【正文】 有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象 寄存區(qū) 的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)直到停止運行。 存放系統(tǒng)軟件 （包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序） 的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器 ； 存放 用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)） 的存儲器稱為用戶程序存儲器 ，所以又分為用戶存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分 。 (在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容 )。包括監(jiān)控程序、管 理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。 a)I/O 映象 寄存區(qū) 由于 PLC 投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。 b)系統(tǒng)軟 元件 存儲區(qū) 除了 I/O映象寄存區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM存儲區(qū)還包括 PLC內(nèi)部各類軟 元件 （邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。 （ 3） 輸入接口電路 輸入輸出信號有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種，在我們實習(xí)室涉及到的信號當(dāng)中，開關(guān)量最普遍，也是實驗條件所限，在次我們主要介紹開關(guān)量接口電路。 ① 輸出接口電路的隔離方式 有繼電器隔離方式、光電耦合器隔離方式和 晶 閘管輸出隔離方式。 Y0、 Y1 每輸出 1 點的輸出電流是 ，但是對 Y0、 Y1 使用定位指令時需要高速響應(yīng)，因此使用 10— 100mA的輸出電流；晶閘管輸出電流也比較小 . c)開路漏電流 開路漏電流是指輸出處于 OFF 狀 態(tài)時，輸出回路中的電流。 （ 5） 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。允許瞬時停電在 10ms 以下，能繼續(xù)工作。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O 掃描方 式 ，若有鍵按下或有 I/O變化，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，若無則繼續(xù)掃描等待。一個掃描周期主要可分為 三 個階段。 （ 2） 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬 上進(jìn)行的，所以亦將這兩個階段統(tǒng)稱為 I/O 刷新階段。由于每個掃描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個掃描周期 PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的 響應(yīng)速度。 總之， PLC 采用 循環(huán) 掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點之一，我們在學(xué)習(xí)和使用 PLC 當(dāng)中都應(yīng)加強注意。 M100 X401 M100 輸 出 刷新 輸 入 刷新 掃 描 周期 元件映像寄存器 輸出鎖存器 輸出端子 M100 Y430 輸入端子 輸入映像寄存器 12 （ 4） 編程指令的種類和數(shù)量 —— 編程的指令越多，其功能越強。 三菱 FX1N 系列 PLC 的基本指令 FX1N 系列 PLC 的基本指令 如表 21所示 ： 表 21 FX1N系列 PLC的基本指令 助 記 符 功 能 梯形圖符號和操作軟元件 LD 取 常開觸點邏輯運算起始 (常開觸點與左母線連接 ) LDI 取反 常閉觸點邏輯運算起始 (常閉觸點與左母線連接） AND 與 串聯(lián)連接 (常開觸點與其他觸點或觸點組串聯(lián)連接 ) ANI 與非 串 聯(lián)連接 (常閉觸點與其他觸點或觸點組串聯(lián)連接 ) OR 或 并聯(lián)連接 (常開觸點與其他觸點或觸點組并聯(lián)連接 ) ORI 或非 并聯(lián)連接 (常閉觸點與其他觸點或觸點組并聯(lián)連接 ) ANB 電路塊與 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接 (電路塊與其他觸點或觸點組串聯(lián)連接 ) ORB 電路塊或 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接 (電路塊與其他觸點或觸點組并聯(lián)連接 ) OUT 輸出 線圈驅(qū)動 13 SET 置 1 使線圈接通并保持動作 RST 復(fù)零 使線圈斷開 ,消除動作保持 ,寄存器清零 PLS 上升沿 脈沖 上升沿微分輸 出 (當(dāng)檢測到輸入脈沖的上升沿時 ,指令的操作元件閉合一個掃描周期 ) PLF 下降沿 脈沖 下降沿微分輸出 (當(dāng)檢測到輸入脈沖的下降沿時 ,指令的操作元件閉合一個掃描周期 ) MC 主控指令 公共串聯(lián)接點的連接 (將左母線臨時移到一個所需位置 ,產(chǎn)生一臨時左母線 ,形成主控電路塊 ) MCR 主控復(fù)位 公共串聯(lián)接點的消除 (取消臨時左母線 ,將左母線返回到原來的位置 ,結(jié)束主控電路塊 ) MPS 進(jìn)棧指令 進(jìn)棧 (將邏輯運算結(jié)果存入棧存儲器 ,存儲器中原來的存儲結(jié)果依次向棧存儲器下層推移 ) MRD 讀棧指令 讀棧 (將存儲器一號單元的內(nèi)容讀出 ,且詹存儲器中的內(nèi)容不發(fā)生變化 ) MPP 出棧指令 出棧 9將存儲器中一號單元的結(jié)果取出 ,存儲器中其他單元的數(shù)據(jù)依次向上推移 ) NOP 空操作 無動作 END 結(jié)束 輸入輸出處理以及返回到 0步 STL 步進(jìn)接點 步進(jìn)接點開始 (將步進(jìn)接點接到左母線 ) RET 步進(jìn)結(jié)束 步進(jìn)接點開始 (使副母線返回到原來的左母線位置 ) 14 3 Z3040搖臂鉆床機床的電控系統(tǒng)分析 鉆床是一 種用途較廣的萬能機床 ,可以用來鉆孔、擴孔、餃孔、 鏜孔、 攻螺紋及刮 平 面等多種形式的加工。 Z3040搖臂鉆床機床結(jié)構(gòu)和運動情況 搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成 ，如圖 31 所示 。