【文章內(nèi)容簡介】 11 圖 選用 控制變壓器提供交流電源。 工業(yè)用電為三相 380V/50HZ，然后對于控制電路的電壓為 220V、 24V、6V，其中 220V為控制電路及自鎖回路的電壓， AC24V為機床照明燈的電壓， 6V 為指示燈的電壓。 二、直流電源 ?? 選用開關(guān)電源，得到了我們所需要的電壓電流要求 ，使得整個控制電路進一步簡化。 第三節(jié) 操作面板的設(shè)計 根據(jù)對工藝過程以及輸出輸入信號的分析，確定操作面板的按鈕、旋鈕、指示燈 指示燈：電源指示燈，原位指示燈，自動指示燈，半自動指示燈，全自動指示燈； 旋鈕： 2工位選擇旋鈕， 3工位選擇旋鈕， 4工 位選擇旋鈕， 5工位選擇旋鈕， 6工位選擇旋鈕，狀態(tài)選擇旋鈕，橫向進給選擇旋鈕； 按鈕：冷卻，潤滑，前進，后退，抬起，主軸點動，夾緊，松開，暫停，啟動，急停 等 ； 操作面板圖的要求就是要緊湊，整體的美觀 圖 12 圖 第四章 PLC 的選型與 連接設(shè)計 第一節(jié) PLC的發(fā)展和特點 早期的 PLC主要是繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品，硬件上接近計算機。軟件上，采用了繼電器控制線路的方式，即梯形圖，它作為 PLC的特有編程語言沿用至 今。中期的 PLC:2 0世紀 70年代出現(xiàn)的微處理器被應用于 PLC,使其功能增強，速度快。硬件方面，除了有原來的開關(guān)模塊，又增加了模擬量模塊、遠程 1/O模塊，擴大了存儲器容量。軟件方面，增加了數(shù)據(jù)處理、傳送、自診斷等功能，系統(tǒng)可靠性得到了提高。 現(xiàn)在計算機技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，使得電氣控制元器件和控制系統(tǒng)有了極大的改觀，繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯可由邏輯函數(shù)表達式描述，該邏輯函數(shù)表達式描述的控制邏輯也可用軟件程序來實現(xiàn)，可編程控制器運行軟件程序，即可完成繼電器控制系統(tǒng)軟件邏輯的控制功能。采用計算機技術(shù)的可編程程序控制器（ PLC），不僅解決了分立元器件故障率的問題，也解決了固定控制邏輯的問題，同時，為與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)和遠程控制提供了可能性。兩類系統(tǒng)之間的關(guān)系通過邏輯函數(shù)聯(lián)系起來，兩者均能完成相同 13 要求的控制功能。 對于本自動系統(tǒng)，主要是開關(guān)量 I/0 輸出輸入信號，可選用 PLC，單片機和接觸器 — 繼電器系統(tǒng)。 1．可編程序控制器（ PLC）具有如下特點： （ 1）具有很高的工作可靠性和抗干擾能力； （ 2）控制程序可變，具有很好的柔性 （ 3）編程簡單，控制功能豐富，使用方便 （ 4）擴充方便民族和靈活，可構(gòu)成各類控制系統(tǒng) （ 5）可將運行數(shù)據(jù)直接送入管理計算機，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行 （ 6）設(shè)備體積小巧，維護方便，插件更換靈活 這些特點使得可編程序控制器（ PLC）在設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中廣泛應用。 2．單片機的特點： （ 1）小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化 它能方便地組裝成各種智能式測試設(shè)備及各種智能儀器儀表 （ 2）可靠性高 ，適應的穩(wěn)定范圍寬 單片機芯片本身是按工業(yè)測試環(huán)境要求設(shè)計的，能適應各種惡劣的環(huán)境 （ 3）易擴展，控制功能強 很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。指令系統(tǒng)中有豐富的邏輯控制功能指令 （ 4）便于實現(xiàn)多機和分布式控制 可以方便 地組成多機和分布式計算機控制系統(tǒng) 3．繼電器 — 接觸器系統(tǒng)的特點： （ 1） 易擴展，控制能力強 （ 2） 可靠性高 （ 3） 體積大成本高 在本課題設(shè)計自動控制中，單片機、繼電接觸器和 PLC 都可以作為控制系統(tǒng)使用。下面是系統(tǒng)的選擇，PLC 與單片機相比，具有很高的工作可靠性和抗干擾能力，尤其在機械行業(yè)惡劣的環(huán)境下， PLC 能夠適應環(huán)境，不容易被電磁以及其他原因影響； PLC 與繼電接觸器相比，體積小，成本低，容易實現(xiàn)機電一體化和機電光一體化。 PLC 因其具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、開發(fā)使用方便、易于擴展 14 等優(yōu)點，在當今及以后工業(yè)控 制領(lǐng)域都占有最重要的一席，是工業(yè)控制的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備。