【正文】 度。由存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和模塊類型、運(yùn)算功能和運(yùn)算速度等因素選擇合適的PLC機(jī)型；（6）根據(jù)輸入信號和輸出控制設(shè)備類型，選擇合適的I/O模塊；（7）按照模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序；硬件設(shè)計(jì)分析控制要求軟件設(shè)計(jì)確定I/O設(shè)備選擇PLC分配I/O點(diǎn)數(shù)繪制流程圖I/O接線圖的設(shè)計(jì)控制面板的設(shè)計(jì)主電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)梯形圖繪制程序指令表輸入程序并檢測調(diào)試試試選擇外部設(shè)備在保證系統(tǒng)性能和可靠性的前提下，組成性能價(jià)格比高的控制系統(tǒng)。圖2銑床工作流程圖 圖3 PLC控制系統(tǒng)圖第4章 硬件設(shè)計(jì)PLC工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，各功能模塊配套方便，可減少大量的繼電器，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器控制難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜控制，可充分利用PLC軟件，使電器控制嚴(yán)格執(zhí)行互鎖，對許多涉及安全問題或比較重要的互鎖不易采用軟件互鎖而應(yīng)盡量采用硬件互鎖，提高系統(tǒng)的可靠性。免PLC主機(jī)直接受到震動(dòng)或撞擊，遠(yuǎn)離震動(dòng)、沖擊源。在實(shí)際中適用于工程應(yīng)用的可編程序控制器種類繁多，性能各異，可編程序控制器PLC的選用在應(yīng)用設(shè)計(jì)的開始即可根據(jù)工藝提供的資料及控制要求等預(yù)先進(jìn)行。因此較復(fù)雜，要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式可編程序控制器。實(shí)際上I/O點(diǎn)數(shù)，響應(yīng)速度和軟件功能都屬于CPU的能力，后面分點(diǎn)提出，這里只說明除此之外的CPU能力。中間標(biāo)志的多少和類型對系統(tǒng)的使用性能具有一定關(guān)系，如果構(gòu)成的系統(tǒng)龐大，控制功能復(fù)雜，就需要較多的中間標(biāo)志。 I/O點(diǎn)數(shù)的確定I/O點(diǎn)數(shù)是可編程序控制器的一個(gè)簡單明了的性能參數(shù)，也是應(yīng)用計(jì)算機(jī)賽最直接的參數(shù)。遠(yuǎn)程I/O的考慮，對于較大的控制系統(tǒng)，控制對象較為分散，一般都要采用遠(yuǎn)程I/O，在選擇機(jī)型時(shí)，要注意可編程序控制器是否具有遠(yuǎn)程I/O的能力和能驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O點(diǎn)數(shù)。對于模擬量控制的系統(tǒng)，特別是具有較多閉環(huán)控制的系統(tǒng)則必須考慮可編程序控制器的響應(yīng)速度。在實(shí)際應(yīng)用中要注意邏輯處理指令和字處理主令所需時(shí)間是不同的，有的產(chǎn)品中給出每條指令的處理時(shí)間。整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度還與輸入輸出有關(guān)，因?yàn)槿魏屋斎胼敵瞿０宥加幸欢ǖ臅r(shí)間滯后。由于本人編程水平有限，在考慮存儲(chǔ)器的容量時(shí)，多留了一些裕量。對于大、中規(guī)模的可編程序控制器，往往用于工藝比較復(fù)雜且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOS RAM存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)存儲(chǔ)信息。在機(jī)型選擇時(shí)，從指令系統(tǒng)方向應(yīng)注意下述內(nèi)容：指令系統(tǒng)的總語句數(shù)，這一點(diǎn)反映了整個(gè)指令所包括的全部功能；指令系統(tǒng)的種類，主要應(yīng)包括邏輯指令，運(yùn)算指令和控制指令，具體的要求則與實(shí)際要完成的控制功能有關(guān)；指令系統(tǒng)的表達(dá)方式，指令系統(tǒng)的表達(dá)方式有多種；應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)圖，程序結(jié)構(gòu)有模塊化的程序結(jié)構(gòu)，有子程序式的程序結(jié)構(gòu)；軟件開發(fā)手段。以此為依據(jù)，我選用三菱公司的FX2N系列可編程序控制器。然而機(jī)床的載荷是經(jīng)常變化的，而每個(gè)負(fù)載的工作時(shí)間也不盡相同，這就產(chǎn)生了使電動(dòng)機(jī)的功率如何經(jīng)濟(jì)的滿足機(jī)床負(fù)載功率的的問題。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量的確定機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的功率也是由有效功率和功率損失兩部分組成的。