【正文】 （ 3） 標(biāo)準(zhǔn)子程序與調(diào)用管理程序 為提高 執(zhí)行 速度，在程序執(zhí)行中處理某些信息或特殊運算等是通過標(biāo)準(zhǔn)子程序完成的。 1） 手持編程器 自從出現(xiàn)了計算機(jī)編程軟件，通過通信設(shè)備使 PLC 和計算機(jī)相連，從而實現(xiàn)在計算機(jī)上編程。場效應(yīng)晶體管型模塊用于直流負(fù)載，它的可靠性高、反應(yīng)速度快、壽命長，但過載能力稍差。與觸點并聯(lián)的 RC 電路和壓敏電阻用來消除觸點斷開時 產(chǎn)生的電弧。 0 . 01 M內(nèi)部電路P L C5 . 6 KΩ1 KΩ 圖 54 輸入電路 當(dāng)圖 54 中的外接觸點接通時，光電耦合器中的兩個反并聯(lián)的發(fā)光二極管中的一個亮，光敏三極管導(dǎo)通；外接觸點斷開時，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給 CPU 模塊。 I/O 點的通斷狀態(tài)用發(fā)光二極管顯示，外部接線一般采用接在模塊 面板接線端子上。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 輸 入模 塊C P U 模 塊輸 出模 塊編 程 裝 置A C接 觸 器電 磁 閥可 編 程 控 制 器按 鈕選 擇 開 關(guān)位 置 開 關(guān)電 源 圖 51 PLC 控制系統(tǒng)圖 在系統(tǒng)配置時，當(dāng)輸入 /輸出端口不夠時可以通過擴(kuò)展來增減 I/O 的數(shù)量，也可以擴(kuò)展其他模塊來實現(xiàn)不同的控制功能。如機(jī)床控制、沖壓機(jī)械、鑄造機(jī)械、運輸、包裝機(jī)械的控制，電梯的控制、化工系統(tǒng)的控制、冶金系統(tǒng) 的軋機(jī)、連鑄機(jī)、飛剪的控制，各種生產(chǎn)線的控制。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通信聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。這一切都大大提高了其性能價格比 。 （ 2）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適于在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下運行。傳統(tǒng)上，這些功能通過電氣控制系 統(tǒng)來實現(xiàn)。 總之， PLC 是轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機(jī)。 早期 的可編程控制器稱作為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 工 作 臺 前 進(jìn)ABS T 1工 作 臺工 件刨 刀工 作 臺 返 回S T 2 S T 5S T 3S T 6 S T 4DC 圖 45 各行程開關(guān)分布示意圖 工作臺步進(jìn)、步退控制 工作臺的步進(jìn)、步退控制主要用于在加工工件時調(diào)整機(jī)床工作臺的位置。當(dāng)需要橫梁下降時，按下 51 區(qū)中的橫梁下降起動按鈕 SB7，中間繼電器 K2 線圈通電閉合，接觸器 KM13 通電閉合并自鎖。行程開關(guān) ST10 在 52 區(qū)的常開觸點閉合，接觸器 KM10通電閉合，交流電動機(jī) M8 正向運轉(zhuǎn)，帶動橫梁上升。 接觸器 KM2 通電閉合自鎖，其在 20 區(qū)中的主觸點閉合，接通交流電動機(jī) M M3安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 的電源，交流電動機(jī) M M3 分別拖動電機(jī)放大機(jī) AG 和通風(fēng)機(jī)工作。直流發(fā)電機(jī) G 的主要作用是發(fā)出直流電動機(jī) M 所需要的直流電壓，滿足直流電動機(jī) M 拖動刨床運動的需要。 7）有必要的聯(lián)鎖保護(hù)：為了保證龍門刨正常而可靠地工作，需要一定連鎖保護(hù)。在高速切削時，為了減小對刀具的沖擊，應(yīng)使刀具慢速切入工件。由于在加工過程中加工材料和零件的不同，所使用的刀具也會不同，這就要求機(jī)床有不同的速度，以滿足不同的加工工藝的要求。裝在立柱上的側(cè)刀架 5 可沿導(dǎo)軌在上下方向間歇進(jìn)給，以刨削工件的豎直平面。 t3 段為刨刀退出工件段，為防止邊緣被崩裂，同樣要求速度較低。左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移動或自動進(jìn)給。龍門刨床的運動可分為主運動、進(jìn)給運動及輔助運動。 12345691 078 8— 側(cè)刀架 2— 橫梁 7— 立柱 4— 頂梁 6— 立刀架 9— 工作臺 10—床身 圖 21 龍門刨床示意圖 龍 門刨床的 發(fā)展 在機(jī)械加工業(yè)中，龍門刨床是加工大型工件時必不可少的加工設(shè)備，是一種廣泛使用的金屬切削加工機(jī)床，是許多大型企業(yè)不可缺少的設(shè)備。用刨床刨削窄長表面時具有較高的效率，它適用于中小批量生產(chǎn)和維修車間。機(jī)床是制造 機(jī)器 的 機(jī)器 ，也是能制造機(jī)床本身的 機(jī)器 ，這是機(jī)床區(qū)別于其他機(jī)器的主要特點，故機(jī)床又稱為工作母機(jī)或工具機(jī)。 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)視程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 2） 從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)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的限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。