【文章內(nèi)容簡介】 元件工作，這才形成 PLC的實際輸出。 由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構(gòu)成 PLC一個工作周期，由此循環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進行的，所以亦將這兩個階段統(tǒng)稱為 I/O刷新階段。實際上，除了執(zhí)行程序和 I/O刷新外， PLC還要進行各種錯誤檢測（自診斷功能）并與編程工具通 訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務(wù)”，一般在程序執(zhí)行之后進行。綜上述， PLC 11 的掃描工作過程如圖 23所示 : 圖 23 PLC的掃描工作過程 顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每個掃描周期只進行一次 I/O刷新，即每一個掃描周期 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。但是由于其對 I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成影 響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會造成響應(yīng)滯后現(xiàn)象，這個一般 PLC都會采取高速模塊。 總之， PLC采用 循環(huán) 掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設(shè)備的最大特點之一，我們在學(xué)習(xí)和使用 PLC 當(dāng)中都應(yīng)加強注意。 PLC 的 主要指標性能 （ 1） 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。 （ 2） 輸入 /輸出點數(shù) — — I/O點數(shù)即 PLC 面板上輸入、輸出信號用的端子的個數(shù)。 （ 3） 掃描速度 —— 指的是 PLC 執(zhí)行程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指標，一般以執(zhí)行 1K 字所用的時間來衡量掃描速度。 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。即處理能力和控制能力也就越強。 （ 5） 擴展能力 —— I/O 擴展單元進行 I/O 點數(shù)擴展；使用各種功能模塊進行 功能的擴展。 （ 6） 智能單元的數(shù)量 —— 利用智能單元可以完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)的功能。 三菱 FX1N系列 PLC 的基本指令 FX1N系列 PLC的基本指 令 如表 21所示 ： 表 21 FX1N 系列 PLC 的基本指令 助 記 符 功 能 梯形圖符號和操作軟元件 LD 取 常開觸點邏輯運算起始 (常開觸點與左母線連接 ) LDI 取反 常閉觸點邏輯運算起始 (常閉觸點與左母線連接） AND 與 串聯(lián)連接 (常開觸點與其他觸點或觸點組串聯(lián)連接 ) ANI 與非 串聯(lián)連接 (常閉觸點與其他觸點或觸點組串聯(lián)連接 ) OR 或 并聯(lián)連接 (常開觸點與其他觸點或觸點組并聯(lián)連接 ) ORI 或非 并聯(lián)連接 (常 閉觸點與其他觸點或觸點組并聯(lián)連接 ) ANB 電路塊與 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接 (電路塊與其他觸點或觸點組串聯(lián)連接 ) ORB 電路塊或 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接 (電路塊與其他觸點或觸點組并聯(lián)連接 ) OUT 輸出 線圈驅(qū)動 13 SET 置 1 使線圈接通并保持動作 RST 復(fù)零 使線圈斷開 ,消除動作保持 ,寄存器清零 PLS 上升沿 脈沖 上升沿微分輸出 (當(dāng)檢測到輸入脈沖的上升沿時 ,指令的操作元件閉合一個掃描周期 ) PLF 下降沿 脈沖 下降沿微分輸出 (當(dāng)檢測到輸入脈沖的下降沿時 ,指令 的操作元件閉合一個掃描周期 ) MC 主控指令 公共串聯(lián)接點的連接 (將左母線臨時移到一個所需位置 ,產(chǎn)生一臨時左母線 ,形成主控電路塊 ) MCR 主控復(fù)位 公共串聯(lián)接點的消除 (取消臨時左母線 ,將左母線返回到原來的位置 ,結(jié)束主控電路塊 ) MPS 進棧指令 進棧 (將邏輯運算結(jié)果存入棧存儲器 ,存儲器中原來的存儲結(jié)果依次向棧存儲器下層推移 ) MRD 讀棧指令 讀棧 (將存儲器一號單元的內(nèi)容讀出 ,且詹存儲器中的內(nèi)容不發(fā)生變化 ) MPP 出棧指令 出棧 9將存儲器中一 號單元的結(jié)果取出 ,存儲器中其他單元的數(shù)據(jù)依次向上推移 ) NOP 空操作 無動作 END 結(jié)束 輸入輸出處理以及返回到 0步 STL 步進接點 步進接點開始 (將步進接點接到左母線 ) RET 步進結(jié)束 步進接點開始 (使副母線返回到原來的左母線位置 ) 14 3 Z3040 搖臂鉆床機床的電控系統(tǒng)分析 鉆床是一種用途較廣的萬能機床 ,可以用來鉆孔、擴孔、餃孔、 鏜孔、 攻螺紋及刮 平 面等多種形式的加工。