由于近年來，PLC(可編程控制器)技術取得了快速發展，其在自動控制之中的運用也變得更為廣泛。PLC是一種專門為工業運用而設計出來的計算機，目前已經被運用到數控機床這一工業領域之中。可編程控制器在控制的性能和硬件成本等諸多方面所展現出的種種優勢均為其他種類的工業控制產品所無法進行比擬的。所以，可編程控制器技術在工業自動化在數控機床中的運用正在變得愈來愈多。

1、數控車床電氣控制電路分析

1.1 工作原理及功能

數控車床根據被加工零件工作圖與工藝過程卡，用規定的數控代碼和程序格式編寫加工程序，將正確的加工程序輸入數控系統，數控系統將給定的加工程序和輸入的信號，進行運算和控制處理，然后將處理的結果送往控制系統，驅動機床的各運動部件有序地按機械加工要求運行，自動地制造出合格的零件。數控車床是用來加工軸類或盤類的回轉體零件，自動完成內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，廣泛應用于機械制造業。改造后的車床應該滿足上述功能。

圖1 主電路圖

1.2 電氣控制電路的分析

1.2.1 主軸電機電氣控制

主軸電動機M3是一臺交流變頻電動機，由變頻器驅動，正轉、反轉及速度控制也是由數控系統進行控制。

1.2.2 主軸控制

來自零件程序的輸入信號有:M03、M04、M05。來自機床操作面板有主軸正轉、反轉、點動、停止。輸出信號:主軸正轉Q0.0；主軸反轉Q0.1；主軸停止Q0.2。

1.2.3 其他輔助電機控制

數控車床輔助電機主要有刀架電機、冷卻泵電機、潤滑泵電機，各輔助電機的控制簡述如下：

(1)冷卻泵電動機控制:

來自零件程序輸入信號有:M08、M09；來自機床操作面板，冷卻起停鍵；冷卻控制輸出信號:Q0.3；手動控制-按紐；自動控制-數控指令M代碼。

(2)潤滑泵電動機控制:

輸入信號：來自機床參數設置導軌潤滑間隔；來自機床控制面板導軌潤滑鍵；輸出信號潤滑控制Q06；手動控制-按鈕；自動控制-機床參數設定。

(3)刀架電動機控制:

輸入信號:I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 來自刀位檢測信號

來自零件程序T代碼有I1.0：T1；I1.1：T2；I1.2 T3；I1.3：T4；來自機床控制面板手動換刀鍵。

輸出信號：刀架正轉Q0.4；刀架反轉Q0.5。手動控制—按鈕：數控系統→KM1 → KM2→刀架電動機M3。自動控制—數控指令T代碼：數控系統→KM1→KM2→刀架電動機M3。

2、電氣系統設計

2.1 強電電氣控制柜的設計

2.1.1 控制電路及組成

(1)控制電路：1)交流380V電源通過漏電保護總開關QS和空氣開關QF1供主軸變頻器使用。2)交流380V電源通過變壓器轉換成交流220V電源通過空氣開關QF2、供給伺服放大器作電源用。3)交流380V電源通過變壓器轉換成交流220V電源通過U41、W41經開關電源供直流24V給系統供電用。4)交流380V電源通過空氣開關QF3，接觸器KM1、KM2使刀架正轉（換位）、反轉。

(2)電路組成：380V電源經開關QS后接入各電源回路中，開關QS后有4個空氣開關（QF1、QF2、QF3、QF4）、3個接觸器（KM1、KM2、KM3）、1個DC24/5A開關電源、1個2.2KW變壓器等組成。所有強電都安裝在電控柜內。

圖2 控制電路圖

2.1.2 電源輸出

(1)I/O接口模塊直流24V接線柱已與外部相連。如發現電壓不穩，立急斷電，查明原因并解決后才能上電，直流24V開關電源容量為直流24V/5A，數控系統需3A，外部電源可提供2A容量供用戶使用。(2)電源輸出模塊有一電源鑰匙開關，其開關是為強電的控制回路供電。

2.2 電氣控制電路的設計

數控系統由隔離變壓器提供AC220V電源,以避免電網擾動對系統的干擾。X軸和Z軸的驅動裝置由機床變壓器提供AC220V電源。采用兩個開關穩壓電源分別提供I/O+24V和中間繼電器+24V,以避免干擾對I/O信號的影響。整個系統的電源配置必須接地可良好，因為接地的好壞直接影響到系統的抗干擾性和安全性。

2.2.1 主電路設計

數控車床主電路包括主軸控制電路、刀架電機控制電路、冷卻電機控制電路和伺服驅動組成。如圖1所示為數控車床電氣控制中的380V強電回路圖。

QS為電源總開關，QF1、QF3、QF4、QF2分別為主軸控制、刀架控制、冷卻控制、伺服驅動空氣開關為電路的短路保護。TC1為控制變壓器，初級為AC380V，次級為AC220V。

主軸控制電動機M1，由變頻器控制主軸的轉速；刀架電動機M3由接觸器KM1/KM2來控制正反轉；冷卻控制電動機M2由接觸器KM3控制正轉。

2.2.2 控制電路設計

數控車床控制電路包括冷卻控制、刀架控制、風機冷卻、開關電源、CNC系統控制等組成。如圖2所示。數控車床系統輸出接口，控制功能有主軸正轉、主軸反轉、冷卻控制、刀架正轉、刀架反轉等功能。伺服驅動系統。其正轉、反轉及速度控制是由數控系統進行控制的。

3 、結語

數控機床是集計算機技術、PLC 技術、自動化技術等于一身的機電一體化產物，作為數控機床核心的控制系統直接關系到設備的正常運行，利用數控機床PLC 的強大功能，可以充分發揮數控機床控制系統的作用，還可以為數控機床故障診斷及故障維修帶來極大的方便