龍門刨床主要被用來加工大型狹長平面、斜面或槽，對主拖動系統(tǒng)有很高的要求 ,不僅要求有足夠大的切削功率和較寬的調(diào)速范圍，而且要求其在工作循環(huán)中能自動調(diào)節(jié)速度，以滿足不同的工作需要。因此，近幾十年來工業(yè)自動化，機(jī)電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面， PLC 的到了廣泛的應(yīng)用。龍門刨床工作臺最早采用交流感應(yīng)電動機(jī)拖動并實現(xiàn)正反向的方向的方案，和用交流電動機(jī)通用電磁離合器實現(xiàn)正反向的方案，以及用交流電動機(jī)通用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)正反向的方案。它將傳統(tǒng)的繼電器 —— 接觸器控制技術(shù)與就算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融合一體 、有功能強(qiáng)大、境適應(yīng)性好、程簡單、用方面可靠性高、編程簡單、體積小、功耗低等優(yōu)點。就目前而言，我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，雖然我國科技水平在世界上稍有一席之地，但生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低的水平，生產(chǎn)的普通數(shù)控機(jī)床比重大 ，生產(chǎn)效率低，大部分采用繼電器控制，存在著易故障，難檢修等弊端，對加工業(yè)的發(fā)展有很大的制約和限制性。而 PLC 采用了計算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，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)的功能。而 PLC采用半導(dǎo)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(shè)定定時值，修改方便，不受環(huán)境影響，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。龍門刨床主要分為機(jī)械和電氣控制兩大組成部分，機(jī)械部分相對比較穩(wěn) 定，使龍門刨床安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 運行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。（ 2）按工件大小和機(jī)床重量可分為儀表機(jī)床、中小型機(jī)床、大型機(jī)床、重型機(jī)床和超重型機(jī)床；按加工精度可分為普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床；按自動化程度可分為手動操作機(jī)床、半自動機(jī)床和自動機(jī)床；按機(jī)床的自動控制方式，可分為仿形機(jī)床、程序控制機(jī)床 、數(shù)字控制機(jī)床、適應(yīng)控制機(jī)床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)；按機(jī)床的適用范圍，又可分為通用、專門化和專用機(jī)床。 龍門刨床的電氣系統(tǒng)主要分為主拖動和控制系統(tǒng)兩部分。 20 世紀(jì) 90 年代， 由于變頻技術(shù)的不斷成熟，人們通過積累使用變頻器的經(jīng)驗，嘗試將變頻系統(tǒng)運用于拖動系統(tǒng)，使拖動系統(tǒng)得到進(jìn)一步的改善，這在一定程度 上 推動了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，龍門刨床也不例外。工作臺安放在床身上，工作臺下面有斜齒條，可以往復(fù)運動。其主運動為刨臺頻繁的往復(fù)運動，在往復(fù)一個周期中，對速度的控制有一定的要求，如圖 31 所示。 裝在橫梁上的立刀架 4 可沿橫梁導(dǎo)軌作間接的橫向進(jìn)給運動，以刨削工件的水平平面。 B20xxA 型龍門刨床對控制系統(tǒng)的要求 B20xxA 它不僅要求有足夠大的切削功率，較大的調(diào)速范圍，而且要能夠按照要求實現(xiàn)自動的速度循環(huán)。后退行程中，刀架自動抬起。 5）刀架能自動進(jìn)給和快速移動：為了提高生產(chǎn)率，要求工作臺正反向的起動與制動過程要快。 電機(jī)放大機(jī) AG 由交流電動機(jī) M2 拖動。 各控制電路概述 主拖動機(jī)組電動機(jī) M1 控制電路 由交流電動機(jī) M1 拖動直流發(fā)電機(jī) G 和勵磁發(fā)電機(jī) GE 組成主拖動機(jī)組，其控制電路如圖 43 所示。當(dāng)需要橫梁上升時，按下 50 區(qū)中的橫梁上升啟動按鈕 SB6，中間繼電器 K2 線圈通電閉合，接觸器 KM13 通電閉合并自鎖。隨著橫梁的進(jìn)一步夾緊，電動機(jī) M9 的電流增大。接觸器 KM12 接通橫梁放松、夾緊電動機(jī) KM10 通電閉合，電動機(jī) M8 起動正向旋轉(zhuǎn)，帶動橫梁作短暫的回升后停止上升，然后橫梁進(jìn)一步夾緊。刀架的自動進(jìn)給采用撥叉盤裝置來實現(xiàn)，撥叉盤由交流電動機(jī)拖動，依靠改變旋轉(zhuǎn)撥叉盤角度的大小來控制每次的進(jìn)刀量。 國際電工委員會（ IEC）對 PLC 的定義是 “ 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， 專 為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。 