【文章內(nèi)容簡介】 快速響應系統(tǒng)中就會造成響應滯后現(xiàn)象，這個一般PLC都會采取高速模塊。 PLC的基本性能指標1．存儲容量存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量大，可以編制出復雜的程序。一般來說，小型PLC的用戶存儲器容量為幾千字，而大型機的用戶存儲器容量為幾萬字2．I/O點數(shù)輸入/輸出（I/O）點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。I/O點數(shù)越多，外部可接的輸入設備和輸出設備就越多，控制規(guī)模就越大。3．掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。一般以掃描1K字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時間，來衡量掃描速度的快慢。4．指令的功能與數(shù)量指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。編程指令的功能越強、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。 5．內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中間結(jié)果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設置和各種標志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的存儲和處理各種信息的能力越強。6．特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個重要指標。近年來各PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊功能單元種類日益增多，功能越來越強，使PLC的控制功能日益擴大7．可擴展能力PLC的可擴展能力包括I/O點數(shù)的擴展、存儲容量的擴展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。在選擇PLC時，經(jīng)常需要考慮PLC的可擴展能力。 PLC的特點為適應工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機有以下特點：1．可靠性高，抗干擾能力強。PLC采用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，使之具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上。因此，PLC以被公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場。在硬件抗干擾方面采用了如下一些措施：主機的輸入、輸出電源相互獨立，避免了電源間的相互干擾；輸入、輸出電路采用了光電隔離，提高了抗干擾能力；用軟件代替了大量繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量接線，極大程度地降低了觸點接觸不良造成的故障；采用密封防塵抗震的外殼封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可適應惡劣環(huán)境等。在軟件方面，程序執(zhí)行采用掃描加中斷方式，這既可以保證它有序的工作，避免觸點競爭，又能及時處理應急請求；內(nèi)部采用“監(jiān)視器”（watching dog）電路，保證了CPU工作的可靠性PLC的每次上電后系統(tǒng)程序自動配置完成對系統(tǒng)的初始化和運行自檢指令；PLC還自帶很多防止和檢測故障的指令，在編制用戶程序時通過使用這些指令，可對PLC的控制系統(tǒng)的工作進行監(jiān)視等。2．通用性強，控制程序可變，使用方便。PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。3．功能強，適應面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。4．編程簡單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機電控制設備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。5．減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。6．體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術(shù)應用于工業(yè)設備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。以三菱公司的F140M型PLC為例：其外型尺寸僅為305110110mm，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達24～128點。 PLC的編程語言 梯形圖編程語言PLC是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應他們的傳統(tǒng)習慣和掌握能力，通常PLC不采用微機的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程。國際電工委員會（IEC）1994年5月公布的IEC11313（可編程控制器語言標準）詳細地說明了句法、語義和下述5種編程語言：功能表圖（sequential function chart）、梯形圖（Ladder diagram）、功能塊圖（Function black diagram）、指令表（Instruction list）、結(jié)構(gòu)文本（structured text）。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。梯形圖編程中，用到以下四個基本概念：1．軟繼電器PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。2．能流如圖32 所示觸點2接通時，有一個假想的“概念電流”或“能流”(Power Flow)從左向右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序是一致的。能流只能從左向右流動。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。圖22 51a中可能有兩個方向的能流流過觸點5（經(jīng)過觸點4或經(jīng)過觸點2），這不符合能流只能從左向右流動的原則，因此應改為如圖51b所示的梯形圖。a） 錯誤的梯形圖 b）正確的梯形圖圖3－2梯形圖3．母線梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。4．梯形圖的邏輯解算根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行 的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。 功能圖編程語言這是位于其它編程語言之上的圖形語言，用來編程順序控制的程序（如：機械手控制程序）。編寫時，工藝過程被劃分為若干個順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動作，從一步到另一步的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來控制，特別適合于生產(chǎn)制造過程。 語句表編程語言語句表（STL－StatementList）是一種類似于微機匯編語言的一種文本編程語言，由多條語句組成一個程序段。語言表適合于經(jīng)驗豐富的程序員使用，可以實現(xiàn)某些梯形圖不能實現(xiàn)的功能。