【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 I/NO12種機(jī)型。通訊外圍則有RS23RS48USB、Ethernet等界面共14種基板及模塊。Fbs系列PLC主機(jī)部分功能規(guī)格 項(xiàng) 目規(guī) 格控制程序容量20K Words程序內(nèi)存FLASH ROM或SRAM＋鋰電池Backup順序指令36 個(gè)應(yīng)用指令326 個(gè)(126 種)流程圖(SFC)指令4 個(gè)單 點(diǎn) B I T 狀 態(tài)X輸入接點(diǎn)(DI)X0～X255 (256)Y輸出繼電器(DO)Y0～Y255 (256)TR暫存繼電器TR0～TR39 (40)M內(nèi)部繼電器非保持型M0～M799 (800)*M1400～M1911 (512)保持型M800～M1399 (600)*特殊繼電器M1912～M2001 (90)T定時(shí)器〝計(jì)時(shí)到〞狀態(tài)接點(diǎn)T0～T255 (256)C計(jì)數(shù)器〝計(jì)數(shù)到〞狀態(tài)接點(diǎn)C0～C255 (256)S步進(jìn)繼電器非保持型S0～S499 (500)*保持型S500～S999 (500)*中斷控制中斷控制32 個(gè)(16 點(diǎn)輸入的正／負(fù)緣)內(nèi)部定時(shí)中斷8 個(gè)(50、100mS)單機(jī)系統(tǒng)是指一臺(tái)主機(jī)(一個(gè)CPU)所能掌控的資源(含主機(jī)本身以及所能擴(kuò)展的最大 I/O模塊與通訊模塊)，如果超出單機(jī)系統(tǒng)所能掌控的系統(tǒng)，就必須借助由通訊連接(LINK)的方式來(lái)擴(kuò)展資源。，除主機(jī)本身的資源外，其左側(cè)為通訊外圍資源，右側(cè)則為擴(kuò)展 I/O 資源。 FBSPLC單機(jī)系統(tǒng)資源示意圖 Fbs系列PLC的單機(jī)系統(tǒng)通過(guò)通訊端口和特定的通訊驅(qū)動(dòng)程序，就可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC主機(jī)之間或者PLC與計(jì)算機(jī)之間的連結(jié)而成為多機(jī)系統(tǒng)，從而達(dá)到資源共享的目的。 Fbs系列PLC多機(jī)系統(tǒng)示意圖①操作系統(tǒng)要求：Win95/98/Me/XP 或 ，Win2000 。②硬件要求： 1）Pentium133等級(jí)以上CPU； 2）DRAM內(nèi)存至少64Mbytes以上； 3）硬盤(pán)空間至少 30Mbytes 以上。12重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3磨削機(jī)控制器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3 磨削機(jī)控制器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)水鉆加工工藝過(guò)程采用鋁排作為夾具，這種夾具預(yù)熱后具有粘性，從而能夠在不用損傷水鉆加工面的情況下實(shí)施加緊功能。當(dāng)夾具加緊毛坯后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)毛坯是否處于正確位置。只有水鉆毛坯處于正確加緊狀態(tài)下，磨削機(jī)才能進(jìn)行下一步的粗磨階段，待粗磨效果達(dá)到用戶之前設(shè)定好的參數(shù)后自動(dòng)進(jìn)入細(xì)磨階段，待細(xì)磨結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入拋光階段。粗磨、細(xì)磨、拋光過(guò)程中，控制系統(tǒng)始終對(duì)加工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)視著并根據(jù)用戶自己設(shè)定的磨拋具體時(shí)間等參數(shù)予以判定該過(guò)程是否完成。在這些過(guò)程完成后，加工設(shè)備會(huì)自動(dòng)對(duì)接上料，然后對(duì)水鉆另幾個(gè)個(gè)對(duì)稱(chēng)面進(jìn)行相應(yīng)的粗磨、細(xì)磨和拋光。整個(gè)工藝過(guò)程都是在基于PLC的控制系統(tǒng)下全自動(dòng)完成，磨后自動(dòng)轉(zhuǎn)入拋工序，無(wú)需人工搬運(yùn)夾具或更換磨拋盤(pán)，安全可靠并且能夠?qū)崿F(xiàn)高效高產(chǎn)。整個(gè)全自動(dòng)工藝過(guò)程是在主軸功能以及磨削機(jī)等器件的完美配合下自動(dòng)完成。下面是主軸以及磨削機(jī)加工水鉆的具體工藝過(guò)程簡(jiǎn)介：①主軸功能：1） 系統(tǒng)在確認(rèn)系統(tǒng)初始化完畢后，自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)磨拋模式；2） 在初始化后，自動(dòng)開(kāi)主軸插鎖，目的是鎖住主軸，讓其不動(dòng)，系統(tǒng)檢測(cè)到鎖定信號(hào)后自動(dòng)發(fā)送給每個(gè)機(jī)頭；3） 等待四個(gè)機(jī)頭的信息，如果檢測(cè)到所有的機(jī)頭的任務(wù)都已執(zhí)行完畢，自動(dòng)關(guān)閉主軸插鎖，緊接著主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換工位的功能，執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)過(guò)程。②定位過(guò)程：主軸要運(yùn)行定位功能之前，首先要經(jīng)過(guò)判斷緩沖銷(xiāo)是否抬起。如果為抬起，則降下緩沖銷(xiāo)，即關(guān)閉主軸減速氣缸，然后松開(kāi)定位銷(xiāo)，緊接著在四個(gè)定位接近開(kāi)關(guān)都沒(méi)有到位的情況下（即四個(gè)插銷(xiāo)到位開(kāi)關(guān)沒(méi)有信號(hào)），主軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)定位功能，直到實(shí)現(xiàn)定位。