基于PLC的工业机床自动控制系统设计研究

基于 PLC的工业机床自动控制系统设计研究

李述尾

信义玻璃工程（东莞）有限公司 广东东莞 523000

摘要：随着我国工业经济的快速发展，对工业机床自动控制系统的应用性能也提出了较高的要求，因为现有的生产系统在开展自动化生产时，不能对机床参数进行有效控制，从而影响产品加工速度和加工质量，因此，要想改善现状，就要以PLC（可编程逻辑控制器）为基础，对工业机床自动控制系统设计进行全面的优化创新，进以使其应用功能更加完善，能更好地满足工业经济发展需求。本文也会针对基于PLC的工业机床自动控制系统设计进行着重分析，并提出相应的优化方案，以便有关人士参考。

关键词：PLC；工业机床自动控制系统；设计要点；研究探讨

前言

以PLC为基础的工业机床自动控制系统，其硬件设计方面，主要是结合工业机床运行要求，利用半闭环控制模式来实现对电路电源的全面优化，从而可以实现对PLC控制方式的择优选择。而系统软件的优化设计，则是先采用PLC技术来对工业机床的原始参数进行科学调整，然后再利用T指令来对PLC产品中的机床型号进行扫描，选择出适宜的自动控制方式，提高工业机床的加工效率和加工质量。

1.系统硬件优化设计方案

基于PLC的工业机床自动控制系统的硬件优化设计，主要分为以下几方面内容，即电源设计、传动电路设计以及PLC控制器的合理选取，设计后的系统控制原理如图一所示。

图一（工业机床自动控制系统的控制原理）

1.1电源电路优化设计

在对系统电源电路进行优化设计时，应尽量根据工业机床的实际运行要求以及自动化控制标准来进行。在具体实施阶段，相关设计人员可以采用220 V伺服变压器来设置电路，并通过伺服驱动模块的有效运用对电压值进行合理调节。另外，还要确保接触器的正常供电性能，并使用110 V控制变压器配合整流器来实现两个供电电路的运行。在这一过程中，两条供电电路电压都要保持在220 V范围内，在实现电源电路优化设计效果的同时，充分发挥工业机床自动控制系统的功能和优势，从而真正满足电气箱冷却机和直流继电器的持续供电需求^[1]。

1.2传动电路优化设计

在对传动电路进行优化设计时，应尽量结合工业机床中心直线坐标来进行，同时，还要对切削机床的供给量进行明确，并以半闭环控制模式为基础，能完成最终的优化设计任务。因为在半闭环控制模式下，工业机床自动控制系统可以对相关产品的数据信息进行快速准确的获取，并对数控机床的操作位置进行精确定位，从而在一定程度上提高工业机床刀具的零件加工效率和加工质量，为满足工业自动化生产需求打下良好的基础。

1.3 PLC优化选型

在工业机床自动控制系统优化设计过程中，为了充分发挥其自动控制功能，应对相应的PLC产品进行合理选择。例如，可以选用国产三菱9-312PLC产品，因为该可编程逻辑控制器具有较强的针对性和扩展性，在与工业机床自动控制系统进行有机结合时，其主要通过12个输入端口和9个输出端口来确保系统顺利完成输入与输出任务，并且在一定程度上有效降低系统设计成本，大大提升系统的自动化控制功能。

2.系统软件优化设计方案

2.1工业机床控制参数优化设计

在对工业机床自动控制系统软件进行优化设计时，关键任务就是要对机床自动化控制参数进行合理设置，以便可以实现对PLC内部原始存储参数的自动化更新。另外，还要将机床实际运行参数与工业机床运行参数进行一一对比，在这一过程中，可先在PLC控制工业机床自动系统中设置30个工业机床的储存量，使其生成完整的工业机床参数说明表。例如，若机床宽度为20 m，工业机床参数说明表中所存储的机床数量为30个，则机床型号为1-30号，这样各机床所对应的参数为TABTAB+30，在利用计算机对机床TAB值进行选取时，就能快速准确的定位出相对应的机床型号。由此可见，通过对工业机床控制参数的优化设计，可避免机床在自动化控制过程中出现定位错误故障，提高其整体应用性能。

