基于PLC的加工中心控制设计
摘要：本文针对PLC技术加工中心控制设计进行了分析和研究。自动换刀系统分为刀库，换刀系统，控制系统，这三个系统作为加工中心的主要构件可以为加工效率的提升提供相应的支持。目前想要解决加工中心存在的换刀速度较慢的情况，就可以基于PLC技术对其进行合理的控制设计，使设计内容符合实际使用需求。
关键词：PLC技术；加工中心；控制
现有的加工中心控制系统已经无法满足现有的加工需求，因此这时就需要采用PLC技术进行数控机床的换刀和选刀，提升其自动识别速度。自动换刀可以避免加工中心受到外界因素影响，保证加工中心的加工实际质量。
1.基于PLC的换刀控制
科学技术的发展和进步使一些新型理念和技术逐渐浮出水面，制造加工业的发展速度不断加快，这时加工中心内部刀具的自动控制作用逐渐显现出来。加工中心自动换刀可以提升加工效率，有效避免人工换刀存在的问题。在加工中心内部自动换刀包含了刀库，机械手和控制设备，假如刀库体积较大，那么就会对刀库的移动速度产生较大的影响，降低其选择速度，出现误差。而加工中心内部的机械手可以实现高效的换刀作业，使刀具能够进行快速移动。基于PLC的加工中心换刀控制来进行分析，自动换刀可以加速多个程序的完成，节约加工时间。所以目前为了更好的提升加工进度，可以通过PLC进行加工中心自动换刀控制系统的设计，满足加工需要。
2.PLC控制系统的特点
首先，PLC的稳定性相对较强，可以有效抗干扰。与继电器控制对比，PLC控制具有较好的逻辑性，主要是以程序形式进行储存，假如程序出现变化那么逻辑也会产生相应的变化[1]。而继电器控制借助并联组合实施控制，使用硬线连接，连接线较多，会对日后调整产生影响。继电器控制采用机械触点动作实施继电器控制，这种控制效果不佳，还会降低工作效率，但是PLC主要使用指令进行控制，具有较快的运行速度。随着近年来我国科学技术的发展和进步，PLC控制系统能够有效解决加工中心的控制问题。在PLC设计中采取合理的安全保护措施能够进一步降低外界干扰，提升设备实际使用率。眼下，PLC在数控加工中获得了较为广泛的使用，同时其使用效果较好，在运行过程中PLC能够长时间降低故障产生，降低外界干扰产生的影响。
其次，PLC控制系统的操作性较强，使用步骤较为便捷，PLC控制系统能够为多台用户提供编程，使其能够应用到较为复杂的环境中去。相比传统的继电器控制系统，PLC控制系统的优势较为明显，不仅能够以互联网为囧出实现分散控制，还可以简化操作，集中管理。所以目前在加工中心控制过程中采用PLC控制系统能够更换原有的继电控制模式，优化工作精准性和工作效率。PLC控制系统的编程语言主要以梯形图为基础，这种编程图可以直观的展示编程内容[2]。由于PLC具有一定的故障处理能力，可以在系统内部产生故障的时候发出相应的警告，使工作人员能够及时发现故障问题，降低损失。
最后，PLC控制系统可以有效节约能耗，提升能源使用率，主要是因为PLC的电路组装是集成式。作为目前理想的控制设备PLC可以应用到一些复杂控制系统中。PLC控制系统的应用可进一步避免继电器使用带来的弊端，节约空间。继电器在控制系统无法适应目前的发展需要，而PLC则是代替其的首选控制系统。PLC体积较小，但其内部控制功能较为完善，能够改善继电器控制系统中存在的不足，避免出现硬线交错的情况[3]。
3.PLC下加工控制系统设计
3.1加工中心内部刀具的选择