特別是在機械控制自動化和過程控制自動化兩大領(lǐng)域里，小到單機，大掃大規(guī)模自動生產(chǎn)線、集散控制系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)集中控制，一般都能用 PLC 作為電氣控制裝置，尤其是在復雜的多功能機床、超大規(guī)模自動生產(chǎn)線、集散控制系統(tǒng)中更能體現(xiàn)出 PLC 無與倫比的優(yōu)勢，因此本課題采用的是 PLC 的自動化控制。 第二節(jié) PLC 的結(jié)構(gòu)和工作原理 在通過基本的學習后，掌握了電氣控制電路的組成以及各種基本控制電路在具體的電氣控制系統(tǒng)中的應用，同時掌握了分析電氣控制電路的方法；另一方 面通過了解一些具有代表性的典型機械設(shè)備電氣控制系統(tǒng)及其工作原理。 1． PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 作為一種工業(yè)控制裝置，其組成主要由中央處理單元 CPU、存儲器、輸入輸出單元 (FO單元 )、電源、外部接口和各種功能模塊組成。 CPU是 PLC的運算、控制中心，主要是接收和存儲輸入的程序和數(shù)據(jù) 。檢查、 校驗用戶程序 。接收和存儲現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信息 。診斷電源、 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤 。讀取用戶程序進行解釋和執(zhí)行并將結(jié)果送輸出端等。存儲器是 PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運行數(shù)據(jù)的單元。陽單元是 PLC 與工業(yè) 控制現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件。在輸入輸出單元中配有電平變換、光電隔離和阻容濾波等電路，具有較好的抗干擾性。圖 PLC 典型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 2． PLC 的工作原理 PLC一 般采用循環(huán)掃描的工作方式。下面以 OMRON公司的 CPMIA為例，介紹 PLC的工作流程。 PLC上 后，執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務，周而復始地掃描并執(zhí)行用戶程序。完成一次掃描所用的時間稱為掃描周期。一次循環(huán)過程可歸納為五個階段，循環(huán)掃描過程為 :公共處理，執(zhí)行用戶程序，掃描周期計算，輸入 /輸出刷新，外設(shè)端口服務。可編程控制器 在確定了工作任務，裝入專用程序后就成為一種專用機，它采用循環(huán)掃 15 描的工作方式，系統(tǒng)工作任務管理以及應用程序執(zhí)行都是按照循環(huán)掃描方式完成的。 圖 PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行 (RUN)狀態(tài)與停止 (STOP)狀態(tài)，其中運行狀態(tài)是執(zhí)行應用程序的狀態(tài)，停止狀態(tài)一般用于程序的編制與修改。在運行狀態(tài)， PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使 PLC的輸出及時地響應隨時可能發(fā)生的輸入信號 .用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直到 PLC停機或是切換到停止工作狀態(tài) .PLC程序執(zhí)行 的過程如圖 。 除了執(zhí)行用戶程序外，在每次循環(huán)過程中， PLC還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可以分為 5個階段，如圖 圖 PLC的掃描過程 PLC的這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入/輸出關(guān)系看，處理過程似乎是同時完成的。內(nèi)部處理階段， PLC要檢查 CPU 模塊的硬件是否輸入處理正常，復位監(jiān)視定時器等 。在通信操作服務階段， PLC 與一些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示程序執(zhí)行內(nèi)容等，當 PLC 處于停 (STOP)狀態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和輸出處理通信操作服務等內(nèi)容 。在PLC處于運行 (RUN)狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作[2l。掃描周期是 PLC的一個很重要的指標，其時間長短取決于掃描速度和用戶程序的長短。對于一個選定的 PLC，合理編制程序是縮短響應時間的關(guān)鍵。 3． PLC工作過程 （ 1） 公共處理 在公共處理階段， CPU 要進行復位監(jiān)視定時器、硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等操 作。若有異常情況，故障顯示燈亮，判斷并顯示故障的性質(zhì)。若屬于一般性故障， 則只報普 ，但不需要停機，可等待處理。如果屬于嚴重故障，則停止 PLC 的運行。