【正文】 Controller 是用來取代用于電機控制的順序繼電器電路的一種器件是由仿原繼 電器控制原理發(fā)展起來的二十世紀七十年代的 PLC 只有開關量邏輯控制首先應用的是汽車制造行業(yè)它以存儲執(zhí)行邏輯運算順序控制定時計數(shù)和運算等操作的指令并通過數(shù)字輸入和輸出操作來控制各類機械或生產(chǎn)過程用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行以完成工藝流程要求的操作 PLC的 CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器在程序運行過程中每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加 1 程序從起始步起依次執(zhí)行到最終步然后再返回起始步循環(huán)運算 PLC 每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期不同型號的 PLC循環(huán)掃描周期在 1微秒到幾十微秒之間 PLC用梯形圖編程在解算邏輯方面表現(xiàn)出快速的優(yōu)點在微秒量級解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒它把所有的輸入都當成開關量來處理 16 位為一個模擬量大型 PLC 使用另外一個 CPU 來完成模擬量的運算把計算結果送給 PLC的控制器相同 IO點數(shù)的系統(tǒng)用 PLC比用 DCS其成本要低一些 PLC 沒有專用操作站它用的軟件和硬件都是通用的所以維護成本比 DCS 要低很多一個 PLC 的控制器可以接收幾千個 IO 點如果被控對象主要是設備連鎖回路很少采用 PLC較為合適 PLC由于采用通用監(jiān)控軟件在設計企業(yè)的 管理信息系統(tǒng)方面要容易一些 PLC 在實際中用的很多只要有工業(yè)的地方就有 PLC存在的機會如果你就在機器制造包裝物料輸送自動裝配等行業(yè)中工作那么你可能已經(jīng)在使用它了如果沒有的話你就是正在浪費金錢和時間幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLCPLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的比較主要有以下優(yōu)點 1 控制方法 電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯其連線多且復雜體積大功耗大系統(tǒng)構成后想再改變或增加功能較為困難另外繼電器的觸點數(shù)量有限所以電氣控制系統(tǒng)的 靈活性和可擴展性受到很大限制而 PLC 采用了計算機技術其控制邏輯時以程序的方式存放在存儲器中的要改變控制邏輯只需改變程序因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能系統(tǒng)連線少體積小功耗小而且 PLC 所謂的軟繼電器實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)所以軟繼電器的觸點數(shù)量是無限的 PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴展性也較好 2 工作方式 在繼電器控制電路中當電源接通時電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)即該吸合的繼電器都同時吸合不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合這種工作方式稱為并行工作方式而 PLC 的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行所以各繼電器都處于周期性 循環(huán)掃描接通中受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序這種工作方式稱為串行工作方式 3 控制速度 繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現(xiàn)控制工作效率低機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題而 PLC 時通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的速度快程序指令執(zhí)行時間在微秒級且不會出現(xiàn)觸點抖動問題 4 定時和計數(shù)控制 電氣控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響定時精度不高而 PLC 采用半導體集成電路做定時器時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生精度高定時范圍寬用戶可根據(jù)需要在程序中 設定時值修改方便不受環(huán)境的影響且 PLC 具有計數(shù)功能而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能 5 可靠性和可維護性 由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點存在機械磨損電弧燒傷等問題壽命短系統(tǒng)的連線多所以可靠性和可維護性較差而 PLC 大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成壽命長可靠性高 PLC 還具有自診斷功能能查出自身的故障隨時顯示給操作人員并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況為現(xiàn)場的調(diào)試和維護提供了方便 14 電氣系統(tǒng)改造為 PLC 控制的意義 傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)由于其結構簡單容易掌握價格便宜在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求因 而使用面甚廣在工業(yè)控制領域中曾占主導地位但是繼電器接觸器控制有著明顯的缺點設備體積大壽命短可靠性差動作速度慢功能少程序不可變因此對于程序固定控制過程不太復雜的系統(tǒng)還是適合的但是由于它是靠硬連線邏輯構成的系統(tǒng)接線復雜所以當生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r原有的接線和控制柜就要改接或更改通用性和靈活性較差 但可編程序控制器 PCPC 被廣泛采用為核心的控制器件它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個工廠的運行亦可單獨使用作單機自動控制它還是繼電器控制柜的理想替代物在生產(chǎn)工藝控制過程控制機床控制組合機床自動控制等場合PC 占有舉足輕重 