【正文】 /O 擴展單元進行 I/O 點數(shù)的擴展，有的 PLC 可以使用各種功能模塊進行功能的擴展。這里說的存儲容量指的是用戶程序存儲器的容量，用戶程序存儲器容量決定了 PLC 可以容納的用戶程序的長短，一般以字節(jié)為單位來計算。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，且往往是先將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符（指令表）后才能輸入。對于小型整體式可編程控制器內(nèi)部有一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，此電源一方面可為 CPU、 I/O 單元及擴展單元提供直流 5V 工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供 24V 電源。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)由中央處理器（ CPU） ， 存儲器，輸入、輸出接口，電源，擴展接口，通信接口，編沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 12 程工具，智能 I/O 接口，智能單元等組成。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降?？刂茝?fù)雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相 方式 靈活，可以方波換相或正弦波換相。 伺服系統(tǒng)是使物 體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。 變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉(zhuǎn)速的目的。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 信號燈及電鈴：用于指示機床工作狀態(tài)及故障報警。 控制信號及數(shù)據(jù)采集：包括主軸轉(zhuǎn)速非接觸式速度傳感器和用于位置控制及 刀具上下左右 4 個行程的控制信號傳感器。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 8 第三章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成 系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成由以下 5 個部分組成： 電源：包括三相變壓器和直流開關(guān)電源。為了最大限度地利用機床的原有資源，進隊機床進給系統(tǒng)驅(qū)動方式進行了數(shù)字化改造。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備 。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性 。它借助于軟件來實現(xiàn)重復(fù)的控制， 由于 軟件本身具有修改性，所以 PLC 具有靈活性。 提高生產(chǎn)效率 機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 35 倍。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 3.易于掌握 能 8.豐富的擴展模塊 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。 目前國內(nèi)常用的主要是三菱 FX 系列小型機和西門子 S7300、 S7400 中大型機沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 一 章 緒論 3 等。 ⑶ 大型機 大型 PLC I/O 總點數(shù)在 2048 點以上，用戶程序存儲容量在 16KB 以上?？删幊炭刂破髟谖覈陌l(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史，它現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 鋼鐵、石油、化工、電力、 建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的 重要設(shè)備和強大支柱。 給出系統(tǒng)的硬件電氣原理圖及系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)框圖，應(yīng)用編好的程序進行調(diào)試，調(diào)試 結(jié)果表明：應(yīng)用 PLC 和變頻調(diào)速技術(shù)，可以實現(xiàn)對普通 4M 立式車床改造的工藝要求。 沈陽化工大學(xué) 本科畢業(yè)論文 題 目 ： S7200 PLC 在 4M 機床的應(yīng)用 院 系： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 0801 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 邢杰 論文提交日期： 2020 年 6 月 21 日 論文答辯日 期： 2020 年 6 月 26 日 摘要 目前可編程控制器（ PLC）廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床等工業(yè)的控制中，主要是因為使用 PLC 來代替繼電器控制完成邏輯控制，使數(shù)控機床結(jié)構(gòu)更緊湊，功能更豐富，相應(yīng)速度和可靠性大大提高。而且 PLC 的靈活性和擴展性強，后期對程序進行修改和調(diào)試均很方便，設(shè)計完成后，現(xiàn)場的施工 和控制邏輯的設(shè)計可以同時進行。 可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。 ⑵ 中型機 中型 PLC I/O 總點數(shù)在 2562048 點之間，用戶程序存儲容量在 8KB 左右。占 PLC 市場 80%以上的生產(chǎn)公司是：德國的西門子（ SIEMENS）公司、法國的 施耐 德 （ SCHNEIDER）自動化公司、日本的歐姆龍（ OMRON）和三菱公司。因此 S7200 系列具有極高的性能價格比。另外，由于多年使用，操作者對機床的性能早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。 PLC 還有一個重要的特性是它具有在線修改的功能。