黄牧

摘 要：近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展， 它在位置控制、过程控制、數据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。本文就数控机床的运行过程以及数控系统需要解决的几个问题进行说明。

关键词：数控；控制器；系统；效率；质量

我国是一个机床生产和应用大国，但数控技术的应用水平还不高，严重制约着我国制造业水平的提高。国际上的相关开发计划对我国的数控技术的发展提出了严峻的挑战，同时也带来了机遇。只有选择合适的PLC才能使定位达到预期的效果。采用了PLC控制，使电气部分的抗干扰能力增加，提高了机床的运行可靠性，因而增加了设备的柔性，提高了设备的使用效率。

1 数控机床组成结构及工作过程

1.1 数控机床的组成

数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床本体等组成。如图1。

1.2 装置过程

输入设备是将不同的加工信息传输给计算机处理。由于数控机床发展早期阶段，输入设备是一个简单的穿孔纸带，目的是记录信息数据，现已淘汰。目前，使用键盘，硬盘等的使用，大大方便了信息的输入工作，也解决了存储带来的麻烦。输出指的是输出参数值的内部运作，一般在机器时，我们作为一个纪录的工作，将这些参数保存，等过了一段时间，然后只需输入参数并比较原始数据，可以确定是否正常运行。数控机床设备是机床本体的核心，核心时的数据处理全部完工后，可以运行命令指挥数据的工作。其功能是接收送来的脉冲信号的，通过系统软件或逻辑的过程中，执行各个部分进行规定的、有序的动作。主轴控制可编程控制器是通过命令处理控制转速，控制主轴正反转和停止，进给保持，切削液开关，卡盘夹紧松开等动作；还涉及了关于机床开关外部控制。测试反馈装置，主要是检测速度和位移，并将信息传递给数控设备，实现闭环控制的反馈，以确保数控加工精度。

1.3 合理的安排

数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制订、加工程序编制及使用方法等。首先要由编程人员或操作人员通过对零件图作深入分析，特别是工艺分析，确定合适的加工工艺，其中也包含了装夹方法的确定、工序划分、走刀路线及其切削用量的选择等。为了提高工作效率，进给保持不应该持续性的利用，应该合理性的利用机床。这项指标直接导致对机床利用率的评价。

2 机床数控系统需要解决的几个问题

机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。机床控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。同时为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。PLC按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作，另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制的主要产品，在机床的电气控制中应用也比较普遍。

在实际控制中如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数必须能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。尽管使用编程器可以方便快速地改变原设定参数，但编程器一般不能交现场操作人员使用；所以，应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。另外为了防止电压过高损坏PLC，电源输入端加上压敏电阻。为了防止过热。

PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。在元件间留有适当的空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降温。此外，为保证控制系统的安全与稳定运行，还应解决控制系统的安全保护问题，如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。

3 机床定位伺服控制系统分析

3.1 浅谈数控机床

数控机床是一种高效率，高精度的自动化现代化设备，提高数控机床的可靠性，安全性已变得非常重要。可靠性评估主要指标之一是可靠性。机床功能部件对数控机床的性能和功能有拥有开拓的非常重要的作用。所以它与不同的零部件和配件，不仅要有结构的协调合作，一般使用，而且它具有最优越的性能，而且还可以证明机床的个性化功能。用于高速数控系统不能仅可以提高数据处理能力，而且应该有加速和减速控制功能，平稳控制等先进技术。因此，我们必须选择一个稳定，可靠的控制单元，以确保正常和有效的机床运行。

3.2 单步功能

单步动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。机床的机械允许界限和实际加工要求的选择决定于伺服系统最高速度，速度提高生产率也提高，但对驱动设施要求也就提高了。此外，从系统控制的角度来看，也有测试和反馈的问题，特别是在计算机控制系统里，我们必须考虑有足够的时间进行软件处理。在全闭环伺服控制系统，部件和位置检测元件选择的反馈是必不可少的。数控机床应具有稳定性，快速性和高精度。在大型数控机床中，机械传动的时刻拥有较大的惯性，固有低频率。全闭环包括了进给系统轴的不稳定因素，当不正确的调整，会使机器很容易出现抖动现象。因此，全闭环数控机床伺服系统的速度比在稳定的情况下半闭环伺服系统，定位精度高。伺服电机编码器将检测信号反馈到伺服驱动器，伺服电机的速度和输入脉冲频率信号成正比，但是电机编码器则是由脉冲数决定

4 相关程序设计与操作

PLC通过编程器输入程序，达到控制目的。由于PLC的工作过程是循环性的，因此会快速的执行程序。另外针对软件故障，必须在设计上采用直接导入程序，执行自动停止运行，这时机器会停止运作程序，有效地减少事故的发生。

5 小结

我国目前对数控技床的需求日益增加，国内市场的需求量很大，所以我国机床企业必须奋发图强，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外技术的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。

参考文献

[1] 戴 同.CAD/CAPP/CAM基本教程.机械工业出版社.1997.4

[2] 薛劲松 宋 宏等.CIMS的总体设计.机械工业出版社.1997.4

[3] 数控加工编程的理论基础.刘雄伟.机械工业出版社.2000