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【摘要】21世纪，PLC在工业上控制领域应用很广，不管在控制性能上还是在组机周期和硬件成本等方面所展现出的绝对优势是和其它产品难以相比的。随着PLC技术的进步发展, 它对于位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多，涉及的也越来越广。本文就数控机床的运行过程以及数控系统及PLC的设计需要解决的几个问题进行说明。
【关键词】数控；控制器；系统；效率；质量
中图分类号： S611 文献标识码： A
現在的数控机床由于在汽车、国防、航空、航天等工业的广泛应用，数控机床加工的高速化业发展很快。近年来，数控机床主轴转速已翻了几翻。2O世纪8O年代中期，中等规格的加工中心主轴最高转速为4000～6000RPM，90年代初提高到8000～12000RPM。到9O年代末，主轴转速在20000 RPM以上的已不鲜见，有的已经达到40000 RPM，有的主轴最高转数已经达到了3O00r/s，即180000RPM。智能化是2l世纪制造技术发展的一个总的方向，所渭智能加工就是基于网络技术，数字技术，电子技术和模糊控制的一种加工的更高级形式。智能加工是为了在加工过程中模拟人类智能的活动，以解决加工过程中许多不确定性因素，并利用人类智能进行预见及干预这些不确定性，使加工过程实现高速安全化。
一、数控机床组成结构及工作过程
（1）数控机床的组成。数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床本体等组成。（2）装置过程。输入设备是将不同的加工信息传输给计算机处理。由于数控机床发展早期阶段，输入设备是一个简单的穿孔纸带，目的是记录信息数据，现已淘汰。数控机床设备是机床本体的核心，核心时的数据处理全部完工后，可以运行命令指挥数据的工作。其功能是接收送来的脉冲信号的，通过系统软件或逻辑的过程中，执行各个部分进行规定的、有序的动作。主轴控制可编程控制器是通过命令处理控制转速，控制主轴正反转和停止，进给保持，切削液开关，卡盘夹紧松开等动作;还涉及了关于机床开关外部控制。测试反馈装置，主要是检测速度和位移，并将信息传递给数控设备，实现闭环控制的反馈，以确保数控加工精度。（3）合理的安排。数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制订、加工程序编制及使用方法等。首先要由编程人员或操作人员通过对零件图作深入分析，特别是工艺分析，确定合适的加工工艺，其中也包含了装夹方法的确定、工序划分、走刀路线及其切削用量的选择等。
二、机床数控系统需要解决的几个问题
机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。机床控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。同时为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。
在实际控制中如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。
三、机床定位伺服控制系统分析
1 浅谈数控机床
数控机床是一种高效率，高精度的自动化现代化设备，提高数控机床的可靠性，安全性已变得非常重要。可靠性评估主要指标之一是可靠性。机床功能部件对数控机床的性能和功能有拥有开拓的非常重要的作用。
2 单步功能
单步动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。机床的机械允许界限和实际加工要求的选择决定于伺服系统最高速度，速度提高生产率也提高，但对驱动设施要求也就提高了 。
四、 PLC程序设计与操作
随着计算机技术的发展，可编程序控制器（PLC）的功能越来越强，使用越来越方便；但是，如果PLC的工作环境过于恶劣，如温度过大、振动和冲击过强，以及电磁干扰严重或安装不等，都会直接影响整个控制系统的正常、安全和可靠运行，加上外围电路的抗干拢措施不力，而使整个控制系统的可靠性大大降低，甚至出现故障。因此，PLC系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。工业PLC控制系统的设计必须从硬件和软件两方面把可靠性放在第一位。
PLC控制系统通常由PLC和生产现场设备组成。PLC包括中央处理器、主机箱、扩展机箱及相关的网络设备与外部设备；生产现场包括继电器、接触器、各种开关、极限位置、安全保护、传感器、仪表、接线端子、电动机、电源线、地线、信号线等。
