在我國,，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步較晚，并且該系統(tǒng)存在很多不足,，研發(fā)和更新的速度較為緩慢,，因此對于相關(guān)的企業(yè)單位來說，生產(chǎn)過程中不需要使用過于先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)床,，而萬能銑床這一類的電氣機(jī)床還是可以研發(fā)出來的,，但如何提高該數(shù)控系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性成為技術(shù)人員和企業(yè)首先考慮的問題。此外,，數(shù)控產(chǎn)業(yè)是我國重要的產(chǎn)業(yè)類型,，在生產(chǎn)以及加工零部件方面具有一定的優(yōu)勢。數(shù)控銑床控制系統(tǒng)可以將機(jī)械加工提升到新的層面,，在推動(dòng)電子產(chǎn)品發(fā)展方面有重要意義,。PLC是一種電力控制器，是通過數(shù)字或者模擬量對機(jī)械進(jìn)行控制的設(shè)備,，對于生產(chǎn)過程起到了一定維護(hù)和調(diào)節(jié)作用,。
1,、PLC的基本結(jié)構(gòu)組成
PLC是一種可以編程的可用控制器，主要是通過內(nèi)部的可編程和存儲(chǔ)的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)編程和控制的,，可以執(zhí)行的功能有各種邏輯運(yùn)算和系統(tǒng)設(shè)備的定時(shí)控制等,，通過這些操作可以使機(jī)械過程中的數(shù)字輸出和輸入變得可控?？傮w來說,，PLC 實(shí)際上就是一種用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)設(shè)備，基本的功能如下,。
?。?）電源構(gòu)造
PLC的電源是非常重要的部件，如果設(shè)備的電源不能及時(shí)和高效的使用,，會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)備的正常工作,，也正是因?yàn)檫@種狀況，生產(chǎn)制造廠家都對電源的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)非常注重,。設(shè)備交流電的電波一般控制在+9%（+10%） 以內(nèi),，值得注意的是不能將PLC在沒有任何防范措施下接入到系統(tǒng)的交流電中。
?。?）設(shè)備的中央處理單元
設(shè)備的中央處理單元又簡稱為CPU,，是系統(tǒng)實(shí)施控制功能的中樞部件?？梢源鎯?chǔ)由編程器鍵入的數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序,，主要的功能是負(fù)責(zé)對電源狀況、系統(tǒng)存儲(chǔ)單元以及定時(shí)器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查,，要能對用戶程序中語言輸入的錯(cuò)誤狀況予以診斷。在邏輯控制器運(yùn)行之前,，可以將設(shè)備的輸入狀態(tài)與設(shè)備的數(shù)據(jù)一起存入設(shè)備的印象區(qū)域,，再從存儲(chǔ)器中讀出用戶的應(yīng)用程序，對命令進(jìn)行了解釋以后,，邏輯和運(yùn)算都符合規(guī)定就可以將最終的運(yùn)算結(jié)果存入設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中,。在設(shè)備中的所有程序都已經(jīng)運(yùn)行結(jié)束后就可以將印象區(qū)域的所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備的輸出裝置中去，可以一直循環(huán)操作,。
?。?）設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器和接口電路
一般，用來存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器被稱為系統(tǒng)存儲(chǔ)器,，而存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器則被稱為用戶存儲(chǔ)器,。接口的輸入電路為光耦和電路，可以很好的控制接口與界面的輸入通道,。
2,、PLC的工作原理
這種可編程的控制器運(yùn)行一般可分為兩個(gè)操作階段,，操作順序?yàn)檩斎霑r(shí)的采樣和程序的執(zhí)行。這兩個(gè)階段的具體內(nèi)容如下,。
?。?）采樣輸入階段
在采樣輸入階段中，PLC控制器讀取數(shù)據(jù)的方式是以掃描的方式完成的,，在掃描完成后可以將數(shù)據(jù)依次存入到設(shè)備的印象區(qū)域內(nèi)［5］,。在完成了采樣以后，可以對用戶的執(zhí)行程序和輸入程序進(jìn)行刷新,。如果系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,，也不會(huì)影響到印象區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。所以,，如果系統(tǒng)輸出的信號(hào)是脈沖形式的,，那么，信號(hào)寬度就要比一個(gè)掃描周期大,，只有這樣才能保證輸入的數(shù)據(jù)全部都被讀取到,。