對主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)沒有嚴(yán)格內(nèi)在聯(lián)系的車床，如銑床，為了使用方便和減少電能的消耗，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般采用單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)，該電機(jī)除傳動(dòng)進(jìn)給外還傳動(dòng)工作臺(tái)的快速移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)冷卻泵，在銑削加工時(shí)提供切削液。 圖4 電動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)原理圖 銑床常用電器的選型 按鈕按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛的主令電器。一般性的按鈕可選用LA1822型，其中常開常閉觸頭各兩個(gè)；緊急按鈕可選用LA1822J型；當(dāng)按鈕作為選擇開關(guān)時(shí)可選用帶指示燈的按鈕，可選用LA1911B/D。接線時(shí)，應(yīng)將電源接在上端，負(fù)載接在下端，作用在電弧上的電動(dòng)力和熱空氣的上升方向一致，就能使電弧迅速拉長而且熄滅， 這樣拉閘后刀片與電源隔離，可防止意外事故的發(fā)生。它也可以起停5KW以下的異步電動(dòng)機(jī)，但每小時(shí)的接通次數(shù)不宜超過15～20次，～。 行程開關(guān)行程開關(guān)也稱限位開關(guān)。行程開關(guān)的額定電壓：交流500V、直流440V，額定電流5A。LW2型為組合行程開關(guān)，最多可備有5對動(dòng)和、5對動(dòng)斷公10對觸頭。機(jī)床中應(yīng)用最多的是交流接觸器。雙金屬片是熱繼電器的感應(yīng)元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機(jī)械輾壓而成。選用熱繼電器主要應(yīng)考慮的因素有：額定電流或熱元件的整定電流要求均應(yīng)大于被保護(hù)電路或設(shè)備的正常工作電流。在此系統(tǒng)中選用JR1620型的熱繼電器。JZ7系列，適用于交流電壓550V，電流5A以下的控制電路。而且觸點(diǎn)簧片反裝可使常開、常閉觸點(diǎn)相互轉(zhuǎn)換，以滿足設(shè)計(jì)的要求。熔斷器的容體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，容體允許通過一定大小的電流而不熔斷。（2）熔斷器額定電壓的選擇 其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。3）、保護(hù)多臺(tái)電機(jī)時(shí)，則應(yīng)按下式計(jì)算 Ifu≥（~）INmax+∑IN （）式中，INmax為容量最大的一臺(tái)電機(jī)的額定電流；∑IN為其余電動(dòng)機(jī)的額定電流的總和。為了抑制電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧對PLC的影響，在接觸器線圈兩端并聯(lián)阻容吸收電路．阻容吸收電路的電阻取100～120 Q，電容取0．1 pF，電容的額定電壓大于等于250 V． 圖6 PLC外部接線圖第5章 軟件設(shè)計(jì) 銑床電力拖動(dòng)和控制任務(wù) 主要對電機(jī)MMM3的控制。對電動(dòng)機(jī)M2的具體控制要求是：M2的啟動(dòng)控制：快速進(jìn)給控制和過載、短路保護(hù)。經(jīng)處理，引入PLC的輸入信號只剩下15個(gè)，需要PLC控制輸出的點(diǎn)數(shù)為5個(gè)．具體有以下輸入控制信號：主軸啟動(dòng)按鈕SB0、SB1，主軸停止按鈕SB2和SB3，快速進(jìn)/退開關(guān)SBSB6，以及自動(dòng)調(diào)整開關(guān)SB4，及各種限位開關(guān)SQ1～SQ7共15個(gè)輸入控制信號．輸出信號有分別驅(qū)動(dòng)接觸器KMl～KM5的6個(gè)輸出信號．所有的信號均為開關(guān)量．根據(jù)以上輸入輸出控制信號的分析，選用日本三菱公司的FX2N32MR型PLC來控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)程序的示意框圖如圖7所示： 圖7系統(tǒng)程序示意框圖 控制系統(tǒng)的公共程序公用程序用于自動(dòng)程序和手動(dòng)程序相互切換的處理，當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，必須將除初始步以外的各步對應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位，同時(shí)將表示連續(xù)工作的繼電器復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式，然后又返回自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤的動(dòng)作。