基于PLC機電一體化技術在數控機床中的應用分析

許宏濤

摘要：隨著我國高科技與計算機技術的迅猛發展，數字控制機床已廣泛應用于工業生產制造過程，不但解決了復雜、精密零部件的加工問題，同時也提升了生產制造效率，為企業創造了更多的經濟價值與社會價值。而PLC機電一體化技術是近年來新興的一門關鍵技術，這門新技術在數控機床中的實際應用改變了傳統的生產工藝流程，能夠高效而精確的通過邏輯運算解決數控機床工作運行當中的諸多問題。

關鍵詞：PLC;機電一體化技術;數控機床;應用分析

PLC即可編程邏輯控制器，它主要借助于自身攜帶可以編程的存儲器，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數以及算術操作等指令，這項技術在數控機床的運行過程中發揮著至關重要的作用。

一、數控機床的發展潛力與PLC的技術的內涵

（一）數控機床的發展潛力

目前，我國的工業生產制造行業已普遍采用數控機床技術，據初步統計，數控機床的實際應用數量正以每年10%的速度增長。但是，長期以來，我國數控機床的技術水平以及設備檔次始終處于中低位的水平，部分數控機床必須依靠國外進口，不僅給企業增加了經濟負擔，而且在設備出現故障時，維修技術也受到一定限制。近年來，我國的計算機應用技術與智能自動化技術實現跨越式發展，而數控機床的技術改良與創新也進入了重要的快速發展期，使工業制造行業迎來了又一個春天^[1]。

（二）PLC技術的優勢與內涵

相比于傳統的繼電器系統，可編程邏輯控制器具有以下優勢：其一是編程過程簡單，操作者在使用時比較靈活、便捷，系統的開發周期較短，在改變內部控制方案時無需拆解硬件便可完成整個工作流程。其二是功能強大，性價比較高，尤其適用于一些復雜的控制程序。本身可以通過互聯網實現集中管理與分散控制。其三是穩定性高，抗干擾能力強。PLC用軟件替代大量的時間繼電器與中間繼電器，僅需要少量的硬件元件，大大降低了因觸點接觸不良而導致的設備故障。其四是PLC系統故障率極低，本身具有自診與顯示功能，可以借助于發光二極管或編程器提供的信息快速查找到故障原因，因此，維修起來方便快捷。

PLC技術是在機電一體化、智能自動化、計算機網絡化、過程控制技術等層面發展起來的一門新型技術，借助于多種技術原理，使得PLC技術日漸純熟，尤其在數控機床的實際應用當中，占據了主導位置。

二、PLC機電一體化技術在機械設計中的實際應用

機械設計是決定機械性能的重要因素，在工業機械生產制造過程中處于首要環節，而PLC機電一體化技術正是以機械設計技術為基礎，逐步取代了傳統的機械制造格局。PLC技術主要應用機械設計的傳動裝置、防護裝置、自動排屑裝置等工序。借助于PLC控制技術的諸多優勢，機械設計制造企業在實際生產過程中節約了大量人力資源，降低了人工投入成本，工藝流程得到進一步簡化，在作業生產線，無需像過去一樣，每一環節、每一個生產制造節點都配備相應的操作人員，大大減輕了現場監督人員的工作量。采用PLC機電一體化技術，可以有效降低工業制造廢屑的產出量，不會對周圍環境造成污染，也不會出現廢屑影響正常機械運轉的狀況，為順暢的作業流程提供了必要的技術支持。對機械制造中使用的數控機床系統，一般劃分為主傳動與進給傳動兩種，傳統的生產制造過程，這兩種作業狀態同時進行，而融入PLC的控制技術后，可以有效的將這兩種狀態進行分離，這種控制效果更為符合工業制造行業的生產現狀，對提升生產效率也起到了積極的助推作用^[2]。

三、PLC技術在自動控制系統中的實際應用

PLC技術的核心原理是自動控制，它擺脫了以往的人為操控模式，借助于系統內部的程序集成功能，可以科學靈活的使機械設備運行實現全程自動化。PLC的自動控制系統主要由單片機系統、通信系統、輸入輸出系統、執行構行構件構成，雖然數控機床的類型與工作原理各有不同，但是設計原理基本相似，都是采用集成技術，對數控機床進行有效控制。

