【正文】 （ 3） 標準子程序與調用管理程序 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準子程序完成的。 1） 手持編程器 自從出現(xiàn)了計算機編程軟件，通過通信設備使 PLC 和計算機相連，從而實現(xiàn)在計算機上編程。場效應晶體管型模塊用于直流負載，它的可靠性高、反應速度快、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 產生的電弧。 0 . 01 M內部電路P L C5 . 6 KΩ1 KΩ 圖 54 輸入電路 當圖 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，信號經內部電路傳送給 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。 安徽理工大學畢業(yè)設計 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 關位 置 開 關電 源 圖 51 PLC 控制系統(tǒng)圖 在系統(tǒng)配置時，當輸入 /輸出端口不夠時可以通過擴展來增減 I/O 的數(shù)量，也可以擴展其他模塊來實現(xiàn)不同的控制功能。如機床控制、沖壓機械、鑄造機械、運輸、包裝機械的控制，電梯的控制、化工系統(tǒng)的控制、冶金系統(tǒng) 的軋機、連鑄機、飛剪的控制，各種生產線的控制。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通信聯(lián)網功能更強，安徽理工大學畢業(yè)設計 17 指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，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，適于在惡劣的生產環(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 是轉為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。 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。 安徽理工大學畢業(yè)設計 14 工 作 臺 前 進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 各行程開關分布示意圖 工作臺步進、步退控制 工作臺的步進、步退控制主要用于在加工工件時調整機床工作臺的位置。當需要橫梁下降時，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 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 M8 正向運轉，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 M M3安徽理工大學畢業(yè)設計 11 的電源，交流電動機 M M3 分別拖動電機放大機 AG 和通風機工作。直流發(fā)電機 G 的主要作用是發(fā)出直流電動機 M 所需要的直流電壓，滿足直流電動機 M 拖動刨床運動的需要。 7）有必要的聯(lián)鎖保護：為了保證龍門刨正常而可靠地工作，需要一定連鎖保護。在高速切削時，為了減小對刀具的沖擊，應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。裝在立柱上的側刀架 5 可沿導軌在上下方向間歇進給，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。左右側刀架及進給箱可沿立柱導軌上下快速移動或自動進給。龍門刨床的運動可分為主運動、進給運動及輔助運動。 12345691 078 8— 側刀架 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備，是一種廣泛使用的金屬切削加工機床，是許多大型企業(yè)不可缺少的設備。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和維修車間。機床是制造 機器 的 機器 ，也是能制造機床本身的 機器 ，這是機床區(qū)別于其他機器的主要特點，故機床又稱為工作母機或工具機。 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)場調試和維護提供了方便。 2） 從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通 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速范圍，而且要求其在工作循環(huán)中能自動調節(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，機電一體化，改造傳統(tǒng)產業(yè)等方面， PLC 的到了廣泛的應用。龍門刨床工作臺最早采用交流感應電動機拖動并實現(xiàn)正反向的方向的方案，和用交流電動機通用電磁離合器實現(xiàn)正反向的方案，以及用交流電動機通用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)正反向的方案。它將傳統(tǒng)的繼電器 —— 接觸器控制技術與就算機技術和通信技術融合一體 、有功能強大、境適應性好、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，我國是世界上機床產量最多的國家，雖然我國科技水平在世界上稍有一席之地，但生產的數(shù)控機床的產品競爭力在國際市場中仍處于較低的水平，生產的普通數(shù)控機床比重大 ，生產效率低，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 采用了計算機技術，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采用半導體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設定定時值，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械和電氣控制兩大組成部分，機械部分相對比較穩(wěn) 定，使龍門刨床安徽理工大學畢業(yè)設計 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）按工件大小和機床重量可分為儀表機床、中小型機床、大型機床、重型機床和超重型機床；按加工精度可分為普通精度機床、精密機床和高精度機床；按自動化程度可分為手動操作機床、半自動機床和自動機床；按機床的自動控制方式，可分為仿形機床、程序控制機床 、數(shù)字控制機床、適應控制機床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)；按機床的適用范圍，又可分為通用、專門化和專用機床。 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 90 年代， 由于變頻技術的不斷成熟，人們通過積累使用變頻器的經驗，嘗試將變頻系統(tǒng)運用于拖動系統(tǒng)，使拖動系統(tǒng)得到進一步的改善，這在一定程度 上 推動了機械制造業(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，可以往復運動。其主運動為刨臺頻繁的往復運動，在往復一個周期中，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 可沿橫梁導軌作間接的橫向進給運動，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）刀架能自動進給和快速移動：為了提高生產率，要求工作臺正反向的起動與制動過程要快。 電機放大機 AG 由交流電動機 M2 拖動。 各控制電路概述 主拖動機組電動機 M1 控制電路 由交流電動機 M1 拖動直流發(fā)電機 G 和勵磁發(fā)電機 GE 組成主拖動機組，其控制電路如圖 43 所示。當需要橫梁上升時，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。隨著橫梁的進一步夾緊，電動機 M9 的電流增大。接觸器 KM12 接通橫梁放松、夾緊電動機 KM10 通電閉合，電動機 M8 起動正向旋轉，帶動橫梁作短暫的回升后停止上升，然后橫梁進一步夾緊。刀架的自動進給采用撥叉盤裝置來實現(xiàn)，撥叉盤由交流電動機拖動，依靠改變旋轉撥叉盤角度的大小來控制每次的進刀量。 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)境下應用而設計。 PLC 具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、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 的功能與適應性 。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網以及各種應用指令。 可編程控制器的應用領域 隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，微處理器的芯片及有關的元件價格大大降低，PLC 的成本下降； PLC 的功能大大增強，因而 PLC 的應用日益廣泛。 PLC 和計算機 之間可以構成 “ 集中管理，分散控制 ” 的多級分布式網絡控制系統(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)塊設置，圖 53 是某直流輸入模塊的內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動直流負載的大功率晶體管和場效應管，驅動交流負載的雙向晶體管，以及既可以驅動交流負載又可以驅動直流負載的小型繼電器。每點額定輸出電流為 ,負載為 60W。 I/O 擴展機 安徽理工大學畢業(yè)設計 22 每種 PLC 都有與主機相配的擴展模塊，用來擴展輸入、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。人機界面可顯示從 CPU主機讀出的信息；可以調整運行中選中的程序變量；可以提供對輸入輸出點的強制功能等。 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，以保護場效應晶體管，場效應晶體管輸出電路的工作頻率可達 20~100HZ。輸入電壓有 110V、 220V 兩種。 1）輸入模塊 安徽理工大學畢業(yè)設計 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行編譯 3） 完成用戶指令規(guī)定的各種操作 4） 將結果送到輸出端 5） 響應各種外圍設備的請求 存儲器 PLC 主機內部配有兩種存儲器。 4) 數(shù)據(jù)處理 可編程控制器具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉換、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)網功能強，有各種通信聯(lián)網的模塊，可以構成三級通信網，實現(xiàn)工廠生產管理自動化。并可通過網絡連接主控級的計算機，實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)對全廠的自動化生產和管理都能進行控制。 （ 3）系統(tǒng)采用了分散的模塊化結構。另外，當產品更新?lián)Q代、生產工藝發(fā)生變化時，繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線也須做相應的變動，而且這種變動的工作量很大，工期長，費用高。 上世紀 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刀架、右側刀架和垂直刀架，分別由交流電動機 M MM5 拖動。行程開關 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 M8 反向運轉，帶動橫梁下降。然后行程開關 ST10 常開觸點復位斷開， 59 區(qū)中行程開關 ST10 的常閉觸點復位閉合，為下一次橫梁升降控制作準備。 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