當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，必須將初始步以外的各步對應(yīng)的輔助繼電器（M20M25）復(fù)位。（銑床PLC控制梯形圖及指令程序表見附錄）第6章 控制面板的設(shè)計(jì)控制面板是實(shí)現(xiàn)銑床手動(dòng)操作的基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和銑床運(yùn)行的要求，經(jīng)分析銑床操作面板主要有以下幾個(gè)按鈕組成：銑床主軸電機(jī)的啟動(dòng)及停止（SB0～SB3），進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的快慢轉(zhuǎn)換（SB5～SB6），器開始運(yùn)行時(shí)按下“負(fù)載電源”按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM主觸點(diǎn)接及自動(dòng)調(diào)整開關(guān)（SB4），為了保證在緊急情況下（包括可編程序控制器發(fā)生故障時(shí)）能可靠的地缺斷可編程序控制器的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM（見圖）在可編程序控制通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)用“緊急剎車”按鈕斷開負(fù)載電源。同時(shí)要使屏蔽良好接地,次級連接線要使用雙鉸線,隔離變壓器的初級繞組和次級繞組應(yīng)分別加屏蔽層,初次級間再加屏蔽層?？刂破骱停?Ｏ系統(tǒng)分別由各自的隔離變壓器供電,并與主電源分開,這樣當(dāng)輸入輸出供電斷電不會(huì)影響控制器的供電,各個(gè)變壓器的次級繞組的屏蔽層接點(diǎn)應(yīng)分別接入各繞組電路的地。共地接地方式是將控制系統(tǒng)中的電路的接地點(diǎn)Ｇｃ、機(jī)殼的接地點(diǎn)Ｇｂ與電網(wǎng)地線的接地點(diǎn)Ｇｏ連在一起,整個(gè)系統(tǒng)以大地為電位參考,是目前采用較多的一種方式。但因系統(tǒng)浮地,機(jī)殼容易積累靜電,操作不太安全,這樣可采用機(jī)殼共地和電路浮地的方式,這種接地方式是上兩種方式的折衷。若不能做到專用接地,可采用共用接地方式即控制器與其它設(shè)備分別與同一接地體相接。當(dāng)控制器輸入直流信號時(shí),在其輸入兩端并接續(xù)流二極管ＶＤ。②直流負(fù)載場合,在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管ＶＤ。3）集成電路或晶體管設(shè)備的輸入輸出信號線,必須使用屏蔽電纜。再利用數(shù)字濾波程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理,濾去噪聲部分獲得單純信號,其在控制系統(tǒng)中的位置如圖11所示。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,使ＰＬＣ在信號出錯(cuò)情況下能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,并能排除錯(cuò)誤的影響繼續(xù)工作,在程序編制中可采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。以上幾種抗干擾措施,經(jīng)若干ＰＬＣ控制系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行表明,能夠基本消除現(xiàn)場干擾信號的影響,保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。調(diào)試手段由淺人深，有效避免了問題的發(fā)生，并與設(shè)備制造工期相配合，具有調(diào)試時(shí)間短、調(diào)試成本低的特點(diǎn)。就筆者掌握進(jìn)行修改和的情況來看，目前不少調(diào)試人員不是把程序調(diào)試作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工作來對待，而是隨心所欲，未能對各種運(yùn)行情況給予全面考慮，給現(xiàn)場安全運(yùn)行帶來了隱患。若延時(shí)后,信號仍不消失,再執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。此方法反應(yīng)速度快,具有很好的實(shí)時(shí)性,輸入信號經(jīng)過處理后用于信號顯示或回路調(diào)節(jié),有效地抑制了噪聲干擾。 軟件抗干擾措施數(shù)字濾波對于較低信噪比的模擬量信號,常因現(xiàn)場瞬時(shí)干擾而產(chǎn)生較大波動(dòng),若僅用瞬時(shí)采樣植進(jìn)行控制計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大誤差,為此可采用數(shù)字濾波方法。 抑制外部配線干擾的措施為防止或減少外部配線的干擾,可采取以下措施:1）交流輸入輸出信號與直流輸入輸出信號分別使用各自電纜。(2)抑制輸出信號干擾的措施。 抑制輸入輸出電路引入的干擾(1)抑制輸入信號干擾的措施。(2)控制系統(tǒng)的一般接地方式。此方式是將控制系統(tǒng)中電路的接地點(diǎn)Ｇｃ與機(jī)殼的接地點(diǎn)Ｇｂ連在一起,但不與電網(wǎng)的接地點(diǎn)Ｇｏ相連。 