【文章內(nèi)容簡介】 以采用點動控制。當按下點動按鈕 SB4，接觸器 KM3 線圈獲電吸合，電動機 M4起動正轉(zhuǎn)，砂輪上升，上升到所需的位置，松開 SB6， KM3 線圈斷電釋放，電動機 M4停轉(zhuǎn)，砂輪停止上升 .按下點動按鈕 SB7，接觸器 KM4 線圈獲電吸合，電動機 M4起動反轉(zhuǎn)，砂輪下降，當砂輪下降到所需位置，松開 SB7， KM4 線圈斷電釋放，電動機 M4 停轉(zhuǎn)，砂輪下降。為了防止電動機 M4 的正反轉(zhuǎn)線路同時接通，故在控制電路中采用接觸器聯(lián)鎖。 （ 4）其他部件控制 砂輪升降電動機由 M4控制 M7120 型平面磨床電氣控制特點1．電氣控制電路特點 1）采用三臺電動機拖動，尤其是車床溜板箱的快速移動單由一臺快速移動電動機 M3 拖動。 2）主電動機 MI 不但有正、反向運轉(zhuǎn)，還有單向低速點動的調(diào)整控制， MI正反向停車時均具有反接制動停車控制。 3）設(shè)有檢測主電動機工作電流的環(huán)節(jié)。 4）具有完善的保護和聯(lián)鎖功能：主電動機 MI 正 反轉(zhuǎn)之間有互鎖。熔斷器FU1－ FU6 可實現(xiàn)各電路的短路保護；熱繼電器 FR FR2 實現(xiàn) M M2 的過載保護；接觸器 KM KM KM4 采用按鈕與自鎖環(huán)節(jié)，對 M M2 實現(xiàn)欠電壓與零電壓保護。 13 M7120 型平面磨床的控制系統(tǒng)由于采用早期的繼電器 接觸器控制和二極管組成的距陣控制，電氣元件多，且可靠性差，電氣故障頻繁。故采用 PLC進行控制改造。 用可編程控制器改造舊機床電氣系統(tǒng)，現(xiàn)有企業(yè)里是非?，F(xiàn)實 技術(shù)改造方案，具有投資省、見效快 特點。 使用 PLC 改造該系統(tǒng)后，使線路大大簡化，由于 PLC 的高可靠性，輸入輸出部分還有信號指示，不僅使電氣故障大大減少，而且還給判斷電氣故障和發(fā)生部位帶來方便。 14 第二章 PLC 介紹 PLC 的產(chǎn)生 1．繼－接控制回顧 由學生回答繼電器（接觸器）的結(jié)構(gòu)、原理、畫出三相異步電機啟－停的主電路圖、控制電路圖 ， 由學生歸納出繼－接控制的不足，從而引出 “PLC的產(chǎn)生 ” 2． PLC 的產(chǎn)生 68 年美國通用汽車公司（ GM）招標要求： （ 1）軟連接代替硬接線 （ 2）維護方便 （ 3）可靠性高于繼電器控制柜 （ 4）體積小于繼電器控制柜 （ 5）成本低于繼電器控制柜 （ 6）有數(shù)據(jù)通訊功能 （ 7）輸入 115V （ 8）可在惡劣環(huán)境下工作 （ 9）擴展時，原系統(tǒng)變更要少 （ 10）用戶程序存儲容量可擴展到 4K 核心思想： ① 用程序代替硬接線 ② 輸入 /輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián) ③ 結(jié)構(gòu)易于擴展 以上三點 是 PLC 的雛形。 1969 年美國 DEC 公司研制出世界上第一臺 PLC（ PDP14），并在 GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功 。 PLC 的誕生： 1969 年，美國研制出世界第一臺 PDP14 1971 年，日本研制出第一臺 DCS8 1973 年，德國研制出第一臺 PLC 1974 年，中國研制出第一臺 PLC 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。專為工業(yè)環(huán)境應(yīng) 用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行內(nèi)部邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出控制各類型的機械和生產(chǎn)活動。 PLC 的特點 （ 1）可靠性高，抗干擾能力強。 15 （ 2）編程直觀，簡單。 （ 3）環(huán)境要求低，適應(yīng)性好。 （ 4）功能完善，接口功能強。 （ 5）元件少，結(jié)構(gòu)較簡單。 PLC 的分類及原理 PLC 分類按 INPUT 和 OUTPUT 點數(shù)多少，分為超小型 .小型 .中型 .大型和超大型。 按結(jié)構(gòu)形式分：整體型和模塊型 PLC 工 作原理 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，包括內(nèi)部處理 .通訊操作 .輸入處理 .程序執(zhí)行 .輸出處理幾個階段。全過程掃描所須的時間稱為掃描周期。當處于 RUN 狀態(tài)時，上述掃描周期為不斷循環(huán)過程。 