基于PLC的數(shù)控銑床不僅能夠保障操作的可靠性，還能夠自行診斷機器故障。這使得這類銑床在加工車間得到了廣泛應用。PLC控制具有較高的可靠性和柔性，并且數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)周期短，特別適合應用在機床的控制和診斷系統(tǒng)。應用PLC控制能夠有效的提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。但是在設計和數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)基于PLC的數(shù)控銑床時，需要注意相關的技術問題，并采取合適的技術手段使得PLC控制系統(tǒng)能夠與數(shù)控系統(tǒng)完美的結合，這樣才能設計和數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)出具有高性能和高可靠性的數(shù)控銑床。

一、數(shù)控銑床的結構及其控制要求

　　每一種數(shù)控機床都有其基本組成部分，并且每個部分在整個系統(tǒng)中都起著重要的作用。因此，在設計和數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的過程中需要明確每個部分的功用，這樣才能夠滿足實際生產(chǎn)的要求。數(shù)控銑床和其他的數(shù)控機床一樣，都有其基本的結構和相應的控制要求。以下主要從數(shù)控銑床的基本結構和控制要求進行論述。

　　1.1、數(shù)控銑床的基本結構

　　數(shù)控銑床的基本組成有：工控機、伺服驅動器、變頻器、可編程控制器PLC及CNC控制器，具體的情況如圖（1）所示。每一個組成部分都有各自的功能，其中CNC控制器主要完成位置顯示、參數(shù)設置、調試等功能；伺服驅動器主要完成G功能；變頻器主要完成S功能；工控機主要完成狀態(tài)顯示、參數(shù)設置、遠程通信和程序設置等功能；而可編程控制器PLC主要完成電氣控制和系統(tǒng)故障診斷。

　　圖（1）數(shù)控系統(tǒng)結構簡圖

　　1.2、數(shù)控銑床的控制要求

　　數(shù)控銑床的控制可以分為主控和輔助控制部分。主控部分主要是對銑床的主軸進行控制，采用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制。輔助控制主要是通過將PLC 的輸出和輸入接口與數(shù)控系統(tǒng)的其他功能單元連接起來實現(xiàn)機床的M、T的相關功能。此外，數(shù)控銑床的控制還要能夠實現(xiàn)故障檢測的功能以及控制冷卻泵、潤滑油泵等一些輔助控制功能。

二、PLC的相關概述

　　PLC是基于電子計算機的一種點控制器，通過電路的物理過程來實現(xiàn)控制，在實現(xiàn)控制功能的過程中主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序。雖然PLC基于電子計算機，但功能和普通計算機的功能存在著很大的差別。PLC控制系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且系統(tǒng)采用模塊化結構，編程也很簡單?；谒倪@些優(yōu)點，數(shù)控銑床中廣泛使用這一系統(tǒng)，這也使得PLC控制技術得到了快速的發(fā)展。

三、PLC選型及其硬件電路的設計與開發(fā)

　　本文所論述的數(shù)控系統(tǒng)要能夠實現(xiàn)數(shù)控銑床對控制系統(tǒng)及故障診斷的相關要求，為了能夠實現(xiàn)這一目標需要選用功能強大的SYSMAC CPMIA型可編程控制器。這種可編程的控制器有40點的輸入和輸出，并且在這40個點中有24個是輸入點，16個是輸出點。由于這種控制器是輸入、輸出一體化的組件型結構，在安裝和調試時很方便，輸入響應的速度比較快，同時也還能夠進行I/O口擴展。圖（2）為PLC輸入與輸出的電路圖。

圖（2）PLC輸入、輸出電路

　　PLC的脈沖輸出包括獨立模式和連續(xù)模式，在使用獨立模式進行脈沖輸出時需要設置輸出的脈沖個數(shù)，然后利用@SPED指令設置脈沖的地址、輸出模式和脈沖頻率，最后才能夠進行脈沖的輸出。此外，還可以利用@SPED指令改變輸出頻率的設置，在脈沖輸出時改變輸出脈沖的頻率，在完成脈沖輸出后，利用@PULS指令設置最終的脈沖個數(shù)，所有脈沖輸出后自動停止相關的動作。上述的脈沖控制指令只能實現(xiàn)單向脈沖控制，要想控制銑床電機的正、反轉的控制，還需要加上方向的控制。在實現(xiàn)電機方向控制時可以選用IR01003作為輸出脈沖方向控制端口，這樣就能夠實現(xiàn)銑床電機正反轉向的控制。

