【文章內(nèi)容簡介】 參數(shù) a)響應時間 響應時間是指 PLC從 ON狀態(tài)轉變成 OFF狀態(tài)或從 OFF狀態(tài)轉變成 ON狀態(tài)所需要的時間。繼電器輸出型響應時間平均約為 10ms；晶閘管輸出型響應時間為1ms 以下；晶體管輸出型在 以下為最快。 9 b)輸出電流 繼電器輸出型具有較大的輸出電流， AC250V 以下的電路電 壓可驅動純電阻負載 2A/1點、感性負載 80VA以下（ AC100V或 AC200V）及燈負載 100W以下（ AC100V 或 200V）的負載； Y0、 Y1以外每輸出 1點的輸出電流是 ，但是由于溫度上升的原因，每輸出 4 合計為 的電流，輸出晶體管的 ON 電壓約為 ，因此驅動半導體元件時，請注意元件的輸入電壓特性。 Y0、 Y1 每輸出 1 點的輸出電流是 ，但是對 Y0、 Y1 使用定位指令時需要高速響應，因此使用 10— 100mA的輸出電流；晶閘管輸出電流也比較小 . c)開路漏電流 開路漏電流是指輸出處于 OFF 狀 態(tài)時，輸出回路中的電流。繼電器輸出型輸出接點 OFF 是無漏電流；晶體管輸出型漏電流在 以下；晶閘管較大漏電流，主要由內(nèi)部 RC 電路引起，需在設計系統(tǒng)時注意。 d)輸出公共端（ COM） 公共端與輸出各組之間形成回路，從而驅動負載。 FX1N 有 1 點或 4 點一個公共端輸出型，因此各公共端單元可以驅動不同電源電壓系統(tǒng)的負載。 （ 5） 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 如 FX1N 額定電壓 AC100V— 240V，而電壓允許范圍在 AC85V— 264V 之間。允許瞬時停電在 10ms 以下，能繼續(xù)工作。 一般小型 PLC 的電源輸出分為兩部分：一部分供 PLC 內(nèi)部電路工作；一部分向外提供給現(xiàn)場傳感器等的工作電源。因此 PLC 對電源的基本要求： a)能有效地控制、消除電網(wǎng)電源帶來的各種干擾； b)電源發(fā)生故障不會導致其它部分產(chǎn)生故障； c)允許較寬的電壓范圍； d)電源本身的功耗低，發(fā)熱量小； e)內(nèi)部電源與外部電源完全隔離； f)有較強的自保護功能。 10 PLC 的工作原理 由于 PLC 以微處理器為核心，故具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O 掃描方 式 ，若有鍵按下或有 I/O變化，則轉入相應的子程序，若無則繼續(xù)掃描等待。 PLC 則是采用循環(huán)掃描的工作方式。對每個程序， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為 一個掃描周期。掃描周期的長短主要取決于以下幾個因素：一是 CPU 執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一個掃描周期主要可分為 三 個階段。 （ 1） 輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關閉輸入端口，轉入程序執(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)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉入輸入刷新階段。 （ 3） 輸出刷新階段 當所有指令執(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），并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，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成 PLC 一個工作周期，由此循環(huán)往復，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”，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。 總之， PLC 采用 循環(huán) 掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設備的最大特點之一，我們在學習和使用 PLC 當中都應加強注意。 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 線圈驅動 13 SET 置 1 使線圈接通并保持動作 RST 復零 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 ,結束主控電路塊 ) MPS 進棧指令 進棧 (將邏輯運算結果存入棧存儲器 ,存儲器中原來的存儲結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。鉆床按用途和結構可分為立式鉆床、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搖臂鉆床機床結構和運動情況 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 360176。 ， 搖臂的一端為套筒 ， 它套在外立柱上 ,借助絲杠的正反轉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。主軸箱是一個復合部件 ， 它由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構、進給和變速機構以及機床的操作機構等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導軌上 ， 可以通過手輪操作使其在水平導軌上沿搖臂移動 。 圖 31 Z3040搖臂鉆床結構圖 1— 底座； 2— 工作臺； 3— 主軸縱向進給； 4— 主軸旋轉主運動； 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— 搖臂回轉運動； 11— 搖臂垂直移動 15 鉆削加工時 ， 主軸旋轉為主運動 ， 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） 搖臂鉆床為適應多 種形式的加工