的地位特別是在數(shù)控機床及大量的機床改造和老設備改造中 PC應用極廣 15 PLC20世紀 60年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)需要方便地改變控制程序而又遠比電子計算機結構簡單價格低廉的自動化裝置順序控制器它是通過組合邏輯元件插接或編程來實現(xiàn)繼電器接觸控制線路功能的裝置它能滿足程序經(jīng)常改變 的控制要求使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性但它還是使用硬件手段裝置體積大功能也受到一定限制隨著大規(guī)模集成電路和微處理技術的發(fā)展和應用上述控制技術也發(fā)生了根本的變化在 20世紀 70年代出現(xiàn)了用軟件手段來實現(xiàn)各種控制功能以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器可編程控制器這種器件完全能夠適應惡劣的工業(yè)環(huán)境由于它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點故目前在世界各國以作為一種標準化通用設備普遍應用于工業(yè)控制 PC 出現(xiàn)后就受到普遍的重視其應用發(fā)展也十分的迅速原因在于現(xiàn)有的各種控制方式相比它有一系列受用戶歡迎的特點主要 是 1 可靠性高抗干擾能力強 在惡劣的 工業(yè)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對控制設備的可靠性提出很高的要求 PC是專為工業(yè)控制而設計由于采取了一系列措施使 PC控制系統(tǒng)的平均無故障間隔時間一般能達到 4～ 5 萬 h 遠遠超過傳統(tǒng)繼電器控制和計算機控制系統(tǒng)可以說到目前為止尚無任何一種工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性能達到和超過 PC 保證 PC 工作的可靠性高抗干擾能力強的主要措施是 1 采用循環(huán)掃描集中采樣集中輸出的工作方式 2 硬件設計采用模塊式結構并采取屏蔽濾波隔離聯(lián)鎖等一系列抗干擾技術同時增加輸出聯(lián)鎖環(huán)境檢測與故障診斷等提高可靠性電路 3 軟件設計中設置實時監(jiān)控自診斷信息保護與恢復等程序與硬件電路配合實現(xiàn)各種故障的診斷處理報警顯示及保護功能因此 PC 優(yōu)于微機控制的首要特點是它能適應惡劣的工業(yè)環(huán)境 2 編程簡單易于掌握 這是 PC 優(yōu)于微機的另一個特點梯形圖編程方式是 PC最常用的編程語言它與繼電器控制原理圖類似具有直觀清晰修改方便易掌握等優(yōu)點 3．組合靈活使用方便 由于它采用標準化得到通用模塊結構能靈活方便地組合成各種不同規(guī)模不同功能的控制系統(tǒng) 4．功能強通用性好 現(xiàn)代 PC 具備很強的信息處理功能和輸出控制能力它既可以對開關量進行控制又可以對模 擬量進行控制 5．開發(fā)周期短功率高 6．體積小重量輕工耗低 隨著電子技術的發(fā)展和應用領域日益擴大 PC 技術及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展其結構不斷改進功能日益增強性價比越來越高 第 2 章 C650 車床的主要結構與控制要求 21 C650 車床的主要結構 普通車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床能夠車削外圓內(nèi)圓端面螺紋和定型表面并可以通過尾架進行鉆孔鉸孔攻螺紋等加工 C650臥式普通車床屬中型車床加工工件回轉(zhuǎn)直徑最大可達 1020mm長度可達3000mm 其結構主要由床身主軸變速箱進給箱溜板箱刀架尾架絲桿和光桿等部分組成 車床有兩種運動一是軸卡盤帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動稱為主運動切削運動另一種四溜板刀架頂針帶動刀具的直線運動稱為進給運動兩種運動由同一電動機帶動并通過各自的變速箱調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速或進給速度此外為提高效率減輕勞動強度便于對刀和減小輔助工時 C650 車床的刀架還能快速移動稱為輔助運動 C650車床車床由三臺三相籠型異步電動機拖動即主電動機 M1冷卻電動機 M2和刀架快速移動電動機 M3 22 C650 車床的控制要求 從車削工藝要求出發(fā)對各電動機的控制要求主要是 主電動機 M130KW 由它完成主運動的驅(qū)動要求直接起動連續(xù)運行方式并有點動 功能以便調(diào)整能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要由于加工工件轉(zhuǎn)動慣性大停車時帶有電氣制動此外還要顯示電動機的工作電流以監(jiān)視切削狀況 冷卻電動機 M2 用以加工時提供冷卻液采用直接起動單向運行連續(xù)工作方式 快速移動電動機 M3 單向點動短時工作方式 要求有局部照明和必要的電氣保護與聯(lián)鎖 23 繼電器電氣線路的分析 C650 車床電氣控制原理圖如圖 21 所示 圖 21 C650 車床電氣控制原理圖 分析 該機床共配置三臺電動機 M1M2M3 主電動機 M1功率為 30kWM1控制電路分為四個部分①由正轉(zhuǎn)控制接觸器 KM1和反轉(zhuǎn)控制接觸器 KM2 的兩組主觸點構成電動機的正反轉(zhuǎn)電路②電流表 PA 經(jīng)電流互感器 TA接在主電動機 M1主運動上以監(jiān)視電動機繞組工作電流變化為防止電流表被啟動電流沖擊損壞利用時間繼電器 KT 的動斷觸頭在啟動的短時間內(nèi)將電流表暫時短接③串聯(lián)電阻限流控制部分接觸器 KM3的主觸點控制限流電阻 R的接入和切除在進行點動調(diào)整時為防止連續(xù)的啟動電流造成電動機過載而串入了限流電阻 R 以保證電路設備正常工作④速度繼電器 KS 的速度檢測部分與電動機的主軸相聯(lián)在停車制動過程中當主電動機轉(zhuǎn)速接近零時其動合觸頭可將控制電路中反接制動的相應電路切斷完成停車制動 電動機 M2 提供切削液采用直接啟動停止方式為連續(xù)工作狀態(tài)由接觸器 KM4的主觸點控制其主電路的接通與斷開 快速移動電動機 M3 由交流接觸器 KM5 控制根據(jù)使用需要可隨時手動控制啟停 為保證主電路的正常運行主電路中還設置了采用熔斷器的短路保護環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動機過載保護環(huán)節(jié) 控制電路分析 電源由控制變壓器 TC380V110V36V110V而照明為～ 36V安全電壓由主令開關SA 控制 主電動機 M1 控制接通電源 QS 正向點動 SB1→ KM1 無自?！?M1 串 R 正向點動 SB1 表示按 SB1 并保持 正向起動 SB2→ KM3 KT→短接 R KA →