【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫(xiě)入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。 2．程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶(hù)輸入的控制程序，從第一條開(kāi)始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。 3．輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。 由此可見(jiàn)，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLC一個(gè)工作周期，由此循環(huán)往復(fù)，因此稱(chēng)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(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱(chēng)為I/O刷新階段。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和I/O刷新外，PLC還要進(jìn)行各種錯(cuò)誤檢測(cè)（自診斷功能）并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱(chēng)為監(jiān)視服務(wù)，一般在程序執(zhí)行之后進(jìn)行。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于程序的長(zhǎng)短。掃描周期越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對(duì)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(duì)I/O的變化每個(gè)周期只輸出刷新一次，并且只對(duì)有變化的進(jìn)行刷新，這對(duì)一般的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是完全允許的，不但不會(huì)造成影響，還會(huì)提高抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是脈沖、短時(shí)間的，誤動(dòng)作將大大減小。但是在快速響應(yīng)系統(tǒng)中就會(huì)造成響應(yīng)滯后現(xiàn)象，這個(gè)一般PLC都會(huì)采取高速模塊。 數(shù)控機(jī)床采用PLC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的電氣控制理論上講可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際工程中往往選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點(diǎn)，PLC較適合組合機(jī)床的電氣控制。PLC、單片機(jī)、繼電器接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： PLC與繼電器接觸器相比較繼電器接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問(wèn)世以來(lái)，一直是機(jī)電控制的主流。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，所以使用廣泛。它的缺點(diǎn)是動(dòng)作速度慢，可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng)更加遜色。PLC等取代繼電接觸式控制邏輯。具體如下：(1) 控制邏輯：繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線(xiàn)邏輯，它利用繼電器等的觸電串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作等組合或控制邏輯，連線(xiàn)復(fù)雜、體積大、功耗也大。當(dāng)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)的改動(dòng)而改動(dòng)。特別是想要能夠增加一些邏輯時(shí)就更加困難了，這都是硬接線(xiàn)的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性較差?？删幊炭刂破鞑捎么鎯?chǔ)邏輯。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場(chǎng)連線(xiàn)以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲(chǔ)在PLC的內(nèi)存當(dāng)中。若控制邏輯復(fù)雜時(shí)，則程序會(huì)長(zhǎng)一些，輸入輸出的連線(xiàn)并不多。若需要對(duì)控制邏輯進(jìn)行修改時(shí)，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線(xiàn)改動(dòng)不多，并且也容易改動(dòng)，因此，PLC的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。(2) 控制速度：繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸電的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低。觸點(diǎn)的開(kāi)閉動(dòng)作一般是幾十毫秒數(shù)量級(jí)。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)和觸點(diǎn)拉弧問(wèn)題。而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度相當(dāng)快。通常，一條用戶(hù)指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)。由于PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題，更不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問(wèn)題。(3) 定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來(lái)進(jìn)行定時(shí)控制。用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制會(huì)出現(xiàn)定時(shí)的精度不高，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，定時(shí)范圍廣。用戶(hù)可以根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值。PLC根據(jù)給定的定時(shí)值，由軟件和硬件計(jì)數(shù)器來(lái)控制制定時(shí)間，定時(shí)精度高、定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，并且一旦調(diào)好，不會(huì)變化。并且PLC可以完成計(jì)數(shù)功能，而繼電接觸系統(tǒng)通常沒(méi)有計(jì)數(shù)功能。(4) 設(shè)計(jì)與施工。使用繼電接觸式控制系統(tǒng)完成一項(xiàng)控制工程，設(shè)計(jì)施工，調(diào)試必須順序進(jìn)行，周期長(zhǎng)，而且修改困難而使用PLC來(lái)完成一項(xiàng)控制工程。設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，而且調(diào)試和修改均很方便。(5) 可靠性和維護(hù)性。繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線(xiàn)也多。觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)會(huì)受到電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護(hù)性差。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，可靠性高。PLC還配備了自檢和監(jiān)控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員，還能動(dòng)態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便?？傊?，PLC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。 PLC與單片機(jī)比較單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但是，單片機(jī)不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，所以它與PLC比較起來(lái)有以下缺點(diǎn)：(1) 單片機(jī)不如PLC容易掌握使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要使用微處理器的匯編語(yǔ)言編程。