)、定時、算術(shù)操作等面向用戶的指令，通過數(shù)字或模擬式的輸入/輸出控制各類生產(chǎn)過程。PLC數(shù)控機床是在傳統(tǒng)的數(shù)控基礎(chǔ)上引入PLC技術(shù)，另外還融合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)和通訊技術(shù)，該控制裝置不僅滿足了數(shù)控機床的功能需求，同時也符合新型工業(yè)的生產(chǎn)需求。

　　1.2 數(shù)控機床

　　數(shù)控機床是由機床本體、驅(qū)動機床和數(shù)控裝置三大部分組成，其中驅(qū)動機床是伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，而數(shù)控裝置則負責機床的控制，在這三部分中數(shù)控裝置是整個數(shù)控機床的關(guān)鍵部分，而數(shù)控機床的內(nèi)部系統(tǒng)就定義為數(shù)控系統(tǒng)，通過數(shù)字的輸入來控制整個系統(tǒng)，從而通過數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)各種數(shù)控機床的應用。

2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)

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

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

　　2.2 數(shù)控裝置的組成

　　數(shù)控裝置功能的實現(xiàn)都是建立在微型計算機的軟硬件上，因此數(shù)控裝置又稱為計算機數(shù)控裝置，簡稱CNC。計算機數(shù)控裝置不僅具有一般數(shù)控裝置的功能模塊，還具有微型計算機的結(jié)構(gòu)組成，由此可見數(shù)控裝置不僅包括輸入/輸出裝置、中央處理單元、還包括存儲器和總線等結(jié)構(gòu)；除此之外計算機數(shù)控裝置還包含了多個接口單元，如PLC接口、手動數(shù)據(jù)輸入接口、紙帶閱讀接口。盡管計算機數(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)的軟件和硬件來協(xié)調(diào)、指揮，因此事先須編寫相應的系統(tǒng)程序，計算機數(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)控機床電氣控制設計

　　基于PLC的數(shù)控機床控制系統(tǒng)是由電機、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)控機床具有換刀、斷刀、刀位檢測、工件加緊、通信連接、通信檢測等多項功能，功能的完善極大程度的提高了數(shù)控機床的自動化程度，自動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)控機床由機械部分、上下位機軟件和硬件電路三部分組成，硬件電路在數(shù)控機床控制系統(tǒng)中扮演著部門信息傳遞和機床驅(qū)動的角色，除此之外它還具備保護系統(tǒng)的功能。數(shù)控機床的硬件主要包括機械手換刀和斷刀檢測，機械手換刀是通過安裝在汽缸外壁的電磁感應開關(guān)來控制機械手的運動軌跡的，而斷刀檢測則是通過光纖傳感器來判斷刀具的有效性。

　　3.2 系統(tǒng)初始化

　　系統(tǒng)初始化具有兩大功能，即工作原點復位和機床原點復位，系統(tǒng)規(guī)定的三個坐標，分別是機床坐標系、工作坐標系、工件坐標系。

　　安裝在兩根數(shù)軸上的極限開關(guān)決定了機床原點的復位，對機床原進行復位的原因是為了找出旋壓加工時機床的原始起點。機床坐標復位的參照物是機床坐標系，以機床坐標系為參考的主要原因是為了設置機床待機加工前后的位置。在保證旋壓制品裝卸和零件裝卡正常運轉(zhuǎn)的前提下，盡可能的拉近設定原則和加工起始位置，當硬件結(jié)構(gòu)被確定后，按照機床功能需求對PLC軟件進行開發(fā)。

　　3.3 系統(tǒng)功能模塊設計

　　系統(tǒng)功能模塊設計的包括了軟件和硬件設計，而軟件設計在整個系統(tǒng)設計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。下位機軟需在一定的環(huán)境下才能正常運行，例如當下位機軟件處于SIMO-TIOND環(huán)境中時，它在系統(tǒng)中主要發(fā)揮接收數(shù)據(jù)的作用，同時檢測機床狀態(tài)和控制部件工作的執(zhí)行狀態(tài)?；赑LC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責啟動軸的初始化；軸的位置控制功能塊負責將軸驅(qū)動至指定位置；軸的回零功能塊是電軸歸零，這是軸運行的前提條件；關(guān)閉軸功能塊是負責軸的關(guān)閉。當軸處于關(guān)閉狀態(tài)時，軸就不能進行和任何運動，否則會導致停機。

4 總結(jié)

　　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得它在各領(lǐng)域有了廣泛的應用，而PLC技術(shù)邏輯處理你呢管理的提高使得它在機電領(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)在機電領(lǐng)域都有應用，但實際發(fā)揮出PLC數(shù)控機床作用的少之又少，究其原因在于數(shù)控機床的電氣控制設計和系統(tǒng)功能模塊的完善程度。本文在傳統(tǒng)的數(shù)控機場基礎(chǔ)上引入PLC技術(shù)，讓數(shù)控技術(shù)與PLC技術(shù)在機電領(lǐng)域相結(jié)合，從數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)入手，促進數(shù)控系統(tǒng)的自動化程度，提高機電業(yè)的生產(chǎn)率。