（2）程序的執(zhí)行方式
在該階段,，PLC控制器是以梯形圖的方式進(jìn)行掃描的,。掃描時(shí)可以先掃描接觸點(diǎn)上的控制線路，邏輯運(yùn)算可以沿著控制路線自上而下進(jìn)行,，最后可以根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果對設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的邏輯線圈進(jìn)行刷新,，還可以刷新出設(shè)備印象區(qū)域的輸出線圈。
3,、PLC系統(tǒng)的應(yīng)用特征
?。?）應(yīng)用便捷，程序編寫簡單
PLC 控制系統(tǒng)編寫語言的過程是應(yīng)用梯形圖,、邏輯順序圖以及編程語言的列表等,，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相對簡單，不需要過于復(fù)雜的程序語言,，因此不用通過復(fù)雜的計(jì)算機(jī)知識(shí)就可以完成整個(gè)系統(tǒng)的程序編寫,。此外，鑒于設(shè)備系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間相對較晚,，因此,，在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)較為容易，在對程序進(jìn)行修改時(shí)也不用將內(nèi)部的硬件拆除,。
?。?）設(shè)備可靠性強(qiáng)
一般的繼電系統(tǒng)都在使用各種相間的繼電器和時(shí)間控制繼電器，這些繼電器因?yàn)樾枰c各種線路進(jìn)行連接,，如果有一個(gè)線路的接觸點(diǎn)發(fā)生故障,，就容易引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的故障,，造成經(jīng)濟(jì)損失。PLC 控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以取代各種繼電設(shè)備,，只需要使用少量的輸出或者輸入的硬件,，造成事故的幾率大大減少。此為,，PLC還采用了一些抗干擾的設(shè)備,，無故障的平均時(shí)間可以達(dá)到幾千個(gè)小時(shí)，非常適用于干擾強(qiáng)的生產(chǎn)車間,。
?。?）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作
因?yàn)镻LC漸漸取代了大量的繼電器，因此使繼電器的調(diào)節(jié)和控制工作減少,。用戶可以在室內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試,，輸入的信號(hào)可以通過小型的開關(guān)模擬進(jìn)行，觀察輸出信號(hào)可以通過PLC上面的二極管實(shí)現(xiàn),。在系統(tǒng)安裝和接線都完成以后,，對于調(diào)試中出現(xiàn)的問題可以通過修改程序來解決，調(diào)試的時(shí)間也比傳統(tǒng)的繼電器調(diào)試時(shí)間少,。
4,、數(shù)控銑床的基本構(gòu)造和控制標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控銑床的構(gòu)成有控制機(jī)械、CNC控制器,、全數(shù)字形式的交流驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng),、PL編程控制器以及變頻器設(shè)備等。CNC控制器負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的位置,、程序的編寫和程序的運(yùn)行,、系統(tǒng)參數(shù)的運(yùn)算、診斷以及報(bào)警等,；驅(qū)動(dòng)器則需要完成系統(tǒng)的插補(bǔ)計(jì)算和控制,；變速器一般完成系統(tǒng)主軸的速度調(diào)節(jié)，通過控制可以操控主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向,；而在銑床中PLC負(fù)責(zé)電氣控制系統(tǒng)的故障診斷。
從系統(tǒng)的控制標(biāo)準(zhǔn)上看,，數(shù)控銑床的控制階段分為主控系統(tǒng)的控制和系統(tǒng)的輔助控制兩個(gè)方面,，而系統(tǒng)控制中的主軸控制又可以分為方向控制和一些進(jìn)給軸的控制，因?yàn)樾枰刂频膯卧芏?，因此要使用PLC電氣控制系統(tǒng),，以減少繼電設(shè)備的使用。輸出端口在對接觸器實(shí)施控制的過程中,，可以最終控制到主控系統(tǒng),。PLC的輸出端口可以與數(shù)控銑床控制系統(tǒng)的一些電氣設(shè)備連接從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能,。CNC控制系統(tǒng)控制器可以通過PLC的程序?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)操作功能，最終還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的排查和修補(bǔ),。一般,，PLC的輸出或是輸入的端口都是與系統(tǒng)內(nèi)的變頻器和CNC相互連接的，PLC系統(tǒng)可以對數(shù)控銑床的開關(guān)以及內(nèi)部構(gòu)建進(jìn)行檢測,，報(bào)警可根據(jù)檢測的最終信號(hào)實(shí)現(xiàn),，在檢查故障時(shí)可以先將電源切斷，以確保系統(tǒng)安全,，還有冷卻控制以及潤滑控制等功能,。
