【正文】 體式 整體式又叫做單元式或箱體式， CPU 模塊， I/O 模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。 3． 按生產(chǎn)廠家分 目前世界上 PLC 產(chǎn)品按地域分成三大流派：美國、歐洲和日本。三菱早期的 F 系列、 F1 系列、 FX 系列、 A 系列等機(jī)型，歐姆龍機(jī)型，西門子的 S5 和 S7 系列等機(jī)型。 PLC 的應(yīng)用面之廣、普及之高，是其他計(jì)算機(jī)控制設(shè)備無法比擬的。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。機(jī)械性能穩(wěn)定可靠 ， 所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，不是焊接構(gòu)件，改造后機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年 。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。 PLC 產(chǎn)品能直接在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，對(duì)環(huán)境的適沈陽化 工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 方案論證 5 應(yīng)能力強(qiáng)。 PLC 又 具有廣泛的工業(yè)通用性，同時(shí)簡(jiǎn)化了硬件電路，也提高了 PLC 系統(tǒng)的可靠性。用 PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“間接網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程就能隨意去改變，這種性能使 PLC 具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。它接口容易，編程語言易 于為工程技術(shù)人員接受。 4M立式機(jī) 床的刀具運(yùn)動(dòng)方式 工件被緊固在直徑為 4M 的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，并隨工作臺(tái)一起在主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過齒輪變速箱，以有級(jí)調(diào)速方 式旋轉(zhuǎn)。由于齒輪傳動(dòng)的局限性，工件的旋轉(zhuǎn)速度和刀具的切削過程的運(yùn)動(dòng)速度，不可能以任意比例 設(shè)定及調(diào)節(jié)。具體的做法是： 機(jī)床原有的刀架進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是 三相異步電動(dòng)機(jī)， 額定轉(zhuǎn)速為 1380r/min。 PLC 將絲杠旋轉(zhuǎn)速度換算成同步伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速（數(shù)字量），經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后，以模擬量的形式（ 0~10V，對(duì)應(yīng)于 0~5000r/min）輸入變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)同步伺服電機(jī)的無極調(diào)速。 三相變壓器：交流 380V/200V， 3KVA，為三相同步伺服電動(dòng)機(jī)及其 變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)提供交流 200V 三相電源。 變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)器：選用日本松下公司的矢量控制的交 直 交逆變驅(qū)動(dòng)器。 主軸轉(zhuǎn)速傳感器：用高靈敏度的感應(yīng)式接近開關(guān)和自制 的多探頭葉輪組成。 文本顯示器 TD200：采用西門子公司提供的 TD200 文本顯示器，可以用來向 PLC輸入和設(shè)置切削加工的工藝參數(shù)，也可以顯示系統(tǒng)的運(yùn)行信息，最多可顯示 80條信息，每條信息可包含 4 個(gè)狀態(tài)變量。 變頻 器介紹 變頻器（ Variablefrequency Drive， VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變 電機(jī) 工作電源 頻率 方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。 它由三部分構(gòu) 成，將工頻電源變換為直流功率的 “ 整流器 ” ，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的 “ 平波回路 ” ，以及將直流功率變換為交流功率的 “ 逆變器 ” 。直接轉(zhuǎn)矩控制以測(cè)量電機(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入。變頻器的出現(xiàn)，使得復(fù) 雜的調(diào)速控制簡(jiǎn)單化，用變頻器 +伺服電機(jī)的組合替代了大部分原先只能用直流電機(jī)完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到新的階段 。伺服系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、反饋裝置和電動(dòng)機(jī)。有刷電機(jī)成本低 、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 、 調(diào)速范圍寬 、 控制容易 、 需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾 、 對(duì)環(huán)境有要求。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。 伺服電機(jī)（ servo motor）是指在伺服系統(tǒng)中控制 機(jī)械元件 運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。 本系統(tǒng)所采用的是三相交流同步伺服電機(jī) ， 這種 伺服電動(dòng)機(jī)雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。數(shù)控機(jī)床中多用 永磁式同步電動(dòng)機(jī) 。 1．中央處理器（ CPU） 與一般計(jì)算機(jī)一樣， CPU 是 PLC 的核心，他按 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC 有條不紊地進(jìn)行工作。輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變換器等傳來的模擬量輸入信號(hào)。 5．?dāng)U展接口 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元連接，使 PLC 的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。 8．