黃牧

摘 要：近年來，PLC在工業(yè)自動控制領域應用愈來愈廣，它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產品難以比擬的。隨著PLC技術的發(fā)展， 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應用也越來越多。在機床的實際設計和生產過程中，為了提高數(shù)控機床加工的精度，對其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。本文就數(shù)控機床的運行過程以及數(shù)控系統(tǒng)需要解決的幾個問題進行說明。

關鍵詞：數(shù)控；控制器；系統(tǒng)；效率；質量

我國是一個機床生產和應用大國，但數(shù)控技術的應用水平還不高，嚴重制約著我國制造業(yè)水平的提高。國際上的相關開發(fā)計劃對我國的數(shù)控技術的發(fā)展提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也帶來了機遇。只有選擇合適的PLC才能使定位達到預期的效果。采用了PLC控制，使電氣部分的抗干擾能力增加，提高了機床的運行可靠性，因而增加了設備的柔性，提高了設備的使用效率。

1 數(shù)控機床組成結構及工作過程

1.1 數(shù)控機床的組成

數(shù)控機床由輸入、輸出裝置、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、檢測反饋裝置和機床本體等組成。如圖1。

1.2 裝置過程

輸入設備是將不同的加工信息傳輸給計算機處理。由于數(shù)控機床發(fā)展早期階段，輸入設備是一個簡單的穿孔紙帶，目的是記錄信息數(shù)據(jù)，現(xiàn)已淘汰。目前，使用鍵盤，硬盤等的使用，大大方便了信息的輸入工作，也解決了存儲帶來的麻煩。輸出指的是輸出參數(shù)值的內部運作，一般在機器時，我們作為一個紀錄的工作，將這些參數(shù)保存，等過了一段時間，然后只需輸入?yún)?shù)并比較原始數(shù)據(jù)，可以確定是否正常運行。數(shù)控機床設備是機床本體的核心，核心時的數(shù)據(jù)處理全部完工后，可以運行命令指揮數(shù)據(jù)的工作。其功能是接收送來的脈沖信號的，通過系統(tǒng)軟件或邏輯的過程中，執(zhí)行各個部分進行規(guī)定的、有序的動作。主軸控制可編程控制器是通過命令處理控制轉速，控制主軸正反轉和停止，進給保持，切削液開關，卡盤夾緊松開等動作；還涉及了關于機床開關外部控制。測試反饋裝置，主要是檢測速度和位移，并將信息傳遞給數(shù)控設備，實現(xiàn)閉環(huán)控制的反饋，以確保數(shù)控加工精度。

1.3 合理的安排

數(shù)控加工的準備過程較復雜，內容多，含對零件的結構認識、工藝分析、工藝方案的制訂、加工程序編制及使用方法等。首先要由編程人員或操作人員通過對零件圖作深入分析，特別是工藝分析，確定合適的加工工藝，其中也包含了裝夾方法的確定、工序劃分、走刀路線及其切削用量的選擇等。為了提高工作效率，進給保持不應該持續(xù)性的利用，應該合理性的利用機床。這項指標直接導致對機床利用率的評價。

2 機床數(shù)控系統(tǒng)需要解決的幾個問題

機床是由機械和電氣兩部分組成，在設計總體方案時應從機電兩方面來考慮機床各種功能的實施方案，數(shù)控機床的機械要求和數(shù)控系統(tǒng)的功能都很復雜，所以更應機電溝通，揚長避短。機床控制系統(tǒng)選件、裝配、程序編制及操作都應該比較合理，精度和穩(wěn)定性都必須滿足使用要求。同時為便于調試和檢修，各項操作均設手動功能，如手動各軸快慢移動、主軸高低速旋轉、切削液及潤滑開關等。PLC按照邏輯條件進行順序動作或按照時序動作，另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行聯(lián)鎖保護動作的控制，PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進行順序控制的主要產品，在機床的電氣控制中應用也比較普遍。

在實際控制中如何既能提高定位速度，同時又能保證定位精度是一項需要認真考慮并切實加以解決的問題。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用。高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。當現(xiàn)場條件發(fā)生變化時，系統(tǒng)的某些控制參數(shù)必須能作相應的修改，為滿足生產的連續(xù)性，要求對控制系統(tǒng)可變參數(shù)的修改應在線進行。盡管使用編程器可以方便快速地改變原設定參數(shù)，但編程器一般不能交現(xiàn)場操作人員使用；所以，應考慮開發(fā)其他簡便有效的方法實現(xiàn)PLC的可變控制參數(shù)的在線修改。另外為了防止電壓過高損壞PLC，電源輸入端加上壓敏電阻。為了防止過熱。

PLC不許安裝在變壓器等發(fā)熱元件的正上方，變頻器與PLC、伺服驅動器等保持一定距離。在元件間留有適當?shù)目障叮员闵?，并且在配電箱上安裝風扇降溫。此外，為保證控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行，還應解決控制系統(tǒng)的安全保護問題，如系統(tǒng)的行程保護、故障元件的自動檢測等。

3 機床定位伺服控制系統(tǒng)分析

3.1 淺談數(shù)控機床

數(shù)控機床是一種高效率，高精度的自動化現(xiàn)代化設備，提高數(shù)控機床的可靠性，安全性已變得非常重要?？煽啃栽u估主要指標之一是可靠性。機床功能部件對數(shù)控機床的性能和功能有擁有開拓的非常重要的作用。所以它與不同的零部件和配件，不僅要有結構的協(xié)調合作，一般使用，而且它具有最優(yōu)越的性能，而且還可以證明機床的個性化功能。用于高速數(shù)控系統(tǒng)不能僅可以提高數(shù)據(jù)處理能力，而且應該有加速和減速控制功能，平穩(wěn)控制等先進技術。因此，我們必須選擇一個穩(wěn)定，可靠的控制單元，以確保正常和有效的機床運行。

3.2 單步功能

單步動作為一種輔助工作方式常常在工作臺的調整中使用。機床的機械允許界限和實際加工要求的選擇決定于伺服系統(tǒng)最高速度，速度提高生產率也提高，但對驅動設施要求也就提高了。此外，從系統(tǒng)控制的角度來看，也有測試和反饋的問題，特別是在計算機控制系統(tǒng)里，我們必須考慮有足夠的時間進行軟件處理。在全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，部件和位置檢測元件選擇的反饋是必不可少的。數(shù)控機床應具有穩(wěn)定性，快速性和高精度。在大型數(shù)控機床中，機械傳動的時刻擁有較大的慣性，固有低頻率。全閉環(huán)包括了進給系統(tǒng)軸的不穩(wěn)定因素，當不正確的調整，會使機器很容易出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。因此，全閉環(huán)數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的速度比在穩(wěn)定的情況下半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，定位精度高。伺服電機編碼器將檢測信號反饋到伺服驅動器，伺服電機的速度和輸入脈沖頻率信號成正比，但是電機編碼器則是由脈沖數(shù)決定

4 相關程序設計與操作

PLC通過編程器輸入程序，達到控制目的。由于PLC的工作過程是循環(huán)性的，因此會快速的執(zhí)行程序。另外針對軟件故障，必須在設計上采用直接導入程序，執(zhí)行自動停止運行，這時機器會停止運作程序，有效地減少事故的發(fā)生。

5 小結

我國目前對數(shù)控技床的需求日益增加，國內市場的需求量很大，所以我國機床企業(yè)必須奮發(fā)圖強，不斷擴大技術隊伍和提高人員的技術素質，學習和引進國外技術的先進科學技術，以便早日趕上世界先進水平。

參考文獻

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