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上 ， 可以通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動 。 （ 2） 搖臂鉆床為適應(yīng)多 種形式的加工 ， 要求主軸及進(jìn)給有較大的調(diào)速范圍。 （ 4） 為加工螺紋 ， 主軸要求正、反轉(zhuǎn)。若采用液壓裝置則備有液壓泵電動機，拖動液壓泵供出壓力油來實現(xiàn)。 （ 9） 具有機床安全照明和信號指示。 （ 2）搖臂的升降控制：當(dāng)搖臂的升降指令發(fā)出，先使搖臂松開，而后搖臂上升或下降，待搖臂升降到位時，又自行重新夾緊。 （ 5） 送出壓力油，經(jīng)二位六通閥送至搖臂夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與松開。 搖臂上升到位，松開搖臂上升按鈕 SB3，使接觸器線圈 KM2和 KT 線圈 失電，搖臂升降電動機 M3 停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。 搖臂松開到位，壓下行程開關(guān) SQ2，驅(qū)使接觸器線圈 KM4失電，液壓泵電動機停轉(zhuǎn)。 按下立柱與主軸箱夾緊按鈕 SB6，使 KM5線圈 得 電 ， 液壓泵電動機 M3 反 轉(zhuǎn)，立柱與主軸箱夾緊。 SQ3 行程開關(guān)實現(xiàn)搖臂完全夾緊，液壓泵電動機 M3 停止運轉(zhuǎn)的聯(lián)鎖。 熔斷器 FU1— FU2 實現(xiàn)電路的短路保護(hù)。 （ 2） HL2 為主軸箱與立柱夾緊指示燈 ， 燈亮表示已夾緊，可以進(jìn)行鉆銷加工。 （ 2）搖臂的升降控制與搖臂夾緊放松的控制有嚴(yán)格的程序要求，以確保先松開，再移動，移動到位后自動夾緊。 （ 2） 搖臂升降電動機 M2正反轉(zhuǎn)。 （ 5）由于搖臂升降 電動機 M2 和搖臂松開、夾緊電動機 M3 的轉(zhuǎn)速較小，故不考慮電動機的制動。用戶存儲器容量為 8kB 步，有內(nèi)置的實時時鐘。 在滿足控制要求的的前提下力爭使用 的 I/O 點 最少，但必須留有一定的備用量。故本次 畢業(yè)設(shè)計中 PLC 的 輸入信號 數(shù)為 10個 ， 輸出信號數(shù) 為 9個 。其主要功能有： （ 1）在 GX Developer 中，可通過線路符號、列表語言及 SFC 符號來創(chuàng)建PLC 程序，建立注視數(shù)據(jù)和設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)。 所以本設(shè)計選用的編程軟件是三菱 GX Developer 編程軟件。 壓下行程開關(guān)SQ4（ X10） 燈 HL1（ Y10）點亮 ， 如圖 411所示： 圖 411 主軸箱與立柱松開程序仿真圖 31 主軸箱與立柱 夾緊程序仿真圖 按下夾緊按鈕 SB6（ X6），交流接觸器 KM5（ Y5） 得電 ，液壓泵電動機 M3 反轉(zhuǎn)，拖動液壓泵送出壓力油，此時電磁閥線圈不通電，高壓油經(jīng)二位六通閥到另一油路，進(jìn)入立柱與主軸箱 夾緊 油腔，使立柱與主軸箱同時 閉合 ， 如圖 412 所示： 圖 412 主軸箱與立柱夾緊程序仿真圖 壓下行程開關(guān) SQ4（ X10）燈 HL2（ Y11）點亮 ，如圖 413 所示： 圖 413 燈 HL2（ Y11）點亮 32 PLC 改造前后的性能測試 作為傳統(tǒng)的繼電器接線控制系統(tǒng)，它在現(xiàn)代控制系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)有許多的局限性。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 的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟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。而 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路作定時器，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(shè)定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。 而 PLC 控制系統(tǒng) 與傳統(tǒng) 繼電器 接觸器系統(tǒng)相比，具有 通用性強、 結(jié)構(gòu)簡單 、體積小、易于安裝、性能優(yōu)越、 可靠性高、 編程簡單、抗干擾能力強、 使用維護(hù)方便 、應(yīng)用靈活等優(yōu)點。 35 參考文獻(xiàn) [1]胡文金 . 可編程序控制器實訓(xùn)教程 . 重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020 [2]王淑英 . 電氣控制與 PLC應(yīng)用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [3]孫德勝，李偉 . PLC操作實訓(xùn) . 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [4]陳定明 . 電機與控制 . 北京：高等教育出版社， 2020 [5]李樹海 . 低壓運行維修電工基本技能圖解 . 北京：中國電力出版社， 2020 [6]姜治臻 . PLC項目實訓(xùn) . 北京： 高等教育出版社， 2020 [7]阮友德 . 電氣控制與 PLC實訓(xùn)教程 . 北京：人民郵電出版社， 2020 [8]高 勤 . 電氣及 PLC控制技術(shù) . 北京：高等教育出版社， 2020 [9]鄭鳳翼，楊洪升 . 怎樣看電氣控制電路圖 . 北京：人民郵電出版社， 2020 [10]劉玉娟 . PLC編程技能訓(xùn)練 . 北京：高等教育出版社， 2020 [11]王傳艷 . 工作過程系統(tǒng)化核心教程 PLC應(yīng)用 . 北京：高等教育出版社， 2020 [12]張中洲 . PLC技術(shù)與技能訓(xùn)練 . 北京：高等教育出版社， 2020 [13]廖常初 . PLC編程及應(yīng)用 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 36 致謝 本 設(shè)計 是在黃河老師的悉心指導(dǎo)下完成的， 黃河 老師 淵博的知識、豐富的實踐經(jīng)驗 和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度 、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué) 的 精神 令我終生難忘 。 37 附錄 A 基于三菱 PLC的 Z3040搖臂鉆床電控系統(tǒng) 原 理圖 38 附錄 B Z3040搖臂鉆床 PLC電 控系統(tǒng)語句表程序