【正文】 斷開 ， 燈 HL1 滅， SQ4常開觸頭閉合， 立柱與主軸箱夾緊指示燈 HL2 亮。定時(shí)器 KT 為斷電延時(shí)型，搖臂完全停止后，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 反 轉(zhuǎn)，搖臂夾緊。由于搖臂的松開與夾緊是由夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，所以搖臂升降控制需與夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合。 （ 7） 搖臂的移動(dòng)嚴(yán)格按照搖臂松開 → 移動(dòng) → 搖臂夾緊的程序進(jìn)行。主軸 一般速度下的鉆削加工常為恒功率負(fù)載 ， 而低速時(shí)主要用于擴(kuò)孔、餃孔、攻螺紋等加工 ， 這時(shí)則為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。內(nèi)立柱固定在底座的一端 ， 在它外面套著外立柱 ,外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn) 360176。即處理能力和控制能力也就越強(qiáng)。但是由于其對 I/O 的變化每個(gè)周期只輸出刷 新一次，并且只對有變化的進(jìn)行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會(huì)造成影響，還會(huì)提高抗干擾能力。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。 PLC 則是采用循環(huán)掃描的工作方式。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 ② 輸出接口電路的主要技術(shù)參數(shù) a)響應(yīng)時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間是指 PLC從 ON狀態(tài)轉(zhuǎn)變成 OFF狀態(tài)或從 OFF狀態(tài)轉(zhuǎn)變成 ON狀態(tài)所需要的時(shí)間。該存儲(chǔ)區(qū)又分為 8 具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和失電 不 保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì) 丟 失；后者當(dāng) PLC 斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。 PLC 常用的存儲(chǔ)器類型 ： 7 ① RAM（ Random Assess Memory） 這是一種讀 /寫存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)如圖 21所示： 圖 21 系統(tǒng)的組成 （ 1） 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制 核心 。 PLC 軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試大部分可以在實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行，模擬調(diào)試好后再將 PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試，方便省時(shí)。 PLC是以集成電路為基本單元的電子設(shè)備，內(nèi)部處理不依賴于接點(diǎn)，元件的壽命長 ，平均無故障工作時(shí)間高。 （ 8） 輸入 /輸出接口調(diào)理功能 具有 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換功能，通過 I/O模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。是為有時(shí)間或運(yùn)行順序的生產(chǎn)過程專門設(shè)置的指令， 在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺(tái) PLC 可作為多部步進(jìn)控制器使用。 PLC 的用途 及特點(diǎn) PLC 的用途 （ 1） 邏輯控制 PLC 具有邏輯運(yùn)算功能，能夠進(jìn)行與、或、非等邏輯運(yùn)算， 可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制 ，故它可替代繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制 。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺(tái) PLC，并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上首次試用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化。但它設(shè)備體積大、動(dòng)作速度慢、功能少而固定可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制的缺點(diǎn)，所以隨著現(xiàn)在社會(huì)科技日新月異的快速 發(fā)展，人們對各種產(chǎn)品的要求也越來越高了，特別是在機(jī)械制造方面，要求的工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量也越來越高了。 隨著社會(huì)科技進(jìn)步， 單一的車床已逐漸演化出了銑床、刨床、磨床、 鉆床 等等，這些主要機(jī)床已經(jīng) 基本定型，這樣就為 20 世紀(jì)前期的精密機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械化和半自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。 關(guān)鍵詞 ： 三菱 PLC， Z3040，搖臂鉆床 ， 電控系統(tǒng)，改造 I 目 錄 1 緒論 .............................................................. 1 2 三菱 FX1N 系列 PLC概述 ............................................. 2 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 .............................................. 2 PLC 的用途及特點(diǎn) .............................................. 2 PLC 的用途 ................................................. 2 PLC 的特點(diǎn) ................................................. 4 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ...................................... 5 PLC 的基本結(jié)構(gòu) ............................................. 5 PLC 的工作原理 ........................................... 10 PLC 的主要指標(biāo)性能 ........................................... 11 三菱 FX1N 系列 PLC 的基本指令 .................................. 12 3 Z3040 搖臂鉆床機(jī)床的電控系統(tǒng)分析 ................................. 14 Z3040 搖臂鉆床機(jī)床結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況 ............................. 14 Z3040 搖臂鉆床的電力拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求 ....................... 15 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制原理圖 ............................... 15 主電路分析 ................................................... 16 控制電路分析 ................................................. 16 搖臂上升 ................................................. 