5、PLC在數(shù)控銑床中的電路以及軟件設(shè)計(jì)
?。?）PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為確保數(shù)控銑床控制系統(tǒng)的故障診斷符合標(biāo)準(zhǔn),，就要選擇質(zhì)量合格的編程控制器，本文以SYSMACCPMIA型控制器為例進(jìn)行論述,，該控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出接是30點(diǎn)的,，有23個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，可輸出15個(gè)控制點(diǎn),，編程控制器結(jié)構(gòu)為輸出和輸入型,，并且結(jié)構(gòu)的安裝調(diào)試非常方便，響應(yīng)的速度較快,。
PLC的映像通道可以按照電氣控制構(gòu)建特征以及控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分配,，PLC在系統(tǒng)中可以與各種電氣設(shè)備連接，從而達(dá)到系統(tǒng)檢測功能,。PLC印象區(qū)域如表1所示,。
（2）PLC的控制軟件設(shè)計(jì)
通過設(shè)備的通信接口,，PLC的輸出和輸入地址可按照程序編制的梯形圖（如圖1所示） 實(shí)現(xiàn)程序的控制,，控制程序可以控制兩個(gè)部分，分別是主軸的控制和進(jìn)給的主電路控制,，在控制完成以后,，就可以按照CNC控制器和系統(tǒng)變頻器控制系統(tǒng)的輸入和輸出實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警和故障的消除。一般,，PLC的可靠性和安全性較高,，PLC系統(tǒng)內(nèi)的輸入和輸出點(diǎn)以及開關(guān)部位容易出現(xiàn)故障。因此,，在對系統(tǒng)實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí),，要優(yōu)先考慮系統(tǒng)是否具有檢測系統(tǒng)故障的功能，以使整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提高。
梯形圖
?。?）在對銑床軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),，首先要注意電源的開關(guān)是否已經(jīng)斷開，控制信號(hào)預(yù)留的種類也是有要求的,，一般需要留有強(qiáng)電關(guān)閉信號(hào),，無論設(shè)備信號(hào)處于什么狀態(tài)，都要首先斷電處理,。通過上面的圖就可以顯示出,，在關(guān)斷信號(hào)處于X2部位時(shí)，信號(hào)啟動(dòng)效果無論處于什么狀態(tài),，繼電器都要被切斷,，但是X2為0時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)變?yōu)?,，才可以重新啟動(dòng)繼電器,，與此同時(shí)，只有繼電器的接觸點(diǎn)自動(dòng)鎖住,，繼電器則可以繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài),。
（2）動(dòng)作互鎖控制也要非常注意,，一定要控制好主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和發(fā)生的動(dòng)作路徑,，在發(fā)生這兩種變化時(shí)，為確保方向和路徑不發(fā)生偏差,，要采用必要的互鎖控制,。互鎖信號(hào)可以應(yīng)用M200和M210兩種常閉接觸點(diǎn),，可將這兩個(gè)接觸點(diǎn)并入到控制回路中去,，這樣就可以保證繼電器和M210其中一個(gè)是啟動(dòng)的先決條件，另一個(gè)控制回路就一定要將電源關(guān)閉,。如果有一個(gè)回路在啟動(dòng)后都可以確保另一個(gè)回路電源自動(dòng)關(guān)閉,，這樣可確保兩者不會(huì)同時(shí)發(fā)生動(dòng)作。
?。?）在注意了互鎖控制以后,，就要注意順序連鎖的控制，銑床的運(yùn)行控制是有嚴(yán)格要求的,，拉伸機(jī)上得到了推廣應(yīng)用,，既為企業(yè)節(jié)約了維修工時(shí)和費(fèi)用，又為企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的完成提供了可靠保證,，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
2014年度變頻器冷卻方式改進(jìn)后的故障情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表
6、結(jié)束語
改進(jìn)后的變頻器冷卻方式有效地拓寬了變頻器的使用空間和時(shí)間,，特別適用于一些較狹小且溫度濕度較高,，通風(fēng)散熱條件較差的環(huán)境，對于同類場所和環(huán)境條件下的生產(chǎn)企業(yè)具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值,。