采用 PLC 進行數(shù)控主要有以下幾 點原因 ： 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。 圖 4M立式機床刀具切削 工件 過程示意圖 進給系統(tǒng)的改造方案 為了使機 床具備加工復(fù)雜表面輪廓的能力，必須使進給系統(tǒng)的絲杠旋轉(zhuǎn)速度能沈陽化 工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 方案論證 7 在可控的范圍內(nèi)和主軸的旋轉(zhuǎn)速度以任意比例匹配。 采用高靈敏度感應(yīng)式接近開關(guān)，對刀具的原點、進刀點和退刀點實行精 確定位，由 PLC 根據(jù)工藝要求，及時發(fā)出指令，對刀具運動的上、下、左、右 4 個行程，以及主軸轉(zhuǎn)數(shù)在切削加工過程中的變化實行快速跟走，保證刀具的正確運動狀態(tài)。 可編程控制器 PLC：選用西門子公司生產(chǎn)的 S7200。 數(shù)字顯示儀表：選用 ZNSX 只能數(shù)顯儀表，用于實時顯示機床主軸和進給伺服電機的轉(zhuǎn)速。 主電路是給 異步電動機 提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。由此可以看出它是對轉(zhuǎn)矩和磁通的測量，即刻調(diào)整逆變電路的開關(guān)狀態(tài)，進而調(diào)整電機的轉(zhuǎn)矩和磁通，以達到精確控制的目的。具體在數(shù)控機床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放調(diào) 與整大后，由電動機和機械傳動機構(gòu)驅(qū)動機床坐標軸、主軸等，帶動工作臺及刀架，通過軸的聯(lián)動使刀具相對工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機械運功，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。 無刷電機體積 小 、 重量輕 、 出力大 、 響應(yīng)快 、 速度高 、 慣量小 、 轉(zhuǎn)動平滑 、 力矩穩(wěn)定。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。 可編程控制器的硬件組成 可編程控制器種類繁多，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。 4．電源 PLC 一般使用 220V 單相交流電源，電源將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電，保證 PLC 的正常工作。編輯器有簡易型和智能性兩類。 可編程控制器 CPU 的硬件選型 表 下表所示的為西門子 S7200系列的幾種 CPU規(guī)格 特性 CPU221 CPU222 CN CPU224 CN CPU224XP CN 本機數(shù)字量 I/O 本機模擬量 I/O 6入 /4出 8入 /6出 14入 /10出 14入 /10出 2入 /1出 擴展模塊數(shù)量 2 7 7 最大可擴展數(shù)字量點數(shù) 78 168 168 最大可擴展模擬量點數(shù) 10 35 38 用戶程序區(qū) /KB 4 8 12 數(shù)據(jù)儲存區(qū) /KB 2 8 10 外形尺寸 /mm 90X80X62 90X80X62 140X80X62 DC24電源 CPU的輸入電流 /最大負載 80mA/450mA 80mA/500mA 110mA/700mA 120mA/900mA AC24電源 CPU的輸入電流 /最大負載 15mA/60mA 20mA/70mA 30mA/100mA 35mA/100mA 依據(jù)上表的 CPU 的參數(shù)和系統(tǒng)的 I/O 點的個數(shù) 及模擬量 ，選用 CPU224XP CN 型 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 15 可編程序控制器的主要性能指標 存儲容量 系統(tǒng)程序存放在系統(tǒng)程序存儲器中。 擴展能力 PLC 的擴展能力反映在以下兩個方面。第一部分為系統(tǒng)管理程序，它 控制 PLC 的運行，使整個 PLC 按部就班地工作。其指令包括：位邏輯指令、 比較指令、轉(zhuǎn)換指令、計數(shù)器指令、數(shù)據(jù)塊指令、邏輯控制指令、整數(shù)算數(shù)運算指令、浮點算數(shù)運算指令、賦值指令、程序控制指令、位移和循環(huán)指令、狀態(tài)位指令、定時器指令和邏輯指令。PLC 的輸入信號自動的輸入，由接近開關(guān)提供相應(yīng)的位置控制信號，實現(xiàn)切削加工連續(xù)自動控制。之后進行判斷是否需要右移，如果需要右移，判斷結(jié)果為 Y，進入右移子程序，完成后返回。開始之后，系統(tǒng)發(fā)出了左移的指令，然后刀具開始進行左移的進程，依據(jù)刀具行程傳感器來進行判斷刀具是否到達了工件的表面位置。開始之后，系統(tǒng)發(fā)出了右移的指令，然后刀具開始進行右移的進程，依據(jù)刀具行程傳感器來進行判斷刀具是否到達了 Y 軸的位置。首先介紹系統(tǒng)故障中斷的框圖，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，進入到次程序中，系統(tǒng)會發(fā)出右移退刀指令，使刀具撤回到安全位置，為了保護人身的安全也是為了保護刀具不受損。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第五章 系統(tǒng)的軟件 23 圖 故障中斷服務(wù)和定時中斷 程序框圖 依據(jù)上述的框圖進行 PLC 的程序編程，之后 需要 進行 調(diào)試試驗 。 在調(diào)試時可能 需要對已 經(jīng)編好的程序進行修改。 在 我 論文的前期準備、撰寫過程及收尾階段 邢老師 都給予了很多幫助和指導(dǎo)意見，并且為我的設(shè)計提供了各種必要的實驗設(shè)備和良好的環(huán)境。感謝我周圍的同學(xué) 們 ，對我學(xué)習(xí)上的支持和鼓勵。在我懶惰時，他的行為感染了我，讓我堅持不懈。另外，在 PLC 進行程序下載時，許多 PLC 是不允許進行電源中斷的，因為這 時，舊的程序已經(jīng)部分被改寫，但新的程序又沒有完全寫完， 因此這個問題一定要特別注意 。在滿足安裝環(huán)境之后就可以開始進行接線了， 現(xiàn)場調(diào)試大部分的問題和工作量都是在接線方面 ，因而 由于接線錯誤而導(dǎo)致 PLC 被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進行真正的調(diào)試之前，一定要認真地檢查 。而關(guān)中斷是指在此中斷處理完成前，不處