這就要求設(shè)計(jì)人員遇有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。對(duì)于那些只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識(shí)才能掌握。而PLC采用了面向操作者的語(yǔ)言編程，如梯形圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，無(wú)需了解復(fù)雜的計(jì)算機(jī)知識(shí)，而只要用較短時(shí)間去熟悉PLC的簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程。(2) 單片機(jī)不如PLC使用簡(jiǎn)單使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如，要考慮工程現(xiàn)場(chǎng)與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式等。除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，還要在單片機(jī)的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場(chǎng)連接起來(lái)，調(diào)試也較繁瑣。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無(wú)外接電源的開(kāi)關(guān)直接連接，非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)不容易進(jìn)入PLC。(3) 單片機(jī)不如PLC可靠使用單片機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，突出的問(wèn)題就是抗干擾性能較差。通過(guò)上面的比較，針對(duì)數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價(jià)格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時(shí)的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3 Z3040搖臂鉆床的基本概述鉆床是孔加工機(jī)床，用來(lái)進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。在各類(lèi)鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車(chē)間常見(jiàn)的機(jī)床。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(tái)等部分組成。內(nèi)立柱固定在底座的一端，外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360176。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正反轉(zhuǎn)沿外立柱做上下移動(dòng)。由于絲杠與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過(guò)手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)，由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(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(jìn)行鉆削加工。鉆削加工時(shí)，鉆頭一面旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，一面進(jìn)行縱向進(jìn)給。綜上所述，搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)方式有：1主運(yùn)動(dòng)，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸的縱向進(jìn)給；3輔助運(yùn)動(dòng)，搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。Z3040型搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行孔加工，其運(yùn)動(dòng)形式有主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、搖臂的升降運(yùn)動(dòng)、立柱的夾緊和放松、搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)異動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂的升降由一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂、立柱和主軸箱的夾緊/放松由一臺(tái)液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)通常采用手動(dòng)。此外，還有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)對(duì)刀具和工件進(jìn)行冷卻。加工螺紋時(shí)，主軸需要正反轉(zhuǎn)，該機(jī)床采用機(jī)械變換方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，故主電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。此外，為保證安全生產(chǎn)，其主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂升降不允許同時(shí)進(jìn)行。 Z3040搖臂鉆床控制線(xiàn)路概述 Z3040搖臂鉆床主要有兩種主要運(yùn)動(dòng)和其他輔助運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是指主軸帶動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指鉆頭的垂直運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)是指主軸箱沿?fù)u臂水平運(yùn)動(dòng)，搖臂沿外立柱上下移動(dòng)以及搖臂和外立柱一起相對(duì)于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。Z3040搖臂鉆床具有兩套液壓控制系統(tǒng)：一套是由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力油，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車(chē)控制、空擋、預(yù)選與變速；另一套是由液壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵送出壓力油來(lái)實(shí)現(xiàn)搖臂的夾緊和松開(kāi)、主軸箱的夾緊與松開(kāi)、立柱的夾緊與松開(kāi)。前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安裝在搖臂電器盒下部。 操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)該系統(tǒng)壓力油由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出，由主軸操作手柄來(lái)改變兩個(gè)操縱閥的相互位置，獲得不同的動(dòng)作。操作手柄有五個(gè)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(chē)”。而主軸轉(zhuǎn)速及主軸進(jìn)給量各有一個(gè)旋鈕預(yù)選，然后在操作主軸手柄。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先按下主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕，主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)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(gè)操縱閥相互位置轉(zhuǎn)變，使一股壓力油將制動(dòng)摩擦離合器松開(kāi)，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(dòng)機(jī)的主軸的傳送鏈，驅(qū)動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。在主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過(guò)程中，可轉(zhuǎn)動(dòng)變速按鈕，改變