基于PLC機電一體化技術在數控機床中的應用思考

張旭

摘要：隨著我國科學技術的不斷發展進步，為了進一步提高工業產生的效率和質量，機械技術和電子技術相互融合滲透、共同發展，形成了機電一體化技術的前身?，F階段，機電一體化技術已經廣泛應用于各個行業和領域。PLC作為機電一體化技術中的重要內容，一直以來都以其獨特的技術優勢而被應用到數控機床中，提高了數控機床的可操作性，促進了數控機床智能化程度的提升。本文對PLC技術進行了概述和分析，探討了其在數控機床中的應用，并分析了其未來的發展前景。

關鍵詞：PLC;機電一體化;數控機床

中圖分類號：TH-39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0082-02

0? 引言

在機械技術和電子信息技術的快速發展和研發人員的不斷探索下，實現了機械技術和電子信息技術的融合發展，奠定了機電一體化技術發展的可能性。PLC機電一體化技術作為現代科學技術發展的產物，已經在各個領域得到了有效應用，而在眾多應用領域中，數控機床便是其中一個典型應用。與此同時，伴隨著PLC機電一體化技術的進一步發展和完善，未來PLC技術的應用領域和范圍將會進一步的擴展，而在PLC技術的輔助和支撐下，數控機床的作用和價值也將得到最大化的體現，對未來現代化工業的發展也將起到積極的作用。

1? 機電一體化和PLC技術概述

機電一體化又稱為機械電子學，其英文表達為Mechatronics，是由機械和電子學兩個英語問單詞組合而成的詞匯。機電一體化的概念最早出現在日本，而后隨著機電一體化技術的研發和發展，逐漸被更多的國家和地區所接受和認可。尤其是伴隨著計算機技術的發展，機電一體化技術也得到了不斷的完善?，F階段的機電一體化技術，已經由發展之初的機械和電子技術的融合逐漸朝著更加智能化、人性化的方向發展。

PLC技術的全稱為可編程控制器（Programmable Logic Controller），簡稱為PLC，是以計算機技術為依托的控制設備。PLC技術利用可編程度的存儲器，從而實現邏輯算、順序控制、定時、計數等功能，從而用于生產過程中的自動控制和監控的目的。PLC具有體積小，功能強大的特點，尤為重要的是PLC具有在線修改功能，從而能夠利用電腦和軟件實現對機械設備的控制，同時在線修改功能的存在，使其的靈活性和可靠性提升了。利用電腦實現編程和控制，改變了傳統機械加工過程中工作人員需要全程跟蹤的問題，減輕了工作人員的負擔，為工作人員提供了極大的便利，提高了工作效率的同時，降低了由于人為參與而存在的誤操作性[1]。

PLC機電一體化技術應用范圍廣，可以實現為不同應用領域提供不同的技術類型，極大體現了系統的靈活性和實用性。另外，PLC設備相對較小，操作難度低，對于工作人員的專業知識和技能要求不高，極大提高了該技術在機械加工領域的普及率。不僅如此，設備安裝方便也是PLC機電一體化設備應用范圍廣的一大原因。與此同時，從運行安全性方面考慮，PLC技術也表現得足夠優異，抗干擾性強、運行穩定，可以利用計算機執行程序不斷對機械設備進行優化，從而保證后續設備使用的穩定性。簡而言之，目前來說，PLC機電一體化技術已經成為現代機械制造業必不可少的技術，未來，PLC技術將朝著更加智能化和人性化的方向發展。

2? PLC機電一體化技術在數控機床中的作用

數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種配備程序控制系統的自動化機床。數控機床中配備的控制系統能夠通過邏輯處理的方式進行編碼以及其他指令程序的控制，并實現譯碼的過程，最終將指令以數字的形式表示，在輸入數控裝置，由數控裝置輸出控制信號，從而實現對機床動作的控制，自動按照圖紙要求將機械零件加工出來。事實上，數控機床主要的控制對象是軸的運轉，通過對軸的控制從而實現機床的復雜加工程序。而數控機床的主要運轉方式是要通過預先設定好的邏輯關系來控制軸的運轉，而軸的運轉最終促使電機進行運轉。因此，預先的邏輯關系設定才是控制電機或者說是控制軸運轉的關鍵，而這種邏輯關系正是依靠PLC可編程控制器來實現的。作為一種數字運算操作系統，PLC的核心是可編程存儲器，依靠系統內容存儲器的記憶功能實現對機床各個元件下發控制命令，從而實現對機床運轉的控制。

PLC作為可編程控制系統，能夠準確、快速的發送指令，不僅可以實現弱電控制強電的功能，同時還能具有極強的適應性，能夠應付復雜多變的邏輯變化，從而確保機床運轉的穩定性。數控機床的產生和發展，從本質上來講，就是為了提高生產力，解放勞動力，降低由于人為操作造成的錯誤，提高生產加工的精度，而這些通過PLC控制系統的引入都可以實現。不僅如此，PLC機電一體化技術經過不斷的發展和完善，尤其是以信息技術的快速發展為背景下，不僅能夠對數控機床的加工過程進行控制，而且正朝著更加人性化、智能化和簡易化的方向發展，對數控機床信息的輸入、輸出、查詢等功能的現實，進一步提高了數控機床的可操作性，促進我國機械加工領域的信息化、智能化發展[2]。

