古鹏
广东智源机器人科技有限公司
摘要：现阶段，随着我国科技的不断进步，PLC机电一体化技术也发挥着重要的作用和价值。数控机床作为现代制造业的工业母机，是机械制造的核心，也关系这一个国家机械制造方面的水平。而PLC机电一体化技术在数控机床这一领域发挥着不可或缺的作用。一方面现代数控基础采用PLC代替继电器来完成逻辑控制，使得结构更加紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高。另一方面可以促进数控机床的智能制造建设，这对我国现代现代制造业的发展具有划时代的意义。本文简单分析了PLC机电一体化技术在数控机床中的一些应用，以供相关人员进行参考。
关键词：PLC机电一体化技术；数控机床；
引言
PLC机电一体化技术是当今科技发展的重要成果。在工业智能制造快速发展的今天，现代机电一体化技术的发展趋势已经从简单的机械与电子进行融合进而转向集成化、微型化、智能化以及人性化的设计。因此在数控机床上合理应用PLC机电一体化技术是非常必要的。
一、PLC机电一体化技术概述
1.编程简单
可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是一种以微型处理器为基础的通用型自动控制装置。PLC在数控机床的发展中是具有不可缺少的控制装置，机电一体化技术PLC是面向用户的设备，输入输出接口可以直接与继电器、接触器等设备相连，提高了设备使用的稳定性和便利性。PLC在数控机床批量生产调试中以及改造中不需要高水平的专业技术人员。操作者可在短时间内掌握操作要点，从而提高PLC机电一体化技术的可行性和发展性。
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2.适用性强
PLC机电一体化技术在兼容性和适用性上有许多优点，可通过产品组合实现系统控制。由于PLC本身具有较强的适用性，针对不同的工业现场（如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位）都有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器以及电磁阀控制阀等）直接相连，完全能够满足系统控制的基本要求。
3.可靠性和抗干扰能力强
PLC机电一体化技术是应用于工业控制设计中的一种专业技术，能够适应各种环境，在硬件方面，所有的IO都采用了光电隔离，使得外部电路与PLC内电路实现了物理隔离，各模块均采用了屏蔽措施，在软件方面，PLC具有良好的自我诊断功能，一旦系统的软硬件出现故障，CPU会立即采取有效措施，以防止故障扩大，大大提高了抗干扰能力强。PLC机电一体化技术具有明显的人性化特点，能够利用硬件设备保证软件指令的顺利执行。
二、PLC与数控机床间的信息交换、处理
PLC和NC一起组成了数控机床的控制部分，PLC和NC之间的信息交换使得PLC功能的发挥是非常重要的，PLC与外部的信息交换通过机床侧的I/O单元接口输入到PLC中，每个信号的含义及所分配的地址都是通过PLC进行编辑和控制，都是通过编程调试人员自定义进行分配。CNC到PLC侧，CNC侧直接将信息传送至PLC的寄存器，如一些常用的数控指令M、S、T等功能，通过CNC译码后传送至PLC的相应寄存器中进行处理。处理完成后执行相应的动作。PLC到CNC侧也是通过寄存器完成,CNC的地址由系统直接分配，只可用，不可修改。
PLC在数控机床的工作流程一般分为：输入扫描：PLC在开始执行前，按顺序将所有的信号读入到映像寄存器中，程序运行时则直接读取寄存器中的信息，本扫描周期内采样结果不会改变，直到下一个周期若原有的信号状态改变了，读取结果才会改变。程序执行：程序从起始地址开始逐步扫描，并分别存入映像寄存器，所获得的数据经过运算处理，再次将执行的结果保存到寄存器中。输出刷新：执行完所有的程序后，PLC将映像寄存器的内容传送至锁存器中进行输出，驱动用户设备。
三、PLC机电一体化技术在数控机床中应用的作用分析
对PLC机电一体化技术在数控机床中的应用进行了分析。能够有效地控制数控机床的操作台。PLC机电一体化技术要求在数控机床系统控制过程中，通过与控制系统、伺服驱动、操作面板等进行信号交互来完成对机床整体动作的控制。
