【正文】 PLC 的軟件系統(tǒng) PLC 的軟件系統(tǒng)有系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序組成。 內(nèi)部電路1 L +0 . 2D C 2 4 V負(fù) 載P L C 圖 56 場(chǎng)效應(yīng)管輸出電路 S7200 的數(shù)字量 擴(kuò)展模塊中海油一種用雙向晶體管作為輸出元件的 AC230V 的輸出模塊。濾波電路延遲時(shí)間典型值為 1020ms（信號(hào)上升沿）和 2050ms(信號(hào)下降沿 )，輸入電流為數(shù)毫安。 5) 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與計(jì)算機(jī)之間以及 PLC 與其智能設(shè)備之間的通信，如與變頻器的通信。 可編程控制器的分類(lèi) 1） 小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù) 一般在 128 點(diǎn)一下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量 I/O 外，還可以連接模擬量 I/O 以及其他各種特殊功能模塊。隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)繼電器電器控制系統(tǒng)難以滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，因 此，迫切需要一種新的更先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。 PLC 是以 微處理器為基礎(chǔ)， 中和 了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過(guò)程，面向用戶(hù)的 “ 自然語(yǔ)言 ” 編程，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。當(dāng)橫梁下降到要求高度時(shí)，松開(kāi)橫梁下降起動(dòng)按鈕 SB7，橫梁停止下降。 ○ 1 橫梁上升控制。 直流發(fā)電拖動(dòng)系統(tǒng)組成 直流發(fā)電拖動(dòng)系統(tǒng)電路原理圖如圖 41，它包括電機(jī)放大機(jī) AG，直流發(fā)電機(jī) G，直流電動(dòng)機(jī) M 和勵(lì)磁發(fā)電機(jī) GE。工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次后，刀架自動(dòng)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 進(jìn)給。 龍門(mén)刨床在加工時(shí)，床身水平導(dǎo)軌上的工作臺(tái)帶動(dòng)工件作直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3 B20xxA 型 龍門(mén)刨床 B20xxA 型龍門(mén)刨床的基本結(jié)構(gòu) B20xxA 型龍門(mén)刨床主要由 7 部分組成，如圖 21 所示，其中床身為箱體型零件，其上有 V 形導(dǎo)軌。 龍門(mén)刨床是機(jī)床的一種，它是制造重型設(shè)備，如汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、礦山設(shè)備等 必 不缺少的工作母機(jī)，是現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中的主要生產(chǎn)機(jī)械之一，主要用來(lái)加工各種平面、斜面、槽，更適合于加工大型而狹長(zhǎng)型的機(jī)械零件，如機(jī)床床身、導(dǎo)軌、箱體、 立柱等，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 其應(yīng)用非常廣泛，具有多種控制要求。 龍門(mén)刨床如控制和使用得當(dāng)，不僅能提高效率，節(jié)約成本，還可大大延長(zhǎng)使用壽命。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 性和可擴(kuò)展性受到很大的限制。 PLC（可編程控制器）是以微機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)控制裝置。學(xué)習(xí)，掌握和應(yīng)用 PLC 技術(shù)隊(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平和上產(chǎn)效率具有十分重要的意義。而 PLC 的用戶(hù)程序是按一定的順序循環(huán)之行的，所以各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繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描的順序，這種工作方式成為串行工作方式。 機(jī)床主要包括金屬切削機(jī)床，主要用于對(duì)金屬進(jìn)行切削加工；木工機(jī)床，用于對(duì)木材進(jìn)行加工；特種加工機(jī)床，用物理、化學(xué)等方法對(duì)工件進(jìn)行特種加工，鍛壓機(jī)械。我國(guó)的第一臺(tái)龍門(mén)刨床于1953 年 4 月在濟(jì)南第二機(jī)床廠問(wèn)世。 B20xxA 型龍門(mén)刨床的工作過(guò)程 B20xxA 型龍門(mén)刨床的工作臺(tái)是往返交替循環(huán)作直線運(yùn)動(dòng)的，工件規(guī)定在工作臺(tái)上與道具做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。橫梁還可沿立柱導(dǎo)軌升降至一定位置，以根據(jù)工件的高度調(diào)整刀具的位置。若切削速度與沖擊為刀具所能承受時(shí)，利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，可以取消慢速切入。 勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的主要作用是由交流電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)，發(fā)出直流電壓， 向 直流電動(dòng)機(jī) M的勵(lì)磁繞組供給勵(lì)磁電源。當(dāng)橫梁上升到要求高度時(shí)，松開(kāi)橫梁上升起動(dòng)按鈕 SB6，接觸器 KM10 線圈失電釋放，橫梁停止上升。 當(dāng)需要工作臺(tái)步進(jìn)時(shí)，按下 62 區(qū)中的工作臺(tái)步進(jìn)起動(dòng)按鈕 SB8，工作臺(tái)步進(jìn)；松開(kāi)按鈕 SB8 工作臺(tái) 迅速制動(dòng)停止。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。它完全不需要一般計(jì)算機(jī)所要求的環(huán)境。 