摘要：探究PIC在萬（wàn）能銑床電氣控製係統（tǒng）中（zhōng）的應用，了解（jiě）電（diàn）氣控製係統的組成以及具體應用的（de）方法。借助PLC原理和電路係統控製表，表現了電力控製係統軟件設計過程。通過描述PLC的特征（zhēng）、組成以（yǐ）及控製的過程，表現了這種電氣控製（zhì）係統安全性和穩定性非常高。PLC電氣控製係統運行非常（cháng）安全，技術可靠，為電力係統安全運行起到了重要作（zuò）用。

   
     在我（wǒ）國，數（shù）控技術的發展（zhǎn）起步較晚，並且該（gāi）係統（tǒng）存在（zài）很多不足，研發和更新的速度（dù）較為緩慢，因此對於相關（guān）的企業單位來說，生產過程中不需要使用過於先進的電動機床，而萬能銑床這一類的電氣（qì）機床還是可以研發出來的，但如何（hé）提（tí）高該數控係（xì）統的安全性和穩定性（xìng）成為技術人員和企（qǐ）業首（shǒu）先考（kǎo）慮的問題。此外，數（shù）控產（chǎn）業是我國重要的產業類型，在生（shēng）產以及加（jiā）工零部件（jiàn）方麵具有一定的優勢（shì）。數控銑床控製係統（tǒng）可（kě）以將機械加工提升到新的層麵，在推動電（diàn）子產品發展方麵有重要意義。PLC是一種電力控製器，是通過數字或者模擬量對機（jī）械進行控製的設備，對於生產過程起到了一定（dìng）維護和調節作用。

      1 、PLC的（de）基本結構組成

      PLC是一種可以編（biān）程的可用控製器，主要是通過內（nèi）部的可編程和存儲的電子設備實現編程和控製的，可以執行的功能有各種邏輯運算和係統設備的定時控製等，通過這些（xiē）操作（zuò）可以使機械過程中（zhōng）的數（shù）字輸出和輸（shū）入變得可（kě）控[1]。總（zǒng）體（tǐ）來說，PLC 實（shí）際（jì）上就是一種用於工業控製的計算機設（shè）備，基本的功能如下。

      （1） 電源構造

      PLC的（de）電源是非常重要的部件，如果設（shè）備的（de）電源不能及時和高效的使用，會嚴重影響到設備的正常工作，也正是因為（wéi）這種（zhǒng）狀況，生產製造廠家都對（duì）電源的設計和生產（chǎn）非常注重。設備交流電的電波一般（bān）控（kòng）製在+9%（+10%） 以內，值得注意（yì）的是不能將PLC在沒有任何防範（fàn）措施下（xià）接入到係統的交流電中[2]。

      （2） 設備（bèi）的中央處理單元（yuán）

      設備的中央處理單（dān）元又簡稱為CPU，是係統實施控製功能的中（zhōng）樞部件。可（kě）以存（cún）儲由編程器鍵入的數（shù）據和應用程序，主要的功（gōng）能是負（fù）責對（duì）電源狀況、係（xì）統存儲單元以及定時（shí）器進行實時檢查，要（yào）能對用戶程序中語言輸入的錯誤狀況予（yǔ）以診斷[3]。在邏（luó）輯控製器（qì）運行之前，可以將設備的輸入狀態與設備的數據一（yī）起存入（rù）設備（bèi）的印象區域（yù），再從存儲器中讀出（chū）用戶的應用程序，對命令進行了解釋以後（hòu），邏輯和運算都符合規定就可（kě）以將最終的運算結果存（cún）入設備的數（shù）據存儲器（qì）中。在設備中的所有程序都已經運行（háng）結束後就可（kě）以將印象區域的所有數據傳輸到設備的輸（shū）出裝置中去，可（kě）以一直循環操作[4]。

      （3） 設備內存儲器和接口電路

      一（yī）般，用來存放係統軟件的存儲器被（bèi）稱為係統存儲（chǔ）器，而存放應用（yòng）軟件的存儲器（qì）則被稱為用戶存儲器。接口的輸入電路為光耦和電路，可以很好的控製接口與界麵的輸入通道。

       2 、PLC的工作原理

      這種可編（biān）程的控製器運行一般可分為兩個操（cāo）作階段，操作順序為輸入時的采樣和程序的執（zhí）行。這（zhè）兩（liǎng）個（gè）階段的具體內容如下。