16 搖臂下降 ................................................. 17 立柱與主軸箱的夾緊與松開 ................................. 17 互鎖與 保護(hù)環(huán)節(jié) ........................................... 17 指示燈電路分析 ........................................... 18 Z3040 搖臂鉆床的電控系統(tǒng)特點(diǎn) ................................. 18 4 Z3040 搖臂鉆床電控系統(tǒng) 的 PLC 改造 ................................. 19 Z3040 搖臂鉆床的 PLC 控制要求 ................................. 19 PLC 的選擇 ................................................... 19 I/O 地址分配表 ............................................... 21 I/O 接線圖 ................................................... 22 II 控制流程圖 ................................................... 23 主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的流程圖 ..................................... 23 搖臂上升流程圖 ........................................... 24 搖臂下降流程圖 ........................................... 25 立柱與主軸箱 PLC 控制流程圖 ............................... 26 PLC 控制梯形圖 ............................................... 27 系統(tǒng)仿真調(diào)試 ................................................. 28 搖臂上升程序仿真圖 ....................................... 28 搖臂下降程序仿真圖 ....................................... 29 主軸箱與立柱松開程序仿真圖 ............................... 30 主軸箱與立柱夾緊程序仿真圖 ............................... 31 PLC 改造前后的性能測試 ....................................... 32 5 結(jié)論 ............................................................. 34 參考文獻(xiàn) ........................................................... 35 致謝 ............................................................... 36 附錄 A 基于三菱 PLC 的 Z3040 搖臂鉆床電控系統(tǒng)原理圖 .................. 37 附錄 B Z3040 搖臂鉆床 PLC 電控系統(tǒng)語句表程序 ......................... 38 1 1 緒論 19 世紀(jì)，由于紡織、動(dòng)力、交通運(yùn)輸機(jī)械和軍火生產(chǎn)的推動(dòng)，各種類型的機(jī)床相繼出現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)簡單 ,價(jià)格便宜 ,易于掌握，在一定范圍內(nèi)滿足 控制 要求。這十大條 件中比較主要的是：編程方便，可現(xiàn)場修改程序； 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制盤；數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；成本可與繼電器控制盤競爭；擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最少。由于這些特點(diǎn)， PLC 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的使用非常廣泛。 用脈沖控制可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)模式，可以連接 碼盤進(jìn)行位置檢測 ，且在 PLC 運(yùn)行中也可以讀出、修改，使用方便 （ 4） 步進(jìn)順序控制 步進(jìn)順序控制是 plc 最基本的控制方式。通常所說的 SCADA 系統(tǒng)，現(xiàn)場端 和遠(yuǎn)程端也可以采用 PLC 作現(xiàn)場機(jī)。因此它在工業(yè)控制中的地位越來越高，占有極其重要的地位，最重要的原因是它具有如下獨(dú)特的特點(diǎn)： （ 1） 可靠性高 PLC 是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過程中采取了多層次抗干擾、精選元件的措施，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作，運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性較高。 （ 6） 安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小 PLC 控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器控制系統(tǒng)少得多，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 口相連。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是 PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是 PLC 與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際 控制系統(tǒng)方便使用，所以 PLC 采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器 6 （ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM/ROM）、輸入輸出接口（ I/O）電路、通信接口及電源組成。 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(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 ； 存放 用戶程序（用戶程序存和數(shù)據(jù)） 的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器 ，所以又分為用戶存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分 。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。 b)系統(tǒng)軟 元件 存儲(chǔ)區(qū) 除了 I/O映象寄存區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC內(nèi)部各類軟 元件 （邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。 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。 （ 5） 電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。微機(jī)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。 （ 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(yùn)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。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個(gè)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。 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(qiáng)。 Z3040搖臂鉆床