基于数控加工中心内部的刀具选择指令，需要从刀库内选择适合的刀具进行加工就属于自动化选刀。自动选刀中还包含了按照顺序选择和随意选择。按照顺序选择刀具主要是以刀具的加工顺序，依次放入刀库的刀座内，在摆放过程中刀具顺序不可摆错。如果加工工件产生了更换，那么还需要及时改变刀具的摆放顺序。顺序选刀的弊端在于相同工件上的刀具不可重复使用，所以这时如果增加了刀具的实际数量，那么就会在一定程度上降低刀具的实际利用率。但是顺序选刀在对其刀具进行控制的时候较为简便。随意选刀方式主要是率先将刀具进行编码，加工过程中可以按照编码随意选择，这种选刀方式不需要将刀具按照标准顺序排列。在随意选刀中存在几种选择方式，主要分为编码选择，刀座编码选择，附件编码和计算机记忆选择。
3.2PLC下的随机选刀
计算机记忆选刀系统分析随着社会经济的不断发展获得了较为广泛的使用，由于计算机记忆选刀的优势在于可以借助软件进行刀具选择，可以代替传统人工选刀模式，提升选刀效率和质量。刀库可以随意交换主轴与刀具，实现随机换刀。主轴需要基于刀具数量设置相应的换刀模式，将其储存在PLC内部，刀具的编号和刀库位置需要保持一致。这种方式可以借助软件完成选刀，能够有效避免出现刀具位置错误的情况，提升了刀具选择合理性和可靠性。
设刀库内刀具为40把，从而获得刀具库存表如表1。
表1刀具库存
上图中刀具实际数量为40把，刀具编码为1-40，在刀具库中对应的计算机地质为TAB-TAB40，因此这时可以将刀随意放在任何一个位置，计算机在进行TAB值选择的时候，刀具相对应的在编号也会被正确选择，这时刀具就被虚拟计算机地址所代替。
计算机对于刀具的选择可以通过数控编程借助指令实现，在系统内部接收到指令之后，PLC就会对刀具进行选择，可以对相应的刀具编号进行检索。在PLC内部计数器会随机转换，由1-40，在刀具库正转刀位的时候，PLC计数器会增加，反之则会减少。经过数控系统内部对刀具编号和刀座号进行扫描，如两者契合，那么刀库就会停止，这时就可以选取正确的刀具，如果两者不契合，那么刀具库就会继续转动，直至找到契合的刀座为止。
3.3刀具选择控制设计
对于刀具数据库的创建可以通过表2进行分析，建立模拟刀库，保证刀具编号和计算机地址TAB号相对应。计算机地址内部已经装设了相应的刀具，这时计算机地址内部的TAB1-39代表的是刀座编号。在系统换刀的时候，刀库会开始转动，这就促使原有刀座和主轴之间方向不一，所以数控系统这时便可以对计算机地址进行调整，使其能够和刀座号互相对应。
表2刀具数据库
基于PLC进行换刀的时候，刀库会经过旋转后达到待换刀位置，刀具在交换后应该将目前所使用的刀具放入主轴内，这样原有主轴内部的刀具也会回归刀座。设该刀座为K，将该刀座的编号储存在计数器KL内，数控系统在进行另一个指令的时候，PLC就会检索寻找指令刀编号。在实际换刀过程中系统会产生一定的指令，若刀库顺时针转动KL就会增加，反之则减少，因此KL和K的编号始终处于相互对应的情况下，使刀具具有一定的记忆性。
结语
综上所述，在加工中心基于PLC技术实施自动换刀设计可以优化加工过程，增强旋转定位精准度，有效降低了加工中心的出现误差的概率，进一步缩小其误差。通过分析可知以PLC技术为基础还可以保证自动换刀系统的安全性，将技术优势充分发挥出来。
参考文献
[1]王蕊,张孝元,高昆,等.基于PLC的刀库自动换刀控制系统设计[J].电子技术与软件工程,2018(13):110-111.
[2]秦晓阳.基于VMCH850数控加工中心斗笠式刀库电气控制优化设计[J].机电工程技术,2018,v.47；No.312(03):144-146.
[3]潘晓贝.基于PLC在HNC-818加工中心换刀故障的应用[J].组合机床与自动化加工技术,2018,000(005):111-112,115.