      （1） 采樣輸入階段

      在采樣輸入階段中，PLC控製器讀取數據的方式是以掃描的方式完成的，在掃描完成後可以將（jiāng）數據依次（cì）存入到設備的印象區域內[5]。在完成了采樣以後，可以對用戶的執行程序（xù）和輸入程序進行刷新。如果係統內的數據發生變（biàn）化，也不會影響到印象區內的數據。所以，如果（guǒ）係統輸出的信號是脈（mò）衝形式的（de），那麽，信號寬度就要比一個掃描（miáo）周期大，隻有這樣才能保證輸入的數據（jù）全部都被讀取到。

      （2） 程（chéng）序的執行（háng）方式

      在該階段，PLC控製器是以梯形圖的方式進行掃描的。掃描（miáo）時（shí）可以先掃描接觸點上的控製線路，邏輯運算可以沿著控製路（lù）線自上而下進行（háng），最後可以（yǐ）根據運算的（de）結果對設備存儲區域內的邏輯線圈進行刷新，還可以（yǐ）刷新出設備（bèi）印象區域的輸出線圈[6]。

      3 、PLC係統的應用特征

      （1） 應（yīng）用便捷，程序編（biān）寫簡單

      PLC 控製係統編寫（xiě）語言的過（guò）程是應用（yòng）梯（tī）形（xíng）圖（tú）、邏（luó）輯順序圖以及編程語言（yán）的（de）列表等，因為結構相對簡單，不需要過於複雜的（de）程序語（yǔ）言，因此不用通過複雜的計（jì）算（suàn）機知識（shí）就可以完成整個係統的程序編寫。此外（wài），鑒於設備係統的開發時（shí）間相對（duì）較晚，因（yīn）此，在現場（chǎng）調試時較為容易，在對程序進行修改時也不用將內部的硬件拆除。

      （2） 設（shè）備可靠性強

      一（yī）般的繼電係統都在使用各種（zhǒng）相間的（de）繼電器和時間控製繼電器，這（zhè）些繼電器（qì）因為需要與各種線路進行連接，如果有一個線路的接觸點發生故障（zhàng），就容易引（yǐn）發整（zhěng）個係統的故障，造成經濟損失。PLC 控（kòng）製係統的應用可以取代各種繼電設備，隻需要使用少量的輸出或者（zhě）輸入的硬件，造成事故的幾率大（dà）大減少。此為，PLC還采用了一些抗幹擾的設備，無故障的平均時間可以達到幾千個（gè）小時，非常適用於幹擾強的（de）生產車間。

      （3） 係統的設計和調試工作
  

      因為PLC漸漸取代了大量的繼電器，因（yīn）此使繼電器的調節和控製工作減少。用戶可以在室內對係統進行調試（shì），輸入的信號可以通過（guò）小（xiǎo）型的開關模擬進行，觀察輸出信號可以通（tōng）過PLC上麵的二極管實現。在係統安裝（zhuāng）和（hé）接線（xiàn）都（dōu）完成以後，對於調試中出現的問題可以通過修改程序來解決，調試的時間也比傳統的繼電器調試時間少。

      4、數控銑床的基本構造（zào）和控製標準

      數（shù）控銑床的構成有（yǒu）控（kòng）製機械、CNC控製器、全數字形式的交（jiāo）流驅動器係（xì）統、PL編程控製器以（yǐ）及變頻器設備等[7]。CNC控（kòng）製器負責顯示係統（tǒng）的位置、程（chéng）序的編寫和程序的運行、係統參數（shù）的運算、診（zhěn）斷（duàn）以及報（bào）警等；驅動器則（zé）需要完（wán）成係統的插補計（jì）算和控製；變速器一般完成係統主軸的速度調節（jiē），通過控製可以操（cāo）控（kòng）主軸的轉動速度和轉動方向；而（ér）在（zài）銑床中PLC負責電氣控（kòng）製係統（tǒng）的故障診斷。

      從係統的控製標準上看，數控銑床的控製階段分為主控係統的控製和（hé）係統（tǒng）的輔助控製兩個方麵，而（ér）係統控製中的主軸控製又可以分為方向控製和一些進給（gěi）軸的控製，因為（wéi）需要控製的單（dān）元很多，因此要使用PLC電氣控製係統，以減少繼電設備的使用（yòng）。輸出端口（kǒu）在對接觸器實施控製的過程中，可以最終控（kòng）製到主控係統。PLC的輸（shū）出端口可以與數控銑床控製係統的一些電氣設備連接從而實現報警（jǐng）功能（néng）。CNC控製（zhì）係統控製器可以通過PLC的程序實現各項操作功能，最終還可以實現係統故障的排查和修補[8]。一（yī）般，PLC的輸出或是輸入的端口都是（shì）與係統內的（de）變頻器和CNC相互連接的，PLC係統可以對（duì）數控銑床（chuáng）的開關以及內部構建進行檢測，報警可根據檢測的最終（zhōng）信號實現，在檢查故障時可以先將電源切斷，以確保係統安全，還（hái）有冷卻控（kòng）製以及潤滑控製（zhì）等功能。