第4章 Z3040控制線路原理分析 Z3040搖臂鉆床簡介鉆床可以進行多種形式的加工，如；鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸運動和進給運動有較寬的調(diào)速范圍。Z3040型搖臂鉆床的主軸的調(diào)速范圍為50:1，正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速為40 r/min，最高為2000 r/min，～ r/min。它的調(diào)速是通過三相交流異步電動機和變速箱來實現(xiàn)的。也有的是采用多速異步電動機拖動，這樣可以簡化變速機構(gòu)。搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進行鉆孔、擴孔、鉸孔及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下還可以進行鏜孔。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運動和進給運動由一臺交流異步電動機拖動，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運動是通過機械轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。故主電動機只有一個旋轉(zhuǎn)方向。搖臂鉆床除了主軸的旋轉(zhuǎn)和進給運動外，還有搖臂的上升、下降及立柱的夾緊和放松。搖臂的上升、下降由一臺交流異步電動機拖動，主軸箱、立柱的夾緊和放松由另一臺交流電動機拖動。通過電動機拖動一臺齒輪泵，供給夾緊裝置所需要的壓力油。而搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動通常采用手動。此外還有一臺冷卻泵電動機對加工的刀具進行冷卻。 Z3040搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)及運行Z3040搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺等部分組成，內(nèi)立柱固定在底座上，在它的外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個復合部件，它包括主軸及主軸旋轉(zhuǎn)和進給運動的全部傳動變速和操作機構(gòu)。主軸箱安裝于搖臂的水平導軌上，可以通過手輪操作使其在水平導軌上沿搖臂移動。鉆削加工時，主軸箱可由夾緊裝置將其固定在搖臂的水平導軌上，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。 Z3040搖臂鉆床的電力拖動的特點和控制要求搖臂鉆床運動部件較多，為簡化傳動裝置，采用多臺電動機控制，通常沒有主軸電動機、搖臂升降電動機、立柱夾緊和放松電動機及冷卻泵電動機。搖臂鉆床為適應各種形式加工，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床加工為恒功率負載，而低速是用于擴孔、絞孔及螺紋加工，屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。搖臂鉆床的主運動與進給運動皆為主軸運動，這兩個運動由一臺主軸電動機拖動，分別經(jīng)主軸和進給傳動機構(gòu)實現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進給。主軸變速機構(gòu)與進給變速機構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。為加工螺紋，主軸要求有正、反轉(zhuǎn)，一般由機械方法獲得，為此主軸電動機只需單方向旋轉(zhuǎn)。搖臂的升降由升降電動機拖動，要求電動機能正、反轉(zhuǎn)。搖臂的夾緊和放松是由電氣和液壓聯(lián)合控制，并且有夾緊和放松指示。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、電氣液壓機械裝置等方法來實現(xiàn)。鉆削加工時，需要對刀具和工件進行冷卻，為此需冷卻泵電動機輸送冷卻液。要有必要的限位、連鎖和過載保護，且具有局部安全照明。 Z3040控制線路概述Z3040搖臂鉆床主要有兩種主要運動和其他輔助運動，主運動是指主軸帶動鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動；進給運動是指鉆頭的垂直運動；輔助運動是指主軸箱沿搖臂水平運動，搖臂沿外立柱上下移動以及搖臂和外立柱一起相對于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。Z3040搖臂鉆床具有兩套液壓控制系統(tǒng)：一套是由主軸電動機拖動齒輪泵送出壓力油，通過操縱機構(gòu)實現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車控制、空擋、預選與變速；另一套是由液壓電動機拖動液壓泵送出壓力油來實現(xiàn)搖臂的夾緊和松開、主軸箱的夾緊與松開、立柱的夾緊與松開。前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安裝在搖臂電器盒下部。1．操縱機構(gòu)液壓系統(tǒng)該系統(tǒng)壓力油由主軸電動機拖動齒輪泵送出，由主軸操作手柄來改變兩個操縱閥的相互位置，獲得不同的動作。操作手柄有五個空間位置：上、下、里、外和中間位置，其中上為“空擋”，下為“變速”，外為“正轉(zhuǎn)”，里為“反轉(zhuǎn)”，中間位置為“停車”。而主軸轉(zhuǎn)速及主軸進給量各有一個旋鈕預選，然后在操作主軸手柄。主軸旋轉(zhuǎn)時，首先按下主軸電動機起動按鈕，主軸電動機起動旋轉(zhuǎn)，拖動齒輪泵，送出壓力油。然后操縱主軸手柄，板至所需轉(zhuǎn)向位置（里或外），于是兩個操縱閥相互位置轉(zhuǎn)變，使一股壓力油將制動摩擦離合器松開，為主軸旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件；另一股壓力油壓緊正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）摩擦離合器，接通主軸電動機的主軸的傳送鏈，驅(qū)動主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。在主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過程中，可轉(zhuǎn)動變速按鈕，改變主軸轉(zhuǎn)速或主軸進給量。主軸停車時，將操作手柄扳回中間位置，這時主軸電動機仍拖動齒輪泵旋轉(zhuǎn)。但此時整個液壓系統(tǒng)為低壓油，無法松開制動摩擦離合器，而在制動彈簧作用下將制動摩擦離合器壓緊，使制動軸上的齒輪不能轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)主軸停車。所以主軸停車時主軸發(fā)動機仍在旋轉(zhuǎn)，只是不能將動力傳到主軸。主軸變速與進給變速：將主軸手柄扳至“變速”位置，于是改變兩個操縱閥的相互位置，使齒輪泵送出的壓力油進入主軸轉(zhuǎn)速預選閥和主軸進給量預選閥，然后進入各變速油缸。與此同時，另一油路系統(tǒng)推動拔叉緩慢運動，逐漸壓緊主軸正轉(zhuǎn)摩擦離合器，接通主軸電動機到主軸的傳動鏈，帶動主軸緩慢旋轉(zhuǎn)，稱為緩速，以利于齒輪的順利嚙合。當變速完成，松開操作手柄，此時手柄在彈簧作用下由“變速”位置自動復位到主軸“停車”位置，然后在操縱主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主軸將在新的轉(zhuǎn)速或進給量下工作。2．夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊和松開是由液壓泵電動機拖動液壓泵電動機送出壓力油，推動活塞、菱形塊來實現(xiàn)的