3? PLC機電一體化技術在數控機床中的應用

3.1 PLC機電一體化技術在機械設計中的應用

隨著我國制造業的不斷發展，對機械加工行業的效率、精度和質量都提出了更高的要求，因此，對于原有機械設計進行完善和升級是必經之路。在PLC機電一體化技術的輔助下，數控機床的機械設計環節無論是功能、質量還是加工精度等方面都有所提升，可以說PLC機電一體化技術的融入，從某種程度上來說改變了原有數控機床的運行模式。原本的數控機床都是在開放的模式下運轉，一方面，在開放環境中，加工過程中很容易造成切削金屬屑的飛濺，對操作工人的人身安全埋下隱患;另一方面，開放環境中，給工作人員對數控操作提供了可能性，而這種人工干預很容易產生誤操作的可能。而在PLC機電一體化技術的融入下，實現了數控機床的半封閉甚至是全封閉機械設計，在這樣的加工環境下進行的機械加工，不僅保障了操作人員的人身安全，更提高了機械加工的準確率。此外，在PLC機電一體化技術的輔助下，機械構建能夠實現對切削的金屬屑的回收功能，降低了金屬屑對后續加工造成的影響。另外，PLC機電一體化技術還改善了數控機床的傳統模式，由原本的統一控制主傳動和進給傳動，逐漸過渡到分別、獨立控制，極大提升了數控機床的抗干擾能力、運行穩定性和效率。

3.2 PLC機電一體化技術在自動控制系統中的應用

數控機床在實際加工過程中，要根據加工零件的不同而進行參數的設置和調整。在傳統加工時期，主要是采用人工操作，因此，加工的精度和質量不得不受到人文和客觀因素的影響，誤操作的可能性也很大。而PLC機電一體化技術能夠實現數控機床參數調整的半自動化輸入，精度和準確度較之傳統都有了極大的提升，從而保障了加工零件的精度和質量。在PLC控制系統的輔助下，工作人員只需將指令輸入系統，再由系統傳給單片機，而整個的核對查找指令的過程完全由計算機系統完成，極大減低了人工參與的程度，整個過程不超過5秒鐘，實現了加工效率的提升。因此，在PLC機電一體化技術的輔助下，數控機床的控制精度和準確性都得到了極大的提升，數控機床運行的穩定性、連續性、準確性也得了有效保障[3]。

3.3 PLC機電一體化技術在驅動技術的中的應用

數控機床中配置的執行元件和驅動裝置是為了確保各項指令能夠被準確的接收并順利的完成。數控機床的機械設計中，將數控裝置與執行元件相連，當數控裝置發送指令時，執行元件能夠在第一時間接收到指令，并且在驅動裝置的控制下進行規范性的操作，從而使整個加工過程按照預定進行。PLC機電一體化的在數控機床運行中的作用能夠讓控制過程的精度和效率得到進一步的提升，同時最大化的降低控制過程的復雜度，降低人工操作引起無誤差的可能性。

4? PLC機電一體化技術在數控機床中的應用前景分析

從上面的分析可以知道，對于數控機床未來的發展來說，PLC機電一體化技術是提高數控機床控制精度的關鍵技術。而從現階段PLC技術的發展現狀和發展趨勢可以預見，未來的PLC機電一體化技術將會與信息技術、互聯網技術、人工智能技術進一步融合發展，從而實現由PLC機電一體化逐漸過渡到智能一體化發展階段，實現數控機床軟、硬件系統、設備共同進步和發展?，F階段的的數控機床中，PLC機電一體化技術的應用更多是從技術層面的推動和更新，而未來，PLC控制系統將會從更加注重一體化系統的研發和發展，不再僅僅以單個元件為對象考慮控制效率的提升，而是以系統為整體，將各個元件作為系統中的一部分進行優化配置，從而實現各個元件功能的最大化利用，從而形成更加智能化、人性化的PLC控制系統。對于操作人員來說，可以通過參數的設定讓數控機床的運轉更加智能化，更加突出人際智能交互的優勢，進而促進加工領域的智能化發展[4]。未來，在PLC控制系統的輔助下，數控機床的加工的連續性、安全性、穩定性將會得到進一步的提升，資源回收、利用效率的提升，將會極大降低加工成本，操作人員的工作環境將會更加安全，操作人員的工作內容更多是對智能化設備的操作，而非直接面對操作機床，有效降低人為因素對加工精度產生的影響。更重要的是，加工環境的改變和改善，降低了制造業對環境、生態產生的破環和污染，促進了加工領域的綠色、可持續發展。

5? 總結與思考

綜上所述，基于PLC的機電一體化技術在數控機床中的應用，無論在其設計環節還是控制功能方面都具有極強的優勢。PLC機電一體化技術融合了信息、機械等方面的技術，實現了對數控機床的自動控制，提高提升數控機床的加工精度，使數控機床的加工運行實現了科學性和有效性，轉變了傳統機械加工時期需要操作人員全程參與加工過程的弊端，降低了人為因素對加工精度產生的不利影響，解放了生產力，提升了數控機床控制的簡易性，有效提升了加工效率和質量。因此，無論是現在還是未來，加工領域的相關人員都應該進一步加強對PLC機電一體化技術的認識和應用研究，不斷進行技術的創新和改革，讓PLC技術在數控機床中得到更加深入、科學的利用，充分發揮技術的優勢，提高數控機床自動化水平，促進我國制造業信息化、智能化發展，全面提升加工制造業經濟效率的同時，促進制造業與生態、與環境可持續發展。

參考文獻：

[1]徐釗.PLC機電一體化技術在數控機床中的應用探討[J].南方農機，2020，51（20）：155-156.

[2]何健.PLC技術在機電一體化生產系統中的應用[J].黑龍江科學，2019，010（016）：98-99.

[3]羅磊.基于PLC機電一體化技術在數控機床中的應用研究[J].智庫時代，2018，160（44）：301-302.

[4]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.