當(dāng)減速器接近開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)時(shí)，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸減速器緩沖銷(xiāo)抬起，插定位銷(xiāo)，定位功能完成。③磨削過(guò)程：1） 計(jì)算每個(gè)面的度數(shù)，并且根據(jù)粗磨、細(xì)磨和拋光的狀態(tài)計(jì)算出當(dāng)前需要的磨削次數(shù)；2） 上下氣缸下降，設(shè)置延時(shí)上下擺動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)坯料與磨盤(pán)接觸；3） 獲取當(dāng)前磨削次數(shù)所需要的磨削時(shí)間、磨削第一面的時(shí)間以及磨削最后一面的時(shí)間，然后開(kāi)啟定時(shí)器，延時(shí)上下擺動(dòng)時(shí)間到后，上下氣缸抬起，準(zhǔn)備進(jìn)行前后擺動(dòng)階段；4） 計(jì)算前后擺動(dòng)次數(shù)5） 根據(jù)計(jì)算出的前后擺動(dòng)次數(shù)進(jìn)行前后擺動(dòng)循環(huán)；6） 當(dāng)磨削時(shí)間到后，進(jìn)行相應(yīng)判斷：是否為最后一面，如果不為最后一面，則自動(dòng)轉(zhuǎn)向下一面重復(fù)前面的磨削過(guò)程，如果為最后一面，則判斷是否回第一面，如果回第一面則自動(dòng)轉(zhuǎn)向第一面進(jìn)行磨削，如果不回第一面則此階段的磨削過(guò)程完成。因此，可以看出，水鉆加工這種生產(chǎn)工藝過(guò)程對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求比較高，并且要求加工設(shè)備不僅需要特殊的夾具，而且需要有高精度的磨削功能、定位檢測(cè)功能，因此對(duì)水鉆加工設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)要提出更高的要求。 水鉆加工工序流程圖 ①單片機(jī)單片機(jī)是將微處理器（CPU）、一定容量的RAM和ROM以及I/O口、定時(shí)器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成的單片微型計(jì)算機(jī)[14]。與PLC等系統(tǒng)相對(duì)比，單片機(jī)系統(tǒng)雖然具有操作簡(jiǎn)單和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，但是單片機(jī)在執(zhí)行較復(fù)雜的程序指令時(shí)，易發(fā)生程序跑飛，陷入死循環(huán)的現(xiàn)象，并且如果要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算的話，需要設(shè)置斷點(diǎn)，這樣需要耗大量的時(shí)間來(lái)慢慢分析且有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，降低了全自動(dòng)加工的可靠性。因此，單片機(jī)控制系統(tǒng)僅適用于比較簡(jiǎn)單的自動(dòng)化系統(tǒng)。硬件上主要受CPU、I/O接口以及內(nèi)存容量的限制；軟件上主要受與CPU類(lèi)型有關(guān)的編程語(yǔ)言的限制。一般說(shuō)來(lái)單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個(gè)特定控制系統(tǒng)服務(wù)的，其通用性、擴(kuò)展性和兼容性都比較差。②嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以工業(yè)應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪并且適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、功耗、可靠性、成本、體積等有嚴(yán)格要求的控制系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)具有如下幾點(diǎn)重要特征：第一，專(zhuān)用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件和硬件的結(jié)合十分緊密。第二，嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核較小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置，其系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)相比要小很多。第三，高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式系統(tǒng)軟件的基本要求。并且其系統(tǒng)軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度；軟件要求高質(zhì)量以及高可靠性。第四，系統(tǒng)精簡(jiǎn)。嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件的明顯區(qū)分，不必要求在功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面有利于控制系統(tǒng)的成本，同時(shí)也有利于提高系統(tǒng)的安全指標(biāo)。