2.2合理选择机床自动控制方式

在利用T指令对机床自动控制方式进行优化选择时，应先通过该指令对系统编程所产生的控制参数进行合理调配，这样通过获取的相关指令，T01、T02......，就可准确找出相对应的工业机床型号。同时，当工业机床自动控制系统接收到T指令后，也会第一时间辅助PLC控制器选择适宜的自动控制方式。在这一过程中，PLC内部计数器发挥出了关键性作用，其通过在1-30号工业机床之间相继转换来实现对PLC内部数据转换过程的有效扫描，进以获得正确的机床型号。由此可见，工业机床自动控制方式的优化选择，需经历T指令扫描PLC、并对T指令进行转换编程等程序来完成^[2]。

2.3基于PLC实现工业机床自动控制

一般情况下，在对PLC产品内的转换过程进行扫描后，应及时对转换后的机床型号进行重新编号，并将编号存储在三菱9-312PLC中，这样一旦机床自动控制系统对接收的T指令进行执行时，就会对转换后的机床进行重新检索，以便获得完善可行的TAB+计数器的参数描述方式，从而在此基础上更加有效体现工业机床运转过程的参数信息，帮助其最大化实现自动化控制功能。

3.对比实验

为了充分验证基于PLC的工业机床自动控制系统的可行性，应通过相应的对比试验来对系统设计方案进行全面的比对分析。在实际执行时，要想确保最终分析结果的准确性，应做好充足的实验准备工作。不仅要选取高韧性、强度适中的工程塑料作为模拟实际机械手臂的实验材料；而且还要准备相关的实验器械，如PLC、空气压缩机、三维运动机械、计算机、刀具台等设备。另外，在实验过程中，还要将机床自动化系统所带的三芯电源插头安置在电源电路中，并与各相关试验设备进行准确连接，为机械手臂装置加工提供充足可靠的电能，顺利完成整个加工过程行的编译任务。从最终实验结果可以得知，基于PLC的工业机床自动控制系统和传统工业机床自动控制系统工况下，机械手臂加工效率和精度也是不尽相同。通过对相同时间内两种系统加工速度的计算和对比分析可以得知，两种系统的加工曲线尽管都呈现出上升的趋势，但是在85s时，前者机床自动控制系统的加工完成速度就已达到100%，率先完成了对机械手臂的加工。而后者机床自动化控制系统的完成率仅达到67％，由此可见，以PLC技术为基础的工业机床自动控制系统，其不仅加工速度快、加工精度高，而且设计成本也是要低于传统自动控制系统，可以帮助企业获得最大的经济效益，因此，对该系统进行全面优化设计，对于推动我国工业经济发展，提高工业生产自动化控制水平等都有着很重要的意义^[3]。

结束语：

综上所述，PLC技术通过与工业机床自动控制系统的有机结合，大大提高了工业生产加工效率和加工质量，有效解决了传统工业机床自动控制系统所存在的弊端问题。因此，为了促使该系统得到更好的推广和应用，就要对其软件系统和硬件系统设计进行全面的优化创新，并通过相应的对比实验分析，来准确判断PLC工业机床自动控制系统的整体应用性能，确保其可以满足当前工业生产的高度柔性需求，为我国工业经济的更稳定发展奠定扎实的基础。

参考文献

1. 王荣.基于PLC的专用机床控制系统设计[J].装备制造技术，2018,(06):145-147.

2. 刘燕平.基于PLC的组合机床控制系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化（1期）,2017,(10):107-108.

3. 李春敏，Li,Chunmin，等.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J].河南科技，2017,(07):68-69.