在PLC控制系统故障中，PLC的故障仅占系统故障的5%。PLC控制系统的故障主要发生在生产现场设备中，通常占系统故障的95%。与PLC相接的输入、输出设备的可靠性是影响PLC控制系统可靠性的主要原因。
PLC控制系统可简单划分为三部分：发讯元件(输入部分)、记忆网络(程序部分)和电气执行元件(输出部分)。对于用继电器控制的系统，影响系统可靠性的主要因素是中间继电器组成的记忆网络。对于PLC控制系统，高可靠性的PLC取代了中间继电器组成的记忆网络，克服了机械动作式中间继电器可靠性不高的固有毛病，使系统可靠性大为提高。此时，与PLC自身的安全性与PLC输入、输出连接的"发讯元件"和"电气执行元件"的可靠性，己变成影响整个电气系统可靠性的主要因素。提高"发讯元件"和"电气执行元件"可靠性的同时，也就提高了PLC的安全性，通常有两种方法：一种是选用高质量的元器件；另一种是对这些故障率较高的元器件进行状态检测和故障诊断，但都受硬件条件和经济条件的影响而限制了应用范用。
PLC具有丰富的软元件(如内部计时器、计数器、辅助继电器等)，因此可以利用它来设计一些程序，屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。最实用的方法有(l)采用软硬件互锁设计，防止误发讯和误动作；(2)在输入输出端提高配线的可靠性，提高PLC的安全性。 PLC通过编程器输入程序，达到控制目的。由于PLC的工作过程是循环性的，因此会快速的执行程序。另外针对软件故障，必须在设计上采用直接导入程序，执行自动停止运行，这时机器会停止运作程序，有效地减少事故的发生。
小结
我国目前对数控技床的需求日益增加，国内市场的需求量很大，所以我国机床企业必须奋发图强，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外技术的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。
参考文献
[1] 戴 同.CAD/CAPP/CAM基本教程.机械工业出版社.1997.4
[2] 薛劲松 宋 宏等.CIMS的总体设计.机械工业出版社.1997.4
[3] 数控加工编程的理论基础.刘雄伟.机械工业出版社.2000
[4] 李雪华-浙江大学自动化中心可编程控制器系统［Ｍ］．杭州：浙江大学出版社.2000．
[5] 韩服善-基于PLC控制系统设计方法研究［Ｊ］．北京航空航天大学出版社.2008：12.
【关键词】数控；控制器；系统；效率；质量
中图分类号： S611 文献标识码： A
現在的数控机床由于在汽车、国防、航空、航天等工业的广泛应用，数控机床加工的高速化业发展很快。近年来，数控机床主轴转速已翻了几翻。2O世纪8O年代中期，中等规格的加工中心主轴最高转速为4000～6000RPM，90年代初提高到8000～12000RPM。到9O年代末，主轴转速在20000 RPM以上的已不鲜见，有的已经达到40000 RPM，有的主轴最高转数已经达到了3O00r/s，即180000RPM。智能化是2l世纪制造技术发展的一个总的方向，所渭智能加工就是基于网络技术，数字技术，电子技术和模糊控制的一种加工的更高级形式。智能加工是为了在加工过程中模拟人类智能的活动，以解决加工过程中许多不确定性因素，并利用人类智能进行预见及干预这些不确定性，使加工过程实现高速安全化。
一、数控机床组成结构及工作过程
（1）数控机床的组成。数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床本体等组成。（2）装置过程。输入设备是将不同的加工信息传输给计算机处理。由于数控机床发展早期阶段，输入设备是一个简单的穿孔纸带，目的是记录信息数据，现已淘汰。数控机床设备是机床本体的核心，核心时的数据处理全部完工后，可以运行命令指挥数据的工作。其功能是接收送来的脉冲信号的，通过系统软件或逻辑的过程中，执行各个部分进行规定的、有序的动作。主轴控制可编程控制器是通过命令处理控制转速，控制主轴正反转和停止，进给保持，切削液开关，卡盘夹紧松开等动作;还涉及了关于机床开关外部控制。测试反馈装置，主要是检测速度和位移，并将信息传递给数控设备，实现闭环控制的反馈，以确保数控加工精度。（3）合理的安排。数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制订、加工程序编制及使用方法等。首先要由编程人员或操作人员通过对零件图作深入分析，特别是工艺分析，确定合适的加工工艺，其中也包含了装夹方法的确定、工序划分、走刀路线及其切削用量的选择等。