PLC 的發(fā)展 過程 在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理變化和化學變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 20 世紀 60年代末期 ,在技 術(shù)改造的浪潮的沖擊下，為使汽車結(jié)構(gòu)及外型不斷改進，品種不斷增加 ,需要經(jīng)常變更生產(chǎn)工藝 .1969 年 ,美國數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)首先研制出第一臺符合要求的控制器 ,即可編程控制器 ,并在美國 GE 公司的汽車上試用成功 .我國從 1976 年開始研制， 1977 年應(yīng)用于工業(yè)控制 .上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30~40%。目前，世界上有 200多廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（ 23%）、糧食加工（ %）、化學 /制藥（ %）、金屬 /礦山（ %）、紙漿 /造紙 （ %）等行業(yè)。 日本三菱 PLC 的介紹 日本三菱（ Mitsubish） PLC 選擇 16 日本三菱（ Mitsubish） 公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當廣泛，在工控、冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。在眾多的 PLC 生產(chǎn)廠家中，三菱公司的 PLC 系列產(chǎn)品以其較高的性價比成為眾多客戶的首選。因此我們選擇三菱公司的 PLC 作為本次設(shè)計的可編程序控制器 日本三菱 PLC 的介紹 三菱 PLC： FX1S 系列 PLC 是一種卡片大小的 PLC，適合在小型環(huán)境中進行控制。它具有卓越的性能、串行 通訊功能以及緊湊的尺寸，這使得它們能用在以前常規(guī) PLC 無法安裝的地方 。 10 點 /14 點 /20 點 /30 點 繼電器 /晶體管輸出， 交流 /直流電源最經(jīng)濟實惠的小型程控器，超低價位。 FX1N FX1N 系列 PLC 是一種普遍選擇方案，最多可達 128點控制。由于 FX1N 系列 PLC具有對于輸入 /輸出、邏輯控制以及通訊 /鏈接功能的可擴展性，因此它對普遍的解決方案有廣泛的適用范圍 4 點 /24 點 /40 點 /60 點 繼電器 /晶體管輸出， 交流 /直流電源可擴展至128 點，多種配件及多功能卡，滿足大部分應(yīng)用場合。極高的性價比。超小體積 FX2N 系列 PLC 是 FX 系列中最高級的模塊。它擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點， FX2n 是從 16 到 256 路輸入 /輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。 16 點 /32點 /48 點 /64 點 /128 點 繼電器 /晶體管 /可控硅輸出， 交流 /直流電源，可擴展至 256 點，功能最全的中小型 PLC。 FX2NC 16 點 /32點 /64 點 /96點 繼電器 /晶體管輸出，可擴展至 256 點，配件與 FX2N 系列通用。 Q 系列 PLC 是日本三菱新推出的大 /中型 PLC， 其基板的面積只是 AnS 系列的 40%，另外新增加了 12 槽底板以符合用戶的要求。內(nèi)置程序存儲量可到 252k 步， 加擴展內(nèi)存卡後，存儲量可到 32MB?？杉?7個擴展基板，總模塊數(shù)可達64個。以 USB 接口進行高速程序上 /下載。 Q 系列 PLC 有兩種模式 CPU， ACPU和 模式的 CPU 可以繼續(xù)使用 AnS 的 程序。兩種模式的 CPU 都可配 AnS 的模塊，而 Q 模式的 CPU 可以配 Q 系列的特殊功能模塊。高速 CPU : 4k步程序的掃描時間為 ?？刂泣c數(shù)達 8192 點。 17 第三章 硬件設(shè)計 PLC 的物理結(jié)構(gòu) PLC 采用典型的計算機結(jié)構(gòu)，它的硬件電路由中央處理單元 CPU，存儲器（ RAM， ROM， EEPROM， EPROM 等）、基本 I/O 接口、外設(shè)接口、電源等五大部分組成 . （ CPU） CPU是可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔著將外部輸入信號的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。 CPU 常用的微處理器有通用型微處理器，單片機和位片式計算機等。小型 PLC 的 CPU 多采用單片機或 CPU。大型 PLC的 CPU 多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。 （ Memory） 可編程控制器的存儲器由只讀儲存器 ROM 和隨機存儲器 RAM 兩大部分構(gòu)成，只讀存儲器 ROM 用以存放系統(tǒng)程序，中間運算數(shù)據(jù)存放在隨機存儲器 RAM 中，用戶程序也放在 RAM 中，掉電時，保存在只讀存儲器 EEPROM 或由高能電池支持的 RAM 中。 I/O 接口電路 （ 1）輸入接口單元。 