可編程控制器的特點 （ 1）編程簡單，使用面向控制操作的控制邏輯語言。目前較高檔的 PC還配有各類智能化模板，如：模擬量 I/O 模板， PID 過程控制模板， I/O 通訊模板，視覺輸入、伺服及編碼等專用模板等等，大大提高了 PC 的功能與適應(yīng)性 。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，微處理器的芯片及有關(guān)的元件價格大大降低，PLC 的成本下降； PLC 的功能大大增強(qiáng)，因而 PLC 的應(yīng)用日益廣泛。 PLC 和計算機(jī) 之間可以構(gòu)成 “ 集中管理，分散控制 ” 的多級分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。另一種是只讀存儲器 (ROM)， CPU 只能從中讀取而不能寫入，主要存放監(jiān)控程序、模擬化應(yīng)用功能子程序、命令解釋和各種系統(tǒng)參數(shù)等系統(tǒng)程序， PLC 出廠時事先存儲在 ROM芯片中，開機(jī)后便可運行其中的程序。 S7200 的濾波電路延遲時間可用編程軟件中的系統(tǒng)塊設(shè)置，圖 53 是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖，圖中只畫出了一條輸入電路，輸 入電流為數(shù)毫安。 2)輸出模塊 輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動直流負(fù)載的大功率晶體管和場效應(yīng)管，驅(qū)動交流負(fù)載的雙向晶體管，以及既可以驅(qū)動交流負(fù)載又可以驅(qū)動直流負(fù)載的小型繼電器。每點額定輸出電流為 ,負(fù)載為 60W。 I/O 擴(kuò)展機(jī) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 每種 PLC 都有與主機(jī)相配的擴(kuò)展模塊，用來擴(kuò)展輸入、輸出點數(shù)，以便根據(jù)控制要求；靈活組合系統(tǒng)。 1） 系統(tǒng)程序 PLC 系統(tǒng)程序有三種類型 （ 1） 系統(tǒng)管理程序 它決定系統(tǒng)的工作節(jié)拍，包括 PLC 運行管理、存儲空間管理和系統(tǒng)自診斷管理。 可編程控制器 PLC 的工作原理 PLC 是一種特。人機(jī)界面可顯示從 CPU主機(jī)讀出的信息；可以調(diào)整運行中選中的程序變量；可以提供對輸入輸出點的強(qiáng)制功能等。 PLC 中都有一個穩(wěn)壓電源。圖中的穩(wěn)壓管用來抑制管段過電壓和外部的浪涌電壓，以保護(hù)場效應(yīng)晶體管，場效應(yīng)晶體管輸出電路的工作頻率可達(dá) 20~100HZ。輸入電壓有 110V、 220V 兩種。 1）輸入模塊 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 輸入電路由 RC 濾波電路，防止由于輸入觸點抖動 造成 外部干擾脈沖引起錯誤輸入信號。 1） 將輸入信號送入 PLC 存儲 2） 按存放的先后順序取出用戶指令并進(jìn)行編譯 3） 完成用戶指令規(guī)定的各種操作 4） 將結(jié)果送到輸出端 5） 響應(yīng)各種外圍設(shè)備的請求 存儲器 PLC 主機(jī)內(nèi)部配有兩種存儲器。 4) 數(shù)據(jù)處理 可編程控制器具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作功能可完成數(shù)據(jù)采集分析處理。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通信聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。并可通過網(wǎng)絡(luò)連接主控級的計算機(jī)，實現(xiàn)計算機(jī)集成制造系統(tǒng)對全廠的自動化生產(chǎn)和管理都能進(jìn)行控制。 （ 3）系統(tǒng)采用了分散的模塊化結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)產(chǎn)品更新?lián)Q代、生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線也須做相應(yīng)的變動，而且這種變動的工作量很大，工期長，費用高。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保 持為 30％40％。 PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ，中文全稱為可編程控制器。 刀架控制電路 在龍門刨床上裝有左側(cè)刀架、右側(cè)刀架和垂直刀架，分別由交流電動機(jī) M MM5 拖動。行程開關(guān) ST10 在 52區(qū)中的常開 觸點閉合，接觸器 KM11 通電閉合，橫梁升降電動機(jī) M8 反向運轉(zhuǎn)，帶動橫梁下降。然后行程開關(guān) ST10 常開觸點復(fù)位斷開， 59 區(qū)中行程開關(guān) ST10 的常閉觸點復(fù)位閉合，為下一次橫梁升降控制作準(zhǔn)備。 R P 1 3+W A GA G1 12 7 0K T 3R P 71 2AR 3R P 1 0K 1 0R P 8K 446W C 1W CW C 2W C 3BW GR QK T 32 0 1K 1 0 R P 12 0 3S Q Q1 0 11 7 12 2 12 3 12 3 32 3 5R P 12 2 3K 82 2 5K 3G_2 1+4 a2 8 02 0 0K 1 02 0 0W G H2 31 a 1K A 12 2R P 32 3 7