3） 大型 PLC 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的稱(chēng)為大型 PLC。如圖 52 所示為一個(gè)完整的系統(tǒng)組成。顯然，可以改變圖 64 中的輸入回路的電源極性。 電源 PLC 的工作電源一般為單相交流電源，也有用直流 24V 供電的。 2） 用戶(hù)程序 根據(jù)系統(tǒng)配置和控制要求編輯用戶(hù)程序，是 PLC 應(yīng)用于工業(yè)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 編程器等相關(guān)設(shè)備 這些設(shè)備是為了充分利控制系統(tǒng)的相關(guān)硬件和軟件資源，而設(shè)計(jì)出來(lái)的輔助工具。 圖 55 是繼電器輸出電路，繼電器同時(shí)起隔離和功率放大的作用，每一路只給用戶(hù)提供一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)。為保證 PLC 能可靠工作，在 PLC 的接口單元上采取了光電隔離和濾波 把 PLC 和外部電路隔開(kāi)，提高其抗干擾能力。其應(yīng)用范圍大致可歸納為以下幾個(gè)方面： 1) 開(kāi)關(guān)量邏輯控制 單臺(tái)設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線。 （ 5）相對(duì)于繼電器邏輯控制而言， PC 可節(jié)省大量繼電器，故降低了成本且提高了可靠性，而且用程序來(lái)執(zhí)行控制功能，使其靈活易于 修改。 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 5 可編程控制器 PLC 的組成及原理 可編程控制器 PLC 的概述 認(rèn)識(shí)可編程控制器 可編程控制器（ Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ○ 2 橫梁下降控制。 當(dāng)需要主拖 動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī) G 和勵(lì)磁發(fā)電機(jī) GE 工作時(shí)，按下 33 區(qū)中主拖動(dòng)交流電動(dòng)機(jī) M1 的啟動(dòng)按鈕 SB2， 33 區(qū)中的接觸器 KM1 線圈、 35 區(qū)中的時(shí)間繼電器 KT2 線圈、 36 區(qū)中的接觸器 KMY 先去通電吸合，主拖動(dòng)交流電動(dòng)機(jī) M1 的定子繞組接成 Y 接法降壓起動(dòng)，被拖動(dòng)的直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī) GE 利用剩磁開(kāi)始發(fā)電。 6)系統(tǒng)的 機(jī)械特性要有一定的硬度，以避免因?yàn)榍邢髫?fù)荷發(fā)生變化時(shí)引起的工作 速度有較 大的波動(dòng)，以至于影響加工工件表面的質(zhì)量，同時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械特性應(yīng)具有以下 特性 ： 當(dāng)負(fù)荷過(guò)大時(shí)，能使拖動(dòng)工作臺(tái)的直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，直至停止，從而達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)及機(jī)械裝置的目的。 B20xxA型龍門(mén)刨床對(duì)電氣控制系統(tǒng)的 要求綜合起來(lái)有以下幾個(gè)方面 : 1） 要求有寬廣的調(diào)速范圍。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 t2 段為刨削段，刨臺(tái)加速至正常的刨削速度。 如今 PLC 技術(shù)的發(fā)展和成熟，用 PLC 設(shè)計(jì)刨床的電氣控制系統(tǒng)是行之有效的方法。 龍門(mén)刨床的概念 刨床是用刨刀對(duì)加工工件的平面、溝槽或成形表面進(jìn)行刨削 的機(jī)床。而 PLC大量的開(kāi)關(guān)工作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高。龍門(mén)刨床是工廠的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，是制造重型機(jī)械不可缺少的工作母機(jī)，電氣設(shè)備較為復(fù)雜，生產(chǎn)工藝對(duì)刨床電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。 本科畢業(yè)論文 機(jī)床控制系統(tǒng)改造 THE RECONSTRUCTION OF MACHINE TOOL CONTROL SYSTEM 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 084 班 學(xué)生姓名： 陳孟文 指導(dǎo)教師： 金林高級(jí)工程師 年 月 日 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 機(jī)床控制系統(tǒng)改造 摘要 龍門(mén)刨床是機(jī)械工業(yè)的主要工作母機(jī)之 一，在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的位置。 課題的提出 本文以龍門(mén)刨床的電氣控制系統(tǒng)為研究對(duì)象。 5） 從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命 短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。專(zhuān)用機(jī)床中有一種以標(biāo)準(zhǔn)的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量按工件特定形狀或加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，稱(chēng)為組合機(jī)床。但變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于龍門(mén)刨床的缺點(diǎn)是低速開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)機(jī)械特性較軟，對(duì)維護(hù)人員的水平要求較高。 t2 t3 t4 t5高速空車(chē)返回后退減速tv低速切入 前進(jìn)加工 低速切出t1 圖 31 龍門(mén)刨床工作臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行圖 圖中： t1 段表示刨臺(tái)起動(dòng)，刨臺(tái)切入工件的階段，為了減小刨臺(tái)剛切入工件的瞬間，刀具所受的沖擊及防止工件被崩壞，此階段速度較低。對(duì)于刀架的移動(dòng)、進(jìn)刀、退刀、抬刀、橫梁放松與夾緊、橫梁上升與下降、工作臺(tái)步進(jìn)，步退等各種動(dòng)作，都有電動(dòng)機(jī)和各種控制器配合實(shí)現(xiàn)。