編程工具 編程工具是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視用的設(shè)備。 9．智能單 元 各型 PLC 都有一些智能單元，他們一般都有自己的 CPU，具有自己的系統(tǒng)軟件，能獨(dú)立完成一項(xiàng)專門的工作。 可編程控制器 I/O 點(diǎn)的分配 表 系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的具體功能分配 。也有的 PLC 用存放用戶程序的指令條數(shù)來表示容量 。 掃描速度 掃描速度是指 PLC 執(zhí)行程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指標(biāo)，一般以執(zhí)行1K 字所用的時(shí)間來衡量掃描速度。 智能單元的數(shù)量 PLC 不僅能夠完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用智能單元可以完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能。系統(tǒng)程序由 PLC 制造商固化在機(jī)內(nèi)，用以控制可編程序控制器本身的運(yùn)作；用戶程序則是由使用者編輯并輸入的，用來控制外部對(duì)象的運(yùn)作。第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序，包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第五章 系統(tǒng)的軟件 18 STEP7 編程軟件概述 Step7micro/win 是西門子公司專為其小型 PLC 而設(shè)計(jì)的編程軟件，可在WINDOWS 平臺(tái)上運(yùn)行，軟件簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)，可以快速進(jìn)入，節(jié)省編程時(shí)間，具有擴(kuò)展功能基于標(biāo)準(zhǔn)的 WINDOWS 軟件。人 機(jī)界面及監(jiān)控軟件集成了所有開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，可直接從生產(chǎn)中獲得大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的打包，然后傳送到管理層，同時(shí)它能將過程優(yōu)化數(shù)據(jù)和生產(chǎn)細(xì)節(jié)的參數(shù)迅速的反饋到控制層和現(xiàn)場(chǎng)。 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的軟件由主程序、子程序及中斷程序組成。 依據(jù)下圖（ 見 圖 ）所示的流程，系統(tǒng)啟動(dòng)之后，開始進(jìn)行初始化，對(duì)變量賦初值和計(jì)數(shù)器的單元清零。下個(gè)步驟利用刀具位置及行程控制傳感器掃描刀具位置，并發(fā)出信號(hào)來判斷刀具是否需要左移，如果需要?jiǎng)t進(jìn)入左移子程序，判斷結(jié) 果為 Y，完成左移子程序，并且返回到判斷是否需要輸入?yún)?shù)步驟，如果整個(gè)加工工序還沒有完成，不需要更換加工工件，則繼續(xù)掃描位置控制信號(hào)完成加工工序。之后進(jìn)行下一步驟進(jìn)行判斷是否需要上升，如果需要?jiǎng)t判斷結(jié)果為 Y，進(jìn)入上升子程序，刀具上移，完成后返回。 下圖所示（ 見 圖 ）的是左移子程序和下降子程序框圖，先介紹左移 子程序。達(dá)到 K 個(gè)進(jìn)刀量后刀具停止了左移，然后系統(tǒng)返回。 圖 左移子程序和下降子程序框圖 下圖所示（ 見 圖 ）的是右移子程序和上升子程序框圖，先介紹右移子程序。系統(tǒng)發(fā)出停止右移指令，退刀子程序完成，系統(tǒng)返回。如果判定結(jié)果為 Y，則發(fā)出停止上升指令，然后系統(tǒng)返回。 下面介紹定時(shí)中斷服務(wù)的程序框圖，系統(tǒng)先進(jìn)行關(guān)中斷， 首先要知道中斷是指當(dāng)出現(xiàn)需要時(shí)， CPU 暫時(shí)停止當(dāng)前程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而執(zhí)行處理新情況的程序和執(zhí)行過程。次系統(tǒng)定時(shí)中斷服務(wù)的意義的在于，每5ms 進(jìn)行一次主軸轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)器的讀取、計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)速、計(jì)算伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速、啟動(dòng) D/A 模塊，系統(tǒng)再把這些信息反饋到文本顯示上，給工作人員參考。在 進(jìn)行系統(tǒng)安裝前，需要考慮安裝環(huán)境是否滿足 PLC 的使用環(huán)境要求，無論什么 PLC， 都 不能裝設(shè)在下列場(chǎng)所：含有腐蝕性氣體 的 場(chǎng)所，陽光直接照射到的地方，溫度上下值在短時(shí)間內(nèi)變化急遽的地方，油、水、化學(xué)物質(zhì)容易侵入的地方，有大量灰塵的地方，振動(dòng)大且會(huì)造成安裝件移位的地方。 在 順利的進(jìn)行接線之后就可以開始下載程序進(jìn)行調(diào)試了， PLC 的內(nèi)部固化了 一套系統(tǒng)軟件，使得 開始 就 能夠進(jìn)行初始化工作 。 所有的智能 I/O 模塊，包括模擬量 I/O 模塊，在進(jìn)入編程模式后或者電源中斷后，都會(huì)丟失其組態(tài)數(shù)據(jù)，用戶程序必須確認(rèn)每次重新進(jìn)入運(yùn)行模式時(shí)，組態(tài)數(shù)據(jù)能夠被重新寫入智能 I/O 模塊。 調(diào)試結(jié)果表明，進(jìn)行改造后的4M 機(jī)床能夠滿足加工要求 ，并且相比未改造的機(jī)床性能 提升了許多。 同時(shí)也 要 感謝在設(shè)計(jì)過程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué) 們 。在此，我向他們表示由衷的感謝。謝謝 ! 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 27 附錄 主程序 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 28 子程序 SBR_0 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 29 子程序 SBR_1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 30 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 31 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 32 子程序 INT_0 子程序 INT_1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 33 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄 34