【文章內(nèi)容簡介】 能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 員會（ IEC）對 PLC 的定義是 ：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。他采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工作控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì) [5]。 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(diǎn)。 PLC 的內(nèi)部繼電器可代替所有用于邏輯控制的中間繼電器，噪音低、使用設(shè)備壽命長、體積小，這是 PLC 的最大特點(diǎn)之一。因此 PLC 在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的未來，是無法取代的。 西門子 S7200 基本介紹 根據(jù)實(shí)際情況，在銑床的電氣改造過程中，保留原有的機(jī)械操作不變，將原來繼電器控制的線路用 PLC 控制系統(tǒng)取代，本文采用西門子公司的 S7200 作為控制器。 西門子公司 SIMATIC S7200 系列，從形狀說，屬于小型 PLC，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。 S7200 系列 PLC 有 CPU21X 和 CPU22X 兩代產(chǎn)品，是典型的整體式 PLC，輸入 /輸出模塊、 CPU 模塊、電源模塊均裝在一個(gè)機(jī)殼里。 當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)展時(shí)，則選用需要的擴(kuò)展模塊與基本單元連接。最大可以擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O或 35 路模擬量 I/O,最多有 30 多 KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 其輸入回路為直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和晶體管兩種類型，需提供 24V 直流給外部元件， 14 點(diǎn)輸入， 10 點(diǎn)輸出。 由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。 啊 15 S7200 系列 PLC 的 指令豐富，功能強(qiáng)，易 于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器，高速輸出、 PID 控制器、 RS485 通信編程接口、 PPI 通信協(xié)議、 MPI 通信協(xié)議和自由端口模式通信功能 。 數(shù)據(jù)存儲區(qū)按存儲器數(shù)據(jù)的長短可分為字節(jié)存儲器、字存儲器和雙字存儲器三類。字節(jié)存儲器有 7 個(gè)，它們分別是輸入映像寄存器 I、輸出映像寄存器 Q、變量存儲器 V、內(nèi)部位存儲器 M、特殊存儲器 SM、順序控制狀態(tài)寄存器 S 和局部變量存儲器 L；字存儲器有 4 個(gè)，它們是定時(shí)器 T、計(jì)數(shù)器 C、模擬量輸入寄存器 AI 和模擬量輸出寄存器 AQ；雙字存儲器有兩個(gè)，它們時(shí)累加器 AC 和高速計(jì)數(shù)器 HC。 S7200 的可靠性高，可以用梯形圖（ LAD）、語句表（即指令表 STL）和功能塊圖（ FBD)三種語言來編程。本文將采用梯形圖來對萬能銑床的控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。梯形圖程序指令的基本邏輯元素是觸點(diǎn)、線圈、功能框和地址符。觸點(diǎn)有動合、動斷等類型，用于代表輸入控制信息，當(dāng)一個(gè)動合觸點(diǎn)閉合時(shí)，能流可從此觸點(diǎn)流過；線圈代表輸出，當(dāng)線圈有能流流過時(shí)，輸出便被接通；功能框代表一種復(fù)雜的操作，它可以使程序大大地簡化；地址符用于說明觸點(diǎn)、線圈、功能框的操作對象。 S7200 可編程控制器常用指令 S7200 指令強(qiáng)大，按功能劃分， 可分為邏輯指順序控制指令、過程控制指令、數(shù)據(jù)處理指令和特殊功能指令等。下面將簡單介紹幾種常用的 位邏輯指令 [3]。 1. 常閉常開觸點(diǎn) 常開觸點(diǎn)梯形圖如圖 41 所示。