PLC 內(nèi)部輸入電路作用是將 PLC 外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的、符合 PLC輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送至 PLC 內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時間一般在 之間。多數(shù) PLC 的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入，另一種是交流輸入。 （ 2）輸出接口單元。 PLC 輸出電路用來將 CPU 運算的結(jié)果變換成一定的形式的功率輸出，驅(qū)動被控負載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。 PLC 輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式、晶閘管式和晶體管輸出型等三種。晶閘管輸出型 CPU 通過光耦電路的驅(qū)動，使雙向晶閘管通斷，可以驅(qū)動交流負載；晶體管輸出型 CPU通過光耦電路的驅(qū)動，使晶體管通斷，驅(qū)動直流負載；在繼電器式輸出中， CPU可以根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果，使 PLC 內(nèi)設(shè)繼電器線圈 通電，帶動觸點閉合，通過繼電器閉合的觸點，由外部電源驅(qū)動交、直流負載。本設(shè)計選用繼電器式輸 18 出，它的優(yōu)點是過載能力強，交、直流負載皆宜。 4. 接口電路 PLC 接口電路分為 I/O 擴展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩大類。 1） I/O擴展接口電路 I/O 擴展接口電路用于連接 I/O 擴展單元，可以用來擴充開關(guān)量 I/O 點數(shù)和增加模擬量的 I/O 端子。 I/O 擴展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。 2）外設(shè)通信接口電路 通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成 PLC 的控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 通過 PC/PPI 電纜線或使用 MPI 卡通過 RS485 接口和電纜與計算機連接，可以實現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。 PLC 內(nèi)部配有一個專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流、直流供電電源轉(zhuǎn)化為 PLC內(nèi)部電路需要的工作電源（ 5V直流）。當輸入端子為非干接點結(jié)構(gòu)時，為外部輸入元件提供 24V 直流電源（僅供輸入端點使用） PLC 型號的選擇 PLC 型號及功能 FX1S24MR001 系列 PLC ● 控制規(guī)模 :20 MR/MT ● 內(nèi)置 2K容量的 EEPROM 存儲器 ,無需電池 ,免維護 ● CPU 運算處理速度 ~● 基本單元內(nèi)置 2軸獨立最高 100kHz 定位功能 (晶體管輸出型 ) ●FX1S 系列 PLC 把優(yōu)良的特點都融合進一個很小的控制器中。 ●FX1S 24MR/MT 適用于最小的封裝，提供 20 個 I/O，并且能通過串行通信傳輸數(shù)據(jù)，所以它能用在緊湊型 PLC 不能應(yīng)用的地方。 ● 其它功能 內(nèi)置式 24V 直流電源 24V、 400mA 直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件。 時鐘功能和小時表功能 在所有的 FX1sPLC 中都有實時時鐘標準。時間設(shè)置和比較指令易于操作。小時表功能對過程跟蹤和 機器維護提供 19 了有價值的信息。 持續(xù)掃描功能 為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時間定義操作周期。 輸入濾波器調(diào)節(jié)功能 可以用輸入濾波器平整輸入信號（在基本單元中 x000 到x017）。 元件注解記錄功能 元件注解可以記錄在程序寄存器中。 在線程序編輯 在線改變程序不會損失工作時間或停止生產(chǎn)運轉(zhuǎn)。 RUN/STOP 開關(guān) 面板上運行 /停止開關(guān)易于操作。 遠程維護 遠處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測、上載或卸載程序和數(shù)據(jù) 密碼保護 使用一個八位數(shù)字密碼保護您的程序。 ● 交流電源、 24V 直流輸入類型 模型 I/O 總數(shù) 輸入 輸出 尺寸 mm(英寸 ) (寬 )＊ (厚 )＊ (高 ) 數(shù)目 類型 數(shù)目 類型 FX1s24MR001 20 12 漏型 8 繼電器 75＊ 75＊ 90 () ＊ ＊ FX1s20MT 晶體管 ●X