1 可编程控制器与数控机床相关概念
1.1 可编程控制器
PLC是可编程控制器的简称，它是一种可编程的存储器，常用于内部程序的存储，执行各种逻辑运算、顺序控制、计数、定时、算术操作等面向用户的指令，通过数字或模拟式的输入/输出控制各类生产过程。PLC数控机床是在传统的数控基础上引入PLC技术，另外还融合了计算机技术、自动控制技术、微电子技术和通讯技术，该控制装置不仅满足了数控机床的功能需求，同时也符合新型工业的生产需求。
1.2 数控机床
数控机床是由机床本体、驱动机床和数控装置三大部分组成，其中驱动机床是伺服系统的执行机构，而数控装置则负责机床的控制，在这三部分中数控装置是整个数控机床的关键部分，而数控机床的内部系统就定义为数控系统，通过数字的输入来控制整个系统，从而通过数控系统实现各种数控机床的应用。
2 数控机床控制系统
2.1 数控机床控制系统结构组成
数控机床控制系统由五大装置组成：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电器逻辑控制装置、位置检测装置，具体连接方式如下所示。
2.2 数控装置的组成
数控装置功能的实现都是建立在微型计算机的软硬件上，因此数控装置又称为计算机数控装置，简称CNC。计算机数控装置不仅具有一般数控装置的功能模块，还具有微型计算机的结构组成，由此可见数控装置不仅包括输入/输出装置、中央处理单元、还包括存储器和总线等结构；除此之外计算机数控装置还包含了多个接口单元，如PLC接口、手动数据输入接口、纸带阅读接口。尽管计算机数控装置具有完善的硬件基础，但所有命令的执行都需要借助系统的软件和硬件来协调、指挥，因此事先须编写相应的系统程序，计算机数控装置软件由两部分组成，即控制软件和管理软件。
3 PLC数控机床电气控制设计
基于PLC的数控机床控制系统是由电机、光栅尺和变频器三部分组成，系统处于全闭环状态，PLC的融入提高了数控系统的精确度。数控机床具有换刀、断刀、刀位检测、工件加紧、通信连接、通信检测等多项功能，功能的完善极大程度的提高了数控机床的自动化程度，自动化程度的提高使得生产率也有了很大的改善。
3.1 硬件结构
数控机床由机械部分、上下位机软件和硬件电路三部分组成，硬件电路在数控机床控制系统中扮演着部门信息传递和机床驱动的角色，除此之外它还具备保护系统的功能。数控机床的硬件主要包括机械手换刀和断刀检测，机械手换刀是通过安装在汽缸外壁的电磁感应开关来控制机械手的运动轨迹的，而断刀检测则是通过光纤传感器来判断刀具的有效性。
3.2 系统初始化
系统初始化具有两大功能，即工作原点复位和机床原点复位，系统规定的三个坐标，分别是机床坐标系、工作坐标系、工件坐标系。
安装在两根数轴上的极限开关决定了机床原点的复位，对机床原进行复位的原因是为了找出旋压加工时机床的原始起点。机床坐标复位的参照物是机床坐标系，以机床坐标系为参考的主要原因是为了设置机床待机加工前后的位置。在保证旋压制品装卸和零件装卡正常运转的前提下，尽可能的拉近设定原则和加工起始位置，当硬件结构被确定后，按照机床功能需求对PLC软件进行开发。
3.3 系统功能模块设计
系统功能模块设计的包括了软件和硬件设计，而软件设计在整个系统设计中占有非常重要的地位，它不仅能发挥软件自身的功能，还能指挥硬件操作。下位机软需在一定的环境下才能正常运行，例如当下位机软件处于SIMO-TIOND环境中时，它在系统中主要发挥接收数据的作用，同时检测机床状态和控制部件工作的执行状态。基于PLC的数控系统主要包含了四大功能模块，即轴使能功能块、轴的位置控制功能块、轴的回零功能块和关闭轴功能块，其中轴使能功能块主要负责启动轴的初始化；轴的位置控制功能块负责将轴驱动至指定位置；轴的回零功能块是电轴归零，这是轴运行的前提条件；关闭轴功能块是负责轴的关闭。当轴处于关闭状态时，轴就不能进行和任何运动，否则会导致停机。
4 总结
数控技术的发展使得它在各领域有了广泛的应用，而PLC技术逻辑处理你呢管理的提高使得它在机电领域有了更大的发展空间，尽管PLC技术和数控技术在机电领域都有应用，但实际发挥出PLC数控机床作用的少之又少，究其原因在于数控机床的电气控制设计和系统功能模块的完善程度。本文在传统的数控机场基础上引入PLC技术，让数控技术与PLC技术在机电领域相结合，从数控机床数控系统入手，促进数控系统的自动化程度，提高机电业的生产率。
(审核编辑: 智汇张瑜)