抑制接地系統(tǒng)引入的干擾(1)控制系統(tǒng)與電網(wǎng)的接地方式。為抑制電網(wǎng)大容量設(shè)備起停引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng),保持交流供電電壓的穩(wěn)定,對交流電源在濾波前,應(yīng)采用穩(wěn)壓,如圖10所示。為了防止外界噪聲干擾及電源電壓波動(dòng)對CPU的影響,須采用隔離變壓器抑制電源系統(tǒng)的干擾。在梯形圖的設(shè)計(jì)過程中，盡可能保持了梯形圖與原有線路形式的上一致性，梯形圖盡可能采用現(xiàn)場工人容易熟悉理解的程序語句，以便工人容易掌握理解，便于維修檢查。圖8 系統(tǒng)公用程序當(dāng)銑床處于處于原點(diǎn)狀態(tài)，Y1的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”輔助繼電器M5變?yōu)镺N，在開始執(zhí)行用戶程序（M8002為ON）、系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)或回原點(diǎn)狀態(tài)（X4為ON）時(shí)，初始步對應(yīng)的M0將被置位，為進(jìn)入連續(xù)工作做好準(zhǔn)備。其I/O分配表如下：表4 I/O分配表I/O地址號輸入信號外部功能I/O地址號輸出信號外部功能X0SB0主軸停止Y1KM1主軸運(yùn)動(dòng)接觸器X1SB1主軸停止Y2KM2主軸制動(dòng)接觸器X2SB2主軸啟動(dòng)Y3KM3進(jìn)給反轉(zhuǎn)接觸器X3SB3主軸啟動(dòng)Y4KM4進(jìn)給正轉(zhuǎn)接觸器X4SB4自動(dòng)調(diào)整開關(guān)Y5KM5快速進(jìn)給接觸器X5SB5快速進(jìn)開關(guān)Y6M500沖動(dòng)記憶X6SB6快速退開關(guān)X7KS主軸制動(dòng)速度繼電器X10SQ1主軸變速?zèng)_動(dòng)限位X11SQ2進(jìn)給沖動(dòng)限位開關(guān)X12SQ3向下限位開關(guān)X13SQ4向上限位開關(guān)X14SQ5右行限位開關(guān)X15SQ6左行限位開關(guān)X16SQ7快速進(jìn)給限位開關(guān) 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)根據(jù)銑床控制線路我們設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)的整個(gè)程序，系統(tǒng)程序的邏輯關(guān)系表明機(jī)床工作原理、動(dòng)作順序、操作方式等。 PLC輸入/輸出地址分配根據(jù)控制過程的分析，在選擇PLC規(guī)格時(shí)，對機(jī)床的原有輸入信號及負(fù)載情況進(jìn)行了分析綜合。FX2N系列基本單元如表3所示。由公式得：2= 20A型的電機(jī)；2=45A可選用NGT00 50A型的熔斷器；2=59A 可選用NGT00 63A型的熔斷器；同理30KW的電機(jī)可選用NGT1 125A型的熔斷器、37KW的電機(jī)可選用NGT1 160A型的熔斷器、2=169A 可選用NGT1 160A型、 25A、 35A的熔斷器；對于總的電路的熔斷器選擇，可根據(jù)公司計(jì)算的，可選擇NGT4 1000A型的熔斷器。（4）熔體的額定電流的選擇 熔體的額定電流可按以下幾種情況選擇：1）、對于電爐、照明等阻性負(fù)載的短路保護(hù)，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流，即 Ifu≥I （）式中，Ifu為熔體的額定電流；I為電路的工作電流。（1）熔器類型的選擇 其類型應(yīng)根據(jù)線路的要求、使用場合和安裝條件來選擇。 熔斷器熔斷器是一種簡單而有效的保護(hù)電器。其線圈電壓有直流：12V、24V、48V、110V、220V；交流110V、127V、220V、380V等等級。中間繼電器觸點(diǎn)多，可擴(kuò)充其他電器的控制作用。在接線時(shí)對星型聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選擇帶斷相保護(hù)的熱繼電器。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常遇到過載情況，過載時(shí)間長時(shí)，繞組溫升超過了允許值是將會(huì)加劇繞組絕緣老化，縮短電機(jī)的使用年限，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺姍C(jī)繞組燒壞。其主要數(shù)據(jù)有：1）電源種類：交流或直流；2）主觸點(diǎn)額定電壓、額定電流；3）輔助觸點(diǎn)的種類、數(shù)量及觸點(diǎn)的額定電流；4）電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；5）額定操作頻率，即允許每小時(shí)接通的最多次數(shù)；機(jī)床常選用的是CJ10系列接觸器，電源種類為交流，主觸點(diǎn)最大電壓500V，最大電流150A。下表列出JL；JLXK1系列行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式及有關(guān)參數(shù)。LX19型及