四、PLC控制系統(tǒng)的軟件設計與開發(fā)

　　通過PLC軟件控制系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)控銑床的控制，通常通過RS-233C通信接口在PC機WINDOWS環(huán)境下根據(jù)相應的控制要求與PLC輸入、輸出地址表可以利用梯形圖編制相關的控制程序。通常情況下PLC本身的可靠性相對比較高，但是與PLC外接輸出元件容易發(fā)生故障。因此，在進行軟件設計和開發(fā)時，需要確保軟件具有檢測和消除故障的功能，這樣才能夠使整個數(shù)據(jù)銑床的可靠性得到大幅度的提高。以下主要對數(shù)控銑床PLC軟件設計和開發(fā)中的相關問題進行論述。

　　4.1、強電關斷優(yōu)選原則

　　在數(shù)控銑床的軟件設計及開發(fā)中一定要主要強電關斷優(yōu)選原則。在控制信號中只要有強電關斷的信號，其他的信號無論出于何種狀態(tài)都需要關斷強電。簡單的說就是信號中有關斷信號，無論其他的信號處于何種狀態(tài)，中間繼電器都會被關斷，只有關斷信號啟動后，中間繼電器信號才能夠啟動，并且中間繼電器通過常開觸點實現(xiàn)自鎖。在關斷信后關閉后，中間繼電器仍然保持著原來的狀態(tài)。

　　4.2、動作的互鎖控制

　　在設計開發(fā)時還需要注意動作的互鎖控制。數(shù)控銑床的主軸正轉和反轉是不可能同時發(fā)生的的動作，一旦一個動作發(fā)生了另一個動作就不可能在這一時間發(fā)生，要想實現(xiàn)這一控制功能，需要采用互鎖控制。這時可以采用M200和M210的常閉觸點作為互鎖信號，然后在串入M200和M210的控制回路關斷，進而來保障主軸正轉和反轉不可能同時動作。當M200和M210兩個中間繼電器啟動的先決條件就是另外的一個回路必須處于關斷狀態(tài)，具體的情況如圖（3）所示。此外，任何一個回路的啟動都會同時的將另一個控制回路關斷，這樣才能夠保障主軸正反轉不在同一時間發(fā)生。

圖（3）主軸轉向控制電路圖

　　4.3、動作順序聯(lián)鎖控制

　　數(shù)控銑床一些操作順序需要注意順序的聯(lián)鎖控制，有些是有嚴格順序要求的，不能夠出現(xiàn)順序錯誤，否則會影響數(shù)控銑床的正常運轉和工件的加工質量。在設計軟件時需要控制各個執(zhí)行動作的順序，通常會采用聯(lián)鎖控制的方法進行順序的控制。簡單的說就是選擇前一個動作的常開觸點串聯(lián)在下一個動作的啟動回路中，并且還需要將后一個動作的常閉觸點串聯(lián)在上一個動作的關斷電路中，這樣前一個動作完成后將自動啟動下一個動作程序，避免出現(xiàn)動作顛倒的情況。數(shù)控銑床的PLC控制軟件設計中注意動作順序的控制將會大大的提高產(chǎn)品加工的可靠性和產(chǎn)品的質量。

結束語

　　隨著科學技術的快速發(fā)展，數(shù)控行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，一些數(shù)控產(chǎn)品也相繼誕生。PLC控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使得這種系統(tǒng)廣泛應用于各類數(shù)控機床。然而基于PLC的數(shù)控銑床的設計和開發(fā)還需要進一步的研究，才能夠滿足實際生產(chǎn)的要求。