而且停車(chē)要迅速，越位不能超過(guò)允許值。其中 33 區(qū)中的按鈕 SB2 為交流電動(dòng)機(jī) M1 的起動(dòng)按鈕，按鈕 SB1 為交流電動(dòng)機(jī) M1 的停止按鈕。電流繼電器 KA2 吸合動(dòng)作，接觸器 KM12 失電釋放，使橫梁放松、夾緊電動(dòng)機(jī) M9 停止正轉(zhuǎn)，完成橫梁上升控制過(guò)程。在每次進(jìn)刀完成后，讓拖動(dòng)刀架的電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，是撥叉盤(pán)復(fù)位，以便為第二次自動(dòng)進(jìn)刀作準(zhǔn) 備。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制提別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。 （ 4）由于 PC 采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器技術(shù)，故可將其設(shè)計(jì) 的 緊湊、堅(jiān)固、小體積，再加上它的可靠性， PC 易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。目前， PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行業(yè)。 輸入、輸出模塊 它是 PLC 與現(xiàn)場(chǎng) I/O 設(shè)備之間的聯(lián)系橋梁。輸出電流的典型值為 ，允許輸出電流額定值與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。 PLC 擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè) CPU，僅對(duì) I/O 通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。PLC 編程語(yǔ)言多種多樣，最常用編程語(yǔ)言有梯形圖、指令表、邏輯符號(hào)圖、順序功能圖、高級(jí)語(yǔ)言。 PLC 對(duì)電源的穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值 +15%~15%的范圍波動(dòng)。 交流輸入方 式適合在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 編 程 工 具 C P U 主 機(jī) 擴(kuò) 展 模 塊 人 機(jī) 界 面 通 信 設(shè) 備 功 能 模 塊 圖 52 PLC 系統(tǒng)組 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) PLC 硬件簡(jiǎn)化框圖入如圖 53 所示，各組成部分功能如下 : 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 特種功能 單元 P L C 輸入單元 C P U 電源 存儲(chǔ)器 擴(kuò)展接口 通信接口 輸出單元 系統(tǒng)程序存儲(chǔ) 用戶(hù)程序存儲(chǔ) 打印機(jī) 編程器 指示燈 擴(kuò)展單元 接觸器線圖 行程開(kāi)關(guān) 按鈕 圖 53 PLC 的結(jié)構(gòu) 中央處理器 CPU 是 PLC 的總指揮，主要完成以下幾個(gè)功能。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)、具有極強(qiáng)的自診斷功能。因?yàn)樗捎昧撕芏嘤布胧ㄆ帘?、濾波、隔離等）和軟件措施（故障的檢測(cè)與處理、信息的保護(hù)與恢復(fù)等），以提高可靠性，適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的要求 。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)， 其 硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置， 其 軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。 當(dāng)需要工作臺(tái)步退時(shí)，按下 68 區(qū)中的工作臺(tái)步退起動(dòng)按鈕 SB12，工作臺(tái)不會(huì)；松開(kāi)按鈕 SB12，工作臺(tái)也可迅速制動(dòng)停止。繼而接觸器 KM12閉合，交流電動(dòng)機(jī) M9 正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使橫梁夾緊。直流電動(dòng)機(jī) M 的主要作用是拖動(dòng)刨床往返交替做直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行切削加工。在工作臺(tái)前進(jìn)和返回形成末尾，工作臺(tái)能自動(dòng)調(diào)速，以保證刀具慢速離開(kāi)工件，防止工件邊緣剝裂，同時(shí)可減小工作臺(tái)反向的沖擊和對(duì)電動(dòng)機(jī)和其他機(jī)械的沖擊。 B20xxA 型龍門(mén)刨床加工工藝的特點(diǎn) 龍門(mén)刨床主要用來(lái)加工大型工件的各種平面、斜面、槽，特別適宜于加工大型的、狹長(zhǎng)的機(jī)械零件，但加工精度要求不高， 是 機(jī)械加工制造業(yè)中廣泛使用的大型工件加工設(shè)備。工作臺(tái)在工作行程是進(jìn)行切削加工，工作臺(tái)返回時(shí)，刀具自動(dòng)抬起，不進(jìn)行切削加工。 20 世紀(jì) 60 年代，龍門(mén)刨床廣泛采用 AGM 調(diào)速系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)在國(guó)有大中型企業(yè)仍占有相當(dāng)大的比重， AGM 主要通過(guò)交換放大機(jī)控制直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁電壓控制直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，從而控制直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，以達(dá)到控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，但是 AGM 龍門(mén)刨床的電氣系統(tǒng)占地面積大、噪音大、耗電量大、效率低，由 于采用的是繼電器邏輯控制系統(tǒng)，其故障率高、可靠性差、檢修難度大等不足。狹義的機(jī)床 僅指使用最廣泛、數(shù)量最多的金屬切削機(jī)床。 3） 從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。 關(guān)鍵字：龍門(mén)刨床控制 ， PLC 控制 ， 電 器控制 ， 直流調(diào)速