控制一般分为两种功能。首先是PLC和机床的控制信号，传递控制主要包括各种功能代码M/S/T的信息，手动/自动方式信息，各种功能信息等，系统给出T指令到PLC，经过译码，在数据表内查找，找到T代码所对应的刀号，并与主轴的刀号进行比较，如果相等，曾程序执行完。如果不等，则执行换刀指令，进行换刀操作，换刀完成之后，系统给出程序执行完成信号。M功能的执行则是系统送出M代码给到PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴的正反转以及转速停止等，执行完成之后，系统给出完成信号。系统对伺服控制一般包括一个主轴和三个进给轴。伺服单元有驱动器和电机组成，并与机床的机械传动部件和伺服控制单元组成机床的进给系统，它的作用是通过PLC和数控系统处理产生的脉冲信号进而转换成轴移动的位移量，伺服驱动装置把运动指令变成节运动，通过联轴器、丝杆等驱动机床工作台运动，通过插补使工作台精准的按照指令要求进行运动，从而加工出合格的工件。
二是外围输入输出的控制。可编程控制器能够控制输入输出信号的通断，通过对PLC外部辅助运动装置、液压启动装置、润滑装置、冷却装置等的控制，这其中包括了电机的启动停止、很多检测元件（如行程开关、接近开关等）、以及继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象，完成整体信号的逻辑编辑控制，使数控机床整体稳定有效地运行。同时PLC机电一体化对后期的数控机床自动化改造也发挥着重要的作用，可以通过输入输出信息交互与机器人、机械手、AGV、物流仓储等进行通讯，协同作业，一起完成打造智能化加工工厂，并且可将数据传送至上位机进行实时的控制监控。这也是后期制造业的智能无人化生产制造的发展趋势，从而实现无人、稳定、高效的生产智能化加工。
四、基于PLC机电一体化技术的数控机床技术应用发展前景
PLC机电一体化技术已经十分娴熟，不只是操控功能增强、功耗和体积减小，成本降低，可靠性提升，编程和故障检测也更为灵敏便利。而且随着I/O和通讯网络、数据处理和图像显现的提升，使得PLC在未来工业制造以及数控机床的制造使用中占据着更加重要的作用。
PLC在未来的发展中不断向通讯网络化发展，不断模块化、智能化；产品规划精巧、智能化；编程语言的多样化和标准化；延伸到数控机床上的使用可以是PLC到PLC；数控机床到上位机等的联网通讯更加便捷，更加广泛；可以有效地促进互联网、大数据、人工智能技术与产品实体的有机结合，为设计者和用户提供强大的技术支持。同时为了满足数控机床以及工业自动化各种操作体系的需求，PLC制造商也不断进行革新开发，如智能I/O模块，温度控制模块以及专用处理外部故障的智能模块等，这些智能模块的使用加大了PLC的使用范围，同时增强了使用功能，这必然会是PLC在各个场合的使用更加稳定、智能、高效。在未来的发展中，PLC的体积和容量和运行速度必然也会更快，随着机床数控系统的不断迭代更新，对PLC的需求也会逐步提高，小体积、大容量、高速度的PLC必然会收到市场的欢迎。
目前数控机床的发展也逐步走向高速高精化、复合化、智能化。随着航空航天、国防军工、汽车制造的不断发展，对数控机床的需求也是不断提高。对于数控机床的精度已经不止满足于动态精度，现阶段对机床的加工震动、主轴热补偿等的精度控制也越来越重视。同时对机床的加工功能也会逐步多样化，一机多用，可能未来不仅仅局限于五轴或者六轴或者区别于CNC和车床等，更可能的是一件复杂的加工工件仅仅只用一台机床便可完成全部的加工流程。随着未来人工智能的发展，以及满足工业柔性制造，自动化制造的发展需求，数控机床的智能化也是必不可少的，PLC机电一体的发展在数控机床智能化的进程中也扮演者不可或缺的推动者。未来的数控机床在工业制造中绝对扮演着重要角色，数控机床的发展与技术水平可代表整个国家工业制造的水平。我们也应该不断提升我们数控机床的发展，努力发展自己的技术，力争早日实现我国数控机床从初步到高端，从低级加工到高精尖加工的转变，实现从制造大国到制造强国的转变。
五、结束语
21世纪中后期，PLC机电一体化会有等更大的发展，从技术上来说，可编程逻辑控制会有速度更快的运算、更大的存储量、更加智能。同时数控机床技术已经成为我国工业生产中的一项重要技术。伴随着该技术的发展，PLC机电一体化技术在数控机床生产中得到了广泛的应用，极大地提高了数控机床的生产质量和效率。我认为该技术将在未来继续发展，并将成为中国数控机床生产的重要推动力量。满足工业生产需求，促使工业生产进入新阶段、新时代。
参考文献
[1]李裕岳. PLC机电一体化技术在数控机床中的应用探讨[J]. 商情, 2019, 000(040):183.
[2]王凯. 基于计算机技术的机床机电一体化数控系统设计[J]. 粘接, 2020, v.43;No.319(09):155-158.
[3]赵建林.基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用研究[J].数字技术与应用,2019,037(006):25-26.