【正文】 W 萬能銑床是一種通用的多用途機床，它可以進行平面、斜面、螺旋面及 成型表面的加工，是一種較為精密的加工設備，它采用繼電接觸器電路實現(xiàn)電氣控制。所以銑床在金屬切削機床中占有很大的比重，使用僅此于車床。 PLC（可編程序控制器）是一種專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子設備。 PLC 專為工業(yè)環(huán)境應用而設計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術、網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和用戶需要的不斷提高， PLC 在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。 隨著電子技術的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應用于機械 、 電子加工與設備電氣改造中。在我國 70~80 年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開關量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制，也有相當一部分輔機系統(tǒng)是采用繼電控制。 萬能銑床是一種通用的多用途機床，它可以用圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀及端面銑刀等工具對各種零件進行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，還可以加裝萬能銑頭和圓工作臺來擴大加工范圍。 PLC 專為工業(yè)環(huán)境應用而設計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。在升降臺上面的水平導軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動（前后移動）的溜板。 銑床運動特點 主運動：主軸帶動銑刀的旋轉運動。 進給運動：加工中工作臺的上下、左右、前后運動及圓工作臺的運動。為防止刀具和機床的損壞，要求只有主軸旋轉后，才允許 有進給運動；同時為了減小加工件的表面粗糙度，要求進給停 止后，主軸才能停止或同時停止。它是通過快速移動電磁離 合器的吸合，改變機 械傳動鏈的傳動比實現(xiàn)的。 4 5 （ 1） 主軸電動機 M1 的控制。對 M1 的控制包括有主軸的啟動、停止制動、換刀制動和變速沖動。 主軸轉換開關位置表 觸點位置 正轉 停止 反轉 SA31 + SA32 + SA33 + SA34 + ②停車與制動：按下 SB5 或 SB6— SB5 或 SB6 動合觸點斷開（ 3— 5 或 1— 3）→ KM1線圈斷電， M1 停車→ SB5 或 SB6 動合觸點閉合（ 105— 107）制動電磁離合器 YC1 線圈通電→ M1 制動。在需要變速是，將變速手柄拉出，轉動變速盤至 所需的轉速，然后將變速手柄復位。只要 6 將換刀制動開關 SA1 拔至“接通”位置，其動斷觸點 SA12（ 4— 6）斷開控制電路，保證在換刀時機床沒有任何動作；其動合觸點 SA11（ 105— 107）接通 YC1，使主軸處于制動狀態(tài)。工作臺在 6個方向上的進給運動是由機械操作手柄帶動相關的行程開關 SQ3~SQ6,通過控制接觸器KM KM4 來控制進給電動機 M2 正反轉實現(xiàn)。 ① 工作臺的縱向進給運動：工作臺的縱向（左右）進給運動是由“工作臺縱向操縱手柄”來控制的。 若將操作手柄扳向左邊，則 SQ6 動作→ KM4 線圈通電→ M2 反轉→工作臺向左運動。當手柄在中間位置時， SQ3 和 SQ4 均不動作。進給變速沖動由行程開關 SQ2 控制，在操縱進給變速手柄和變速盤時， 8 瞬間壓動了行程開關 SQ2，在 SQ2 通電的瞬間，其動斷觸點 SQ21(13— 15)先斷開而動合觸點 SQ22（ 15— 23）后閉合，使 KM3 線圈經(jīng)（ 13— 27— 29— 19— 17— 15— 23— 25）路徑通電， M2 正向點動。 在需要加工弧形槽、弧形面和螺旋槽時，可以在工作臺上加工裝圓工作臺。由 KM3 線圈的通電路徑可見，只要扳動工作臺進給操作的任何一個手柄， SQ3~SQ6 其中一個行程開關的動斷觸點斷開，都會切斷 KM3 線圈支路，使圓工作臺停止運動，這就實現(xiàn)了工作臺進給和圓工作臺運動的聯(lián)鎖關系。為適應市場的需要，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷更新?lián)Q代，從而要求產(chǎn)品的生產(chǎn)線及附屬的控制系統(tǒng)不斷地修改及更換。 （ 2） 維護方便，各部件最好采用插件方式； （ 3） 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)； （ 4） 設備體積小于繼電器控制柜； （ 5） 數(shù)據(jù)可以直接送給管理計算機； （ 6） 成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭； （ 7） 輸入電壓是 115V 交流電； （ 8） 輸出電壓也是 115V 交流電，輸出電流達 2A 以上，能直接驅動電磁閥； （ 9） 系統(tǒng)擴展時，原 系統(tǒng)只需做小的變動； （ 10） 用戶程序存儲容量可擴展到 4KB。 國際電工委員會 (IEC)于 1982 年頒布了 PLC 標準菜草案第一稿， 1987 年 2 月頒布了第三稿，對可編程控制定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。日本于 1971 年引進可編程控制器技術，德國于 1973 年引進可編 程控制器技術，中國于 1973 年開始研制可編程控制器，1977 年應用到生產(chǎn)線上。 的分類 可編程控制器已成為工業(yè)控制領域中最常見、最重要的控制裝置，它代表著一個國家的工業(yè)水平?？删幊炭刂破鞯?I/O 點數(shù)越多，其存儲容量也越大。模塊化結構是將 PLC 各部分分成若干個單獨的模塊，如 CPU 模塊、 I/ O 模塊、電源模塊和各種功能模塊。由于梯形圖比較直觀，容易 掌握，因而很受普通技術人員的歡迎。 (1)用于開關邏輯控制。 (2)閉環(huán)過程控制?，F(xiàn)代的 PLC 具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表以及位操作等功 能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 PLC 與其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布控制系統(tǒng)。 1984年日本就有 30 多個 PLC 生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品達到 60 多種以上。 我國研制與應用 PLC 起步較晚， 1973 年開始研制， 1977 年開始應用， 20 世紀 80年代初期以前發(fā)展較慢， 20 世紀 80 年代隨著成套設備或專用設備引進了不少 PLC，如寶鋼一期工程整個生產(chǎn)線上就是使用了數(shù)百臺 PLC，二期工程使用得更多。 PLC 的基本組成 的硬件結構 PLC 型號品種繁多 ,但實質都是一種工業(yè)控制計算機 .與通用計算機相比 ,可編程控制器不僅具有與工業(yè)過程直接相連的接口 ,而且具有更適應于工業(yè)控制的編程語言 .可編程控制器的編程大致上主要由中央處理單元 (CPU)\存儲器 \輸入 /輸出單元 (I/O)\電源和編程器等及部分組成 .其結構方框圖如下圖所示： 13 (CPU) CPU 是 PLC 的核心部件 ,起著控制和 運算的作用 .它能夠執(zhí)行程序規(guī)定的各種操作 ,處理輸入信號 ,發(fā)送輸出信號等 ,PLC 的整個工作過程都是在 CPU 的統(tǒng)一指揮和協(xié)調下進行的 . 2． 存儲器 用于存放系統(tǒng)程序監(jiān)控運行程序 \用戶程序 \邏輯及數(shù)字運算的過程變量及其他所有信息 .PLC 的存儲器可分為三類 : （ 1） 系統(tǒng)程序存儲器 .系統(tǒng)程序存儲器由 POM 或 EPROM 組成 ,用以固化系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序 ,對用戶程序作編譯處理 .系統(tǒng)程序由廠家編寫 ,它決定了 PLC的基本功能 ,用戶不能更改 . （ 2） 用戶程序存儲器 .用戶程序存儲器通常采用低功率的 CMOSRAM,由后備電池供電 ,在斷開電源后仍能夠保存 .目前比較先進的 PLC 采用可隨時讀寫的快閃存儲器 ,可不需要后備電池 ,斷電時存儲器的內容也不會丟失 .在 PLC的產(chǎn)品說明書中給出的 ” 內存容量 ” 或 ” 程序容量 ” 就是指用戶程序存儲容量 . （ 3） 數(shù)據(jù)存儲器 .數(shù)據(jù)存儲器按輸入、輸出和內部寄存器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等單元的定義序號存儲數(shù)據(jù)或狀態(tài) ,不同廠家出品的 PLC 有不同的定義序號 ,在PLC 斷電時能夠保持數(shù)據(jù)存儲器區(qū)稱數(shù)據(jù)保存區(qū) . 14 3． 