常開觸點(diǎn)斷開時(shí)，對應(yīng)的存儲器地址位（ bit） 當(dāng) 0；當(dāng)常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，對應(yīng)的存儲器地址位（ bit） 為 1。 常閉觸點(diǎn)梯形圖如圖 42 所示。常閉觸點(diǎn)斷開時(shí)，對應(yīng)的存儲器地址位（ bit） 當(dāng) 1；當(dāng)常閉觸點(diǎn)閉合時(shí)，對應(yīng)的存儲器地址位（ bit） 為 0。 圖 41 常開觸點(diǎn) 圖 42常閉觸點(diǎn) bit bit 啊 16 2. 輸出指令 輸出指令梯形圖如圖 43 所示。當(dāng) 執(zhí)行輸出指令時(shí)，新值被寫入存儲器的指定地址位（ bit） ，在每次掃描周期的最后， CPU 才以批處理的方式將輸出映像寄存器中的內(nèi)容傳送到輸出點(diǎn)，接通輸出。 3．定時(shí)器指令（接通延時(shí)定時(shí)器 TON） 接通延時(shí)定時(shí)器梯形圖如圖 為定時(shí)器使能輸入端； PT 為定時(shí)器的預(yù)設(shè)值端；梯形圖方框的 **為定時(shí)器的分辨率。每個(gè)定時(shí)器均有一個(gè) 16 位（ bit）當(dāng)前值寄存器及一個(gè)（ bit）的狀態(tài)位。當(dāng)使能輸入端接通時(shí)，接通延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)， 該定時(shí)器的狀態(tài)位被置 1（即觸點(diǎn)動作，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開），當(dāng)定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，一直計(jì)到最大值 32767，并保持狀態(tài)位，直到使能輸入端斷開，清除接通延時(shí)定時(shí)器的當(dāng)前值定時(shí)器才復(fù)位。 圖 43輸出指令 bit T IN TON PT ** 圖 44 接通延時(shí)定時(shí)器梯形圖 啊 17 第 5 章 X62W 萬能銑床電氣控制 PLC 改造分析 X62W 萬能銑床是對工件進(jìn)行特定加工的一種高效率、自動化的專用加工設(shè)備。原有的控制電路為繼電器、接觸器控制，其觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜，使用多年后，故障率高、維修量大、維護(hù)不便、可靠性差、生產(chǎn)率低，并且不適應(yīng)目前小批量、多品 種、復(fù)雜零件的加工，為了充分利用機(jī)床，就需要對機(jī)床進(jìn)行機(jī)電一體化改造。 對電氣原理圖的改造 由于 萬能銑床電氣 控制線路中有許多需手動控制。為使萬能銑床能夠更好的自動化控制，這里我對一些控制進(jìn)行了改造。 控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器 TC 的輸出及整流器 VC 的輸出部分去掉。 用可編程控制器改造后的 PLC 接線如圖 51 所示。 對主軸電動機(jī)控制改造 為了保證各種聯(lián)鎖功能，將 SQ1～ SQ6， SB1～ SB6 按圖示分別接入 PLC 的輸入端。 由于主 軸電動機(jī)的正銑和反銑是需手動轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)換開關(guān) SA5 來選擇，現(xiàn) 將 轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5 進(jìn)行改造，將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA5 去掉，在繼電器 KM3 觸點(diǎn)處并聯(lián)另一繼電器觸點(diǎn) KM7，使其實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的控制， 當(dāng)繼電器 KM3 觸點(diǎn)閉合時(shí)為正轉(zhuǎn)，繼電器 KM7 觸點(diǎn)閉合時(shí)為反轉(zhuǎn)。 如圖 51。 原控制電路中，需轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)換開關(guān) SA3 使其接通 ,才能使繼電器 KM1 上電，操作不方便?