  
      5、PLC在數控（kòng）銑床中的電路（lù）以及軟件設計

      （1） PLC的係統設計

      為確保數控銑床控製係統的故障診斷符合標準，就要選擇質量合格的編程控（kòng）製器，本（běn）文以SYSMACCPMIA型控製器為例進行論述，該控製係統數據輸出接是30點的，有23個輸出節點，可（kě）輸出15個控（kòng）製點，編程控製器結構為輸出和（hé）輸入型，並且結構的安裝調試非常方便，響應的速度較快。
 

      PLC的映像通道可以按（àn）照電氣控製構建特征以及控製標準進行分配，PLC在係（xì）統中可以與各種電氣設備連接，從而達到係統檢測功能。PLC印象區域如表1所示。

                               表1 印象區域（yù）地址分配表

      （2） PLC的控製軟件設計
 
 
      通（tōng）過設（shè）備的通（tōng）信接口，PLC的輸（shū）出和輸入地址可按照程序編製的梯形圖（如圖1所示） 實現程序的控製，控製（zhì）程序可以控製兩個（gè）部分，分別是主軸的控製和進給的（de）主電路控製，在控製完成以後，就可以按照CNC控製（zhì）器（qì）和（hé）係統變（biàn）頻器控製係統的（de）輸入和輸出實現係統的報警（jǐng）和故障（zhàng）的消除。一般，PLC的可靠性和（hé）安全性較高，PLC係統內的輸（shū）入和輸出點以及開關部位容易出現故（gù）障。因此，在（zài）對係統實施設計時（shí），要優先（xiān）考慮（lǜ）係（xì）統（tǒng）是否具有檢測係（xì）統故障的（de）功能，以使整個係統的安全性和穩定性提（tí）高。

       
  
                                           圖1 梯形圖
 

      （1） 在對銑床軟件進行設計時，首先（xiān）要注意電源的開關（guān）是否已經（jīng）斷開，控製信（xìn）號預留的（de）種類也是有要求的（de），一般（bān）需要留有強電關閉信號，無論設備信號處於什麽狀態（tài），都要首先斷電處理。通過上麵的圖（tú）2就可（kě）以顯示出，在關斷信號處於（yú）X2部位時，信號啟動效果無論（lùn）處於什麽狀態（tài），繼電器都要被切斷，但是X2為0時（shí），係統啟動信號變為1，才可以重（chóng）新（xīn）啟動繼電器（qì），與此同時，隻有繼電器的接觸點自（zì）動鎖住，繼電器則可以繼續保持關閉狀態。

      （2） 動作互鎖控製也要非常注意，一（yī）定要控製好主軸轉動的方向（xiàng）和發生（shēng）的動作路徑，在發（fā）生這兩種變化（huà）時，為確（què）保方向（xiàng）和路徑不發生偏差（chà），要采用必（bì）要的互鎖控製。互鎖信號可以應用M200和M210兩種常（cháng）閉接觸點，可將這兩個接觸點並入到控製回（huí）路中去（qù），這樣就可以保證繼電器和M210其中一個是啟動（dòng）的先決條件，另一個控製回路就一定要將電源關閉（bì）。如果有一個回路在啟動後都可以確保另一個回路電源自動關閉，這樣可確保兩者不會同時發生動作。
 

      （3） 在注意了互鎖（suǒ）控製以後，就要注意順序連鎖的控製，銑床的運行控製是有嚴格要（yào）求的，拉伸機上得（dé）到了推廣應用，既為企業節約了維（wéi）修工時和費用，又為企業生產（chǎn）任務的完成提供了可靠保證，創造了（le）可觀（guān）的經濟效益。

                            表2 2014年（nián）度變（biàn）頻器（qì）冷卻方式改進後的故障情況統計數據表（biǎo）

  
      6、結束語

      改進後的變頻器冷卻方式有效地拓寬了變頻器的使用空間和（hé）時間，特別適用於一些較狹（xiá）小且（qiě）溫度濕度較高（gāo），通風散熱條件較差（chà）的環境，對於同類場所和環境條件下的生產企業具有一定的推廣應用價值。