鉆床按用途和結(jié)構(gòu)可分為立式鉆床、臺式鉆床、搖臂鉆床、多軸鉆床 、深孔鉆床、臥式鉆床及其它專用鉆床等。搖臂鉆床 屬于立式鉆床， 其 操作方便 、 靈活 ， 適用范圍廣 ， 具有典型性。 Z3040 是中型搖臂鉆床，其型號意義為： Z— 鉆床， 3— 搖臂鉆床， 0— 圓柱形主軸， 40— 最大鉆孔直徑 40mm。 Z3040 搖臂鉆床機床結(jié)構(gòu)和運動情況 搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成 ，如圖 31 所示 。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。 ， 搖臂的一端為套筒 ， 它套在外立柱上 ,借助絲杠的正反轉(zhuǎn)可使搖臂沿外立柱作上下移動 ， 由于該絲杠與外立 柱連為一體 ， 而升降螺母固定在搖臂上 ， 所以搖臂只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個復(fù)合部件 ， 它由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構(gòu)、進給和變速機構(gòu)以及機床的操作機構(gòu)等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上 ， 可以通過手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿搖臂移動 。 圖 31 Z3040搖臂鉆床結(jié)構(gòu)圖 1— 底座； 2— 工作臺； 3— 主軸縱向進給； 4— 主軸旋轉(zhuǎn)主運動； 5— 主軸； 6— 搖臂； 7— 主軸箱沿搖臂徑向運動； 8— 主軸箱； 9— 內(nèi)外立柱； 10— 搖臂回轉(zhuǎn)運動； 11— 搖臂垂直移動 15 鉆削加工時 ， 主軸旋轉(zhuǎn)為主運動 ， 主軸的縱向進 給為進給運動。此時 ,主軸箱由夾緊接置將其緊固在搖臂水平導(dǎo)軌上 ， 外立柱緊固在內(nèi)立柱上 ， 搖臂緊固在外立柱上 ,然后進行鉆削加工 ， 輔助運動有 :搖臂沿外立柱的垂直移動 ， 主軸箱沿搖臂長度方向的水平移動 ， 搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。 Z3040 搖臂鉆床的電力拖動特點及控制要求 （ 1） 搖臂鉆床運動部件較多 ， 為簡化傳動裝置 ， 采用多電動機拖動。 （ 2） 搖臂鉆床為適應(yīng)多種形式的加工 ， 要求主軸及進給有較大的調(diào)速范圍。主軸一般速度下的鉆削加工常為恒功率負載 ， 而低速時主要用于擴孔、餃孔、攻螺紋等加工 ， 這時則為恒轉(zhuǎn)矩負載 。 （ 3） 搖臂鉆床的主運動與進給運動皆為主軸的運動 ， 為此這兩種運動由一臺主軸電動機拖動 ， 分別經(jīng)主軸傳動機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)實現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進給。所以主軸變速機構(gòu)與進給變速機構(gòu)都裝在主軸箱內(nèi) 。 （ 4） 為加工螺紋 ， 主軸要求正、反轉(zhuǎn)。 但 采用機械方法來實現(xiàn) ， 主軸電動機單方向旋轉(zhuǎn)。 （ 5） 搖臂的升降由升降電動機拖動 ， 要求電動機能正、反轉(zhuǎn)。 （ 6） 內(nèi)外立柱的夾緊與放松、主軸箱與搖臂的夾緊與放松可采用手柄機械操作、電氣一機械裝置、電氣一液壓裝置或電氣一液壓一機械裝置等控制方法 來實現(xiàn)。若采用液壓裝置則備有液壓泵電動機，拖動液壓 泵供出壓力油來實現(xiàn)。 （ 7） 搖臂的移動嚴格按照搖臂松開 → 移動 → 搖臂夾緊的程序進行。因此 ,搖臂的夾緊放松與搖臂升降按自動控制進行。 （ 8） 根據(jù)鉆削加工需要 ， 應(yīng) 由 冷卻泵電動機拖動冷卻泵 ， 供出冷卻液進行鉆頭 的冷卻。 （ 9） 具有機床安全照明和信號指示。 （ 10） 具有必要的聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié) 。 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制原理圖 Z3040搖臂鉆床的電氣控制原理圖如圖 32所示： 16 圖 32 Z3040搖臂鉆床的電氣控制原理圖 主電路分析 （ 1） 主軸電動機的控制：主軸電動機啟動 M1為單向旋轉(zhuǎn)，由按鈕 SB1,SB2和接觸器 KM1構(gòu)成主軸電動機單向啟動停止控制電路。