，F(xiàn) 將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA3 換成 雙金屬片式 溫度繼電器 KH（當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，使雙金屬片接觸，常開觸點(diǎn)閉合，從而使 KM1 繼電器上電觸點(diǎn)閉合，冷卻泵運(yùn)轉(zhuǎn)） ，使其安裝在 電動機(jī)表 面以便測量溫度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合，使 KM1 上電， KM1 常開觸點(diǎn)閉合，使 M3 冷卻泵接通電源轉(zhuǎn)動。 啊 18 對進(jìn)給電動機(jī)控制改造 圓工作臺的手動手柄使控制起來十分不方便，并且操作笨重，經(jīng)過改造后將圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 和 SA3 與 SA2 分別用一對常開和常閉觸頭接入端子， SA1 和 SA3 為常閉觸頭， SA2 為常開觸頭，當(dāng)觸點(diǎn)不動作時(shí)為普通工作臺在運(yùn)作，當(dāng)觸點(diǎn)動作后（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開）為圓工作臺運(yùn)作。 圖 51 主軸電動機(jī)控 制原理改造圖 SQ72 SB4 SB3 KM3 SB1 SB2 SB7 SB8 KM3 KH KM7 KM3 KM3 KM7 FR1 KM2 FR3 KM1 FR3 TC 127V M1 3~ FR1 KV KM7 KM3 KM2 R R L1 L2 L3 FU1 SA 啊 19 PLC 的輸入、輸出地址分配 PLC 的輸入、輸出地址分配表 5 52 所示。如表可知，在原有基礎(chǔ)上添加了主軸反轉(zhuǎn)自動按鈕 SB7 和 SB8,控制冷卻泵的溫度繼電器常開觸點(diǎn) KH。 表 61 輸入端口分配 輸入信號 端口 主軸 正轉(zhuǎn)啟動 SB SB2 主軸 停止 SB SB4 工作臺快 移 SB SB6 主軸反轉(zhuǎn)啟動 SB SB8 工作臺右進(jìn)給 SQ1 工作臺左進(jìn)給 SQ2 工作臺前、 下 進(jìn)給 SQ3 工作臺后、上進(jìn)給 SQ4 進(jìn)給變速瞬動 SQ6 主軸變速瞬動 SQ7 速度繼電器正向觸點(diǎn) KV1 速度繼電器反向觸點(diǎn) KV2 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 SA13 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) SA12 溫度繼電器常開觸點(diǎn) KH 表 52 輸出端口分配 輸出信號 端口 液壓電動機(jī)接觸器 KM1 主軸電動機(jī)制動接觸器 KM2 主軸電動機(jī) 正轉(zhuǎn) 起動接觸器 KM3 進(jìn)給電動機(jī) 正轉(zhuǎn) KM4 進(jìn)給電動機(jī)反轉(zhuǎn) KM5 主軸電動機(jī)反轉(zhuǎn)起動接觸器 KM6 快速進(jìn)給電磁鐵 啊 20 PLC接線圖的設(shè)計(jì) 根據(jù) PLC 的輸入輸出點(diǎn)的分配表可畫出 PLC 的輸入輸出接線圖 ， 如圖 52 所示： 圖 52 輸入輸出接線圖 梯形圖 的設(shè)計(jì)與分 析 根據(jù) X62W 型萬能銑床的控制原理， 并經(jīng)過改造后，可畫出 萬能銑床 PLC 控制梯形圖 。 如圖 53 所示。 n nnnnnn n COM KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KH KM3 KM2 KM7 KM5 KM4 KM2 KM3 PLC S7200 冷卻泵 制動 正起動 正 反 快速 反起動 N L COM L N SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ6 SQ7 KV1 KV2 SA11 SA13 SA12 SB7 SB8 KH 啊 21 網(wǎng)絡(luò) 2 網(wǎng)絡(luò) 1 網(wǎng)絡(luò) 3 網(wǎng)絡(luò) 5 網(wǎng)絡(luò) 6 網(wǎng)絡(luò) 4 網(wǎng)絡(luò) 7 T33 啊 22 網(wǎng)絡(luò) 9 網(wǎng)絡(luò) 13 T35 網(wǎng)絡(luò) 10 T34 IN TON PT 10ms T35 IN TON PT 10ms 網(wǎng)絡(luò) 12 網(wǎng)絡(luò) 11 T34 網(wǎng)絡(luò) 14 T33 I N T O N P T