數控機床在實際生產當中，對工作參數的設定不是一成不變的，根據不同的機械制造類型，將隨時對工作參數進行調整，操作人員在輸入變更指令后，數控機床內部的通信系統第一時間向單片機系統發出命令信息，系統針對數據庫當中默認的數據信息準確定位應用程度，最終實現更改命令參數的過程，而這一過程基本上在3—5秒鐘之內就可以完成，為生產制造工序節省了大量時間。

由于我國應用PLC技術的起步較晚，技術純熟度還有待提高，因此，在數控機床的實際應用中還存在一些不足。比如系統的電動穩定性還不能完全滿足于數控機床的高速運轉要求，往往在作業過程中會伴有不規則的震動，影響到正常的參數設計值，進而對機械制造的精度造成一定影響。面對這一情況，技術人員也積極采取相應的對策，旨在提升生產效率，確保加工精度。比如將系統嵌入參數浮動預報裝置，當震動幅度較大時，系統就會第一時間發出預警，提示操作人員對系統參數進行調整或者重新設定，以此滿足對加工精度的需求。

四、PLC機電一體化技術的應用前景展望

PLC機電一體化技術是數控機床中的關鍵控制技術，這項技術不但結合了互聯網、人工智能技術的優勢，同時也和這些技術產出的實體產品進行了深度融合。目前，我國PLC機電一體化的應用領域逐步得到拓展，并逐步向智慧型、全能型方向發展。

PLC技術不是單純的某個單元性技術，而是以系統作為有機整體，對各個單元組件進行有效控制，操作者通過設定系統參數，使數控機床模擬人類的行為、思維和動作，執行各項生產工序，使整個生產制造過程實現自動化、智能化、高效化。這項新技術的應用不但替代了傳統的人工作業流程，而且提高了生產效率，最大限度的節約了生產資源與能源，積極響應了國家關于低碳環保的號召^[3]。

數控機床的主體構成是機床主機，它是確保數控機床自動完成各種切削加工的重要機械部分，其主要特點是具有較高的剛度與高抗震性。隨著我國數控機床技術的不斷創新和升級，目前，i5系列的智能機床已經問世，i5智能控制系統是世界上較為先進的一項新型技術，它不但填補了智能化高端機床的市場空白，同時也形成了一套較為完整的智能控制系統的設計標準與檢驗標準。高端智能機床的誕生基本結束了我國進口數控機床的時代，為我國高端科學領域的自主研發注入了生機與活力。

數控機床主要包括自動控制技術、工藝和工藝系統、核心功能部件、設計與檢驗標準以及附屬材料五大核心領域，而究其根源，解決生產與應用難題的關鍵在于整個運營系統的電機，只有攻克電機生產技術，才能與世界的先進生產技術接軌。因此，對于技術研發人員應進一步提升自身的專業技術水準，借鑒國外的先進生產技術，在數控機床的自動控制技術、智能化技術以及電機方面深入探討研究，實現數控機床核心部件的完全自主化目標^[4]。

結束語：

科技是第一生產力，隨著社會的不斷進步和發展，我國的數控機床的實際應用效果逐年凸顯，而PLC機電一體化技術與數控機床的完美融合，不僅掀起了數控機床領域的一場技術革命，同時也增加了數控機床的高科技含量。工業生產制造的市場競爭形勢越加嚴峻，只有搶先一步應用高科技生產技術，占領高端生產制造的成品市場，才能在市場競爭當中立于不敗之地，促進我國的經濟發展實現新的增長點。

參考文獻

[1]許際鵬.PLC機電一體化技術在數控機床中的有效應用[J].內燃機與配件，2018（21）：97-98.

[2]童群.基于PLC機電一體化技術在數控機床中的應用探討[J].中國設備工程，2018（17）：180-181.

[3]郭勝波.基于 PLC 機電一體化技術在數控機床中的應用[J].建筑工程技術與設計，2018（22）：489.

[4]張其建.PLC機電一體化技術在數控維修中的應用[J].中國科技投資，2018（17）：296.

（作者單位：陜西太白黃金礦業有限責任公司）