主軸電動機啟動后拖動齒輪泵送出壓力油，再操縱主軸操縱手柄，驅(qū)動主軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。 （ 2）搖臂的升降控制：當(dāng)搖臂的升降指令發(fā)出，先使搖臂松開，而后搖臂上升或下降，待搖臂升降到位時，又自行重新夾緊。由于搖臂的松開與夾緊是由夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的，所以搖臂升降控制需與夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合。 （ 3） M2為搖臂升降電動機，由按鈕 SB SB4 點動控制正、反轉(zhuǎn)接觸器 KMKM3實現(xiàn) M2電動機的正、反轉(zhuǎn)拖動搖臂上升或下降。 （ 4） M3 為液壓泵電動機，由正、反轉(zhuǎn) 接觸器 KM KM5 控制，實現(xiàn)電動機正、反轉(zhuǎn)，拖動雙向液壓泵 M3。 （ 5） 送出壓力油，經(jīng)二位六通閥送至搖臂夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與松開。 （ 6） M4為冷卻泵電動機，由于冷卻泵電動機容量?。?），由 SA1開關(guān)控制單向旋轉(zhuǎn)。 控制電路分析 搖臂上升 按下?lián)u臂上升按鈕 SB3，使定時器 KT得電，驅(qū)使線圈 KM4和電磁閥 YV得電，液壓泵電動機 M3正 轉(zhuǎn)，搖臂松開。 17 搖臂松開到位，壓下行程開關(guān) SQ2，驅(qū)使接觸器線圈 KM4失電，液壓泵電動機停轉(zhuǎn)，而同時接觸器線圈 KM2得電，搖臂升降電動機 M2正 轉(zhuǎn)，搖 臂上升。 搖臂上升到位，松開搖臂上升按鈕 SB3，使接觸器線圈 KM2和 KT 線圈 失電，搖臂升降電動機 M3 停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。定時器 KT為斷電延時型，搖臂完全停止后，液壓泵電動機 M3反 轉(zhuǎn)，搖臂夾緊。搖臂夾緊到位，壓下行程開關(guān) SQ3時，使接觸器線圈 KM5失電，液壓泵電動機 M3停轉(zhuǎn) 。 搖臂下降 按下?lián)u臂下降按鈕 SB4，使定時器 KT得電，驅(qū)使線圈 KM4和電磁閥 YV得電，液壓泵電動機 M3正 轉(zhuǎn)，搖臂松開。 搖臂松開到位，壓下行程開關(guān) SQ2，驅(qū)使接觸器線圈 KM4失電，液壓泵電動機停轉(zhuǎn)。而同時接觸器線圈 KM3得電， 搖臂升降電動機 M2反轉(zhuǎn)，搖臂下降。 搖臂下降到位，松開搖臂下降按鈕 SB4，接觸器線圈 KM3和電磁閥 YV失電，搖臂升降電動機 M3 停轉(zhuǎn) ， 搖臂停止下降。 立柱與主軸箱的夾緊與松開 按下立柱與主軸箱松開按鈕 SB5， 使 KM4線圈 得 電 ， 液壓泵電動機 M3正 轉(zhuǎn)，立柱與主軸箱松開 ， SQ4常閉觸頭得電 ， 松開到位，立柱與主軸箱松開指示燈 HL1亮。 按下立柱與主軸箱夾緊按鈕 SB6，使 KM5線圈 得 電 ， 液壓泵電動機 M3反 轉(zhuǎn)，立柱與主軸箱夾緊。夾緊到位時 壓下 SQ4， SQ4 常閉觸頭斷開 ， 燈 HL1 滅， SQ4常開觸頭閉合， 立柱與主 軸箱夾緊指示燈 HL2 亮。 互鎖與保護環(huán)節(jié) SQ1 行程開關(guān)實現(xiàn)搖臂上升和下降的限位保護。 SQ2 行程開關(guān)實現(xiàn)搖臂松開到位，開始升降的聯(lián)鎖。 SQ3 行程開關(guān)實現(xiàn)搖臂完全夾緊，液壓泵電動機 M3 停止運轉(zhuǎn)的聯(lián)鎖。 KT時間繼電器實現(xiàn)升降電動機 M2斷開電源、待停止后再進行夾緊的聯(lián)鎖。 M2電動機正反轉(zhuǎn)具有雙重聯(lián)鎖， M3電動機正反轉(zhuǎn)具有電氣聯(lián)鎖。 SB SB5立柱與主軸箱松開、夾緊按鈕的常閉觸頭串接在電磁閥 YV線圈電路中，實現(xiàn)立柱與主軸箱松開、夾緊操作時，壓力油只進入立柱與主軸箱夾緊油腔而不進入搖臂夾緊油腔的聯(lián)鎖。 熔斷器 FU1— FU2 實現(xiàn)電路的短路保護。熱繼電器 FR FR2 為電動機 M 18 M3的過載保護。 指示燈電路分析 （ 1） HL1 為主軸箱與立柱松開指示燈，燈亮表示已松開 ，手動操作主軸箱沿搖臂移動或推動搖臂回轉(zhuǎn)。 。 （ 2） HL2 為主軸箱與立柱夾緊指示燈 ， 燈亮表示已夾緊，可以進行鉆銷加工。 （ 3） HL3為主軸正轉(zhuǎn)指示燈。 （ 4） EL為照明燈，由控制變壓器 TC供給 24V安全電壓，由開關(guān) SA2控制 。 Z3040 搖臂鉆床的 電控系統(tǒng)特點 （ 1） Z3040型搖臂鉆床是由機、電、液的綜合控制。 （ 2）搖臂的 升降控制與搖臂夾緊放松的控制有嚴格的程序要求，以確保先松開，再移動，移動到位后自動夾緊。所以 M M3 電動機的控制有嚴格的程序要求，這些由電氣控制電路控制，液壓、機械配合來實現(xiàn)。 （ 3） 電路具有完善的保護和聯(lián)鎖，有明顯的信號指示。