目前，嵌入式系統(tǒng)無(wú)疑是當(dāng)前最有發(fā)展前途的控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域之一，正在走向產(chǎn)業(yè)化，但是對(duì)于本課題，嵌入式系統(tǒng)的很多功能和優(yōu)點(diǎn)不能發(fā)揮以及嵌入式系統(tǒng)針對(duì)不同的任務(wù)往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，并且國(guó)內(nèi)外這方面的人才都還很缺乏，因此對(duì)于大多數(shù)企業(yè)而言顯得“要求員工入門(mén)高”的困境。①?gòu)目煽啃陨峡紤]，由于水鉆磨削機(jī)的加工過(guò)程不僅對(duì)加工過(guò)程自動(dòng)化的要求高，而且要求整個(gè)系統(tǒng)具有較高的精度和能夠?qū)庸み^(guò)程實(shí)施定位檢測(cè)功能。因此開(kāi)發(fā)全自動(dòng)水鉆磨削機(jī)控制系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，就是如何在高精度的磨削、高自動(dòng)化環(huán)境下提高設(shè)備的可靠性，而該P(yáng)LC系統(tǒng)是專(zhuān)為這種加工過(guò)程設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)PLC時(shí)，充分考慮到它的特殊性、復(fù)雜性以及加工產(chǎn)品的多樣性，所以整個(gè)過(guò)程采取了很多強(qiáng)化措施。由于單片機(jī)在進(jìn)行復(fù)雜的程序運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生程序跑飛和陷入死循環(huán)，嵌入式系統(tǒng)在針對(duì)不同的任務(wù)時(shí)也需要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行較大的更改，這樣會(huì)延長(zhǎng)更新時(shí)間，從這些看來(lái)，PLC應(yīng)用于水鉆磨削機(jī)控制系統(tǒng)有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。
②PLC采用了較單片機(jī)更容易的編程語(yǔ)言即采用了流程圖語(yǔ)言、梯形圖語(yǔ)言和功能指令語(yǔ)言，而單片機(jī)采用了較低級(jí)的語(yǔ)言(匯編語(yǔ)言)，這對(duì)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)計(jì)算機(jī)技術(shù)培訓(xùn)的現(xiàn)場(chǎng)操作人員而言，不得不算是一大障礙。況且由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或者加工任務(wù)的經(jīng)常變化而需要重新設(shè)置某些控制參數(shù)或者在線編程時(shí)，采用最熟悉的類(lèi)似繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖來(lái)編程的話，在工業(yè)控制中更容易得到推廣應(yīng)用[7]。
③PLC具有良好的接口性能，PLC除了和能單片機(jī)等系統(tǒng)一樣通過(guò)A/D、D/A轉(zhuǎn)換器處理模擬輸入、輸出信號(hào)之外，還可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出電平信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、電磁繼電器和電磁開(kāi)關(guān)等[9]。然而單片機(jī)不具有這樣的輸出功能，若想讓單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)電磁繼電器、電磁閥等功能，除非通過(guò)開(kāi)關(guān)式功率放大器將它的輸出數(shù)字信號(hào)放大。這對(duì)于全自動(dòng)水鉆磨削機(jī)控制系統(tǒng)而言，應(yīng)用PLC作為主控制器系統(tǒng)可以大量節(jié)省外圍驅(qū)動(dòng)電路，使得整個(gè)控制系統(tǒng)變得緊湊。
④PLC具有成熟的技術(shù)以及很好的發(fā)展前途。PLC控制器原來(lái)只作離散量控制，其功能只是將操作接到離散量輸出器，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單邏輯上的控制。而在短短的幾年時(shí)間里，PLC的硬件及軟件功能都日益強(qiáng)大起來(lái)，例如輸入、輸出不僅可以是數(shù)字信號(hào)，也可以是模擬信號(hào)并且也可以輸出脈沖信號(hào)，而且各種智能I／O模塊包括通訊模塊（CM）、高密度數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊等也都相繼開(kāi)發(fā)出來(lái)。另外PLC的CPU處理能力日益增強(qiáng)、I/O點(diǎn)數(shù)不斷增加和響應(yīng)時(shí)間不斷減小，這些都為PLC的應(yīng)用拓展了廣泛的空間。⑤在其他方面，PLC系統(tǒng)集成化程度較高，安裝更方便并且具有較強(qiáng)的通訊功能，可將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)入企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)，使得企業(yè)管理水平得以提升。通過(guò)將PLC系統(tǒng)和其它常用的工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較后，本課題采用PLC作為磨削機(jī)控制器的主控制系統(tǒng)。 磨削機(jī)控制系統(tǒng)總體功能實(shí)現(xiàn)①系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制該部分是控制系統(tǒng)的核心模塊，它控制著加工設(shè)備在正常工作下進(jìn)行生產(chǎn)。②實(shí)施監(jiān)視該部分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)加工過(guò)程，完成對(duì)毛坯的定位檢測(cè)功能。③故障檢測(cè)與報(bào)警為了使系統(tǒng)安全可靠地工作，作者專(zhuān)門(mén)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了該模塊，以使控制系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行故障檢測(cè)，報(bào)警提示，并發(fā)出故障停機(jī)的命令。④人機(jī)界面該模塊也是控制系統(tǒng)的必不可少的組成部分，它是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交流和信息