二、机床数控系统需要解决的几个问题
机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。机床控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。同时为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。
在实际控制中如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。
三、机床定位伺服控制系统分析
1 浅谈数控机床
数控机床是一种高效率，高精度的自动化现代化设备，提高数控机床的可靠性，安全性已变得非常重要。可靠性评估主要指标之一是可靠性。机床功能部件对数控机床的性能和功能有拥有开拓的非常重要的作用。
2 单步功能
单步动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。机床的机械允许界限和实际加工要求的选择决定于伺服系统最高速度，速度提高生产率也提高，但对驱动设施要求也就提高了 。
四、 PLC程序设计与操作
随着计算机技术的发展，可编程序控制器（PLC）的功能越来越强，使用越来越方便；但是，如果PLC的工作环境过于恶劣，如温度过大、振动和冲击过强，以及电磁干扰严重或安装不等，都会直接影响整个控制系统的正常、安全和可靠运行，加上外围电路的抗干拢措施不力，而使整个控制系统的可靠性大大降低，甚至出现故障。因此，PLC系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。工业PLC控制系统的设计必须从硬件和软件两方面把可靠性放在第一位。
PLC控制系统通常由PLC和生产现场设备组成。PLC包括中央处理器、主机箱、扩展机箱及相关的网络设备与外部设备；生产现场包括继电器、接触器、各种开关、极限位置、安全保护、传感器、仪表、接线端子、电动机、电源线、地线、信号线等。
在PLC控制系统故障中，PLC的故障仅占系统故障的5%。PLC控制系统的故障主要发生在生产现场设备中，通常占系统故障的95%。与PLC相接的输入、输出设备的可靠性是影响PLC控制系统可靠性的主要原因。
PLC控制系统可简单划分为三部分：发讯元件(输入部分)、记忆网络(程序部分)和电气执行元件(输出部分)。对于用继电器控制的系统，影响系统可靠性的主要因素是中间继电器组成的记忆网络。对于PLC控制系统，高可靠性的PLC取代了中间继电器组成的记忆网络，克服了机械动作式中间继电器可靠性不高的固有毛病，使系统可靠性大为提高。此时，与PLC自身的安全性与PLC输入、输出连接的"发讯元件"和"电气执行元件"的可靠性，己变成影响整个电气系统可靠性的主要因素。提高"发讯元件"和"电气执行元件"可靠性的同时，也就提高了PLC的安全性，通常有两种方法：一种是选用高质量的元器件；另一种是对这些故障率较高的元器件进行状态检测和故障诊断，但都受硬件条件和经济条件的影响而限制了应用范用。
PLC具有丰富的软元件(如内部计时器、计数器、辅助继电器等)，因此可以利用它来设计一些程序，屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。最实用的方法有(l)采用软硬件互锁设计，防止误发讯和误动作；(2)在输入输出端提高配线的可靠性，提高PLC的安全性。 PLC通过编程器输入程序，达到控制目的。由于PLC的工作过程是循环性的，因此会快速的执行程序。另外针对软件故障，必须在设计上采用直接导入程序，执行自动停止运行，这时机器会停止运作程序，有效地减少事故的发生。
小结
我国目前对数控技床的需求日益增加，国内市场的需求量很大，所以我国机床企业必须奋发图强，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外技术的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。
参考文献
[1] 戴 同.CAD/CAPP/CAM基本教程.机械工业出版社.1997.4
[2] 薛劲松 宋 宏等.CIMS的总体设计.机械工业出版社.1997.4
[3] 数控加工编程的理论基础.刘雄伟.机械工业出版社.2000
[4] 李雪华-浙江大学自动化中心可编程控制器系统［Ｍ］．杭州：浙江大学出版社.2000．
[5] 韩服善-基于PLC控制系统设计方法研究［Ｊ］．北京航空航天大学出版社.2008：12.