電源 電源包括系統(tǒng)電源 \備用電源及記憶電源 .PLC 大多使用 220V 交流電源 ,PLC 內部的直流穩(wěn)壓單元用于為 PLC 的內部電路提供穩(wěn)定直流電壓 ,某些 PLC 還能夠對外提供DC0224V的問點電壓 ,為外部傳感器供電 .PLC一般還帶有后備電池 ,為防止因外部電源發(fā)生故障而造成 PLC 內部主要信息意外丟失 . 4 輸入 \輸出單元 輸入 /輸出單元又稱為 I/O 接口電路 ,是 PLC 與外部被控對象聯(lián)系的紐帶與橋梁 .根據(jù)輸入 /輸出信號的不同 ,I/O 接口電路有開關量和模擬量兩種 I/O 接口電路 .輸入單元用來進行輸入信號的隔離濾波及電平轉換 。 通常，輸入接口電路有直流 12~24V 輸入，交流輸入，交、直流輸入三種。輸出接口電路由輸出鎖存器、電平轉換電路及輸出功率發(fā)大電路組成。根據(jù)負載需要可接交流或主流電源。一般采用三端雙向晶閘管輸出，其耐壓較高，帶負載能力強，響應時間小于 1ms。一般有以下三種： （ 1） 手編程器。手編程器適用于小型機。但其價格較昂貴，且要用專門的機房，一般適用于大、中型機。系統(tǒng)軟件主要是系統(tǒng)的管理程序和用戶指令的解釋程序，已固化在系統(tǒng)程序存儲器中，用戶不能更改。 （ 1）梯形圖與繼電控制電路原理圖區(qū)別。 3）在繼電器控制電路中，若要改變控制功能或增減電器及觸點，就 必須改變電路，即重新安裝電器和接線；而對于 PLC 梯形圖而言，改變控制功能只需要改變控制程序。 3）梯形圖按由左至右、由上至下的順序畫出，因為 CPU 是按此順序執(zhí)行程序 的。 例如，下圖中所示電路如 用三菱公司 FX 型 PLC，其語句表為： 步序 操作碼（助記符） 操作數(shù)（參數(shù)） 說明 0 LD X001 邏輯行開始，輸入 X1 常開接點 1 OR Y001 并聯(lián) Y1 的自保接點 2 ANI X002 串聯(lián) X2 的常閉接點 3 OUT Y001 輸出 Y1 邏輯行結束 4 LD Y001 輸入 Y1 常開接點，邏輯行開始 5 OUT Y002 輸出 Y2 邏輯行結束 可見，指令語句表是由若干條語句組成的程序，語句是程序的最小獨立單元，每個操作功能由一條或幾條語句來執(zhí)行。參數(shù)表明操作數(shù)的地址或一個預先設定值。 PLC 的工作原理 18 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是由輸入、邏輯控制和輸出三個基本部分組成的，其邏輯控制部分是由各種繼電器（包括接觸器、時間繼電器等）及其觸點，按一定的邏輯關系用導線而成的電路，若需要改變系統(tǒng)的邏輯控制功能，必須改變繼電器電路。因此， PLC 控制的適應性很強。 19 系統(tǒng)的初始化包括設計堆棧指針，工作單元清零，初始化編程接口，設置工作標志及工作指針等。 嚴格來講，一個掃描周期主要包括：為保障系統(tǒng)正常運行的公共操作占用時間、系統(tǒng)與外界交換信息占用時間及執(zhí)行用戶程序過程占用時間 3部分。 （ 1） 輸入信號采樣階段又叫輸入刷新階段。 PLC 執(zhí)行用戶程序總是根據(jù)梯形圖的順序先左而右、從上而下地對每條指令進行讀取及解釋，并從輸入映像存儲器和輸出映像存儲器中讀取輸入和輸出的狀態(tài)，結合原來的各軟元件的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，進行邏輯運算，運算出每條指令的結果，并馬上把結果存入相應的寄存器（如果輸出的是 Y 狀態(tài)就暫存在輸出映像存儲器）中，然后再執(zhí)行下一條指令，直至“ END”。在輸出刷新時， PLC 對第一、第二階段是處于屏蔽狀態(tài)的。在 PLC 內部設置了監(jiān)控定時器，用來監(jiān)視每個掃描周期是否超出規(guī)定的時間，一旦超出， PLC 就停止運行，從而避免了由于 PLC 內部 CPU 出故障程序運行進入死循環(huán)（死機現(xiàn)象）。這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度，但有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性。 ，性價比高 一臺小型 PLC 內存有成百上千個可供用戶使用的編程組件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。只需在 PLC 的端子上接入相應的輸入、輸出信號線即可，絕不像傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)那樣需要使用大批繼電器及電子元件和復雜繁多的硬件接線。 ，抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時間繼電器。 ，能耗低 對于復雜的控制系統(tǒng)，使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型 PLC 的體積僅相當于幾個繼電器的