【文章內(nèi)容簡介】 此功能模塊。 PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快 ，各 PLC廠商都十分重視 PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC都具有通信接口，通信非常方便。 10 控制的優(yōu)越性 與繼電器控制系統(tǒng)的比較 傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而 PLC 既可進(jìn)行開關(guān)控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分級控制。 在 PLC 的編程語言中，梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器控制電路的元件符號，僅個別地方有些不同。 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點區(qū)別： 組成的器件不同。繼電器控制 線路是由許多硬件繼電器組成的，而 PLC 則是由許多“軟繼電器”組成。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力，但其用了大量的機(jī)械觸點，因物理性能疲勞、塵埃的隔離性及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。 PLC 采用無機(jī)械觸點的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由 PLC 內(nèi)部運(yùn)算器完成，故壽命長、可靠性高。 ① 觸點的數(shù)量不同。繼電器的觸點數(shù)較少，一般只有 4~8 對；而“軟繼電器”可供編程的觸點有無限對。 ② 控制方法不同。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬接線來實現(xiàn)的，控制功能就固定在線路中。 PLC控制功能是通過軟件編程來實現(xiàn)的，只 要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。 ③ 工作方式不同。在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在 PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個“軟繼電器”受制約接通的時間是短暫的。 與集散控制系統(tǒng)的比較 PLC 由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，而集散控制系統(tǒng)由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來。 不論是 PLC 還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，二者始終是相互滲透、互為補(bǔ)充的。因此， PLC 與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越接近，很多工業(yè)生產(chǎn)的控制過程既可以用 PLC 實現(xiàn)，也可以用集散系統(tǒng)實現(xiàn)。 與 工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)的比較 工業(yè)微機(jī)在要求快速、實時性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)微機(jī)的人員技術(shù)水平要求較高，一般應(yīng)具有一定的計算機(jī)專業(yè)知識。另外，工業(yè)微機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適用惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這就是工業(yè)微機(jī)用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁輻射干擾，機(jī)械振動、溫度及濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項足可以使工業(yè)微機(jī)不能正常工作 11 系統(tǒng)總體設(shè)計 由于可編程控制器應(yīng)用方便、可靠性高，因而被大量地應(yīng)用于各個行業(yè)、各個領(lǐng)域。隨著可編程控制器功能 的不斷拓寬與增強(qiáng)，它已經(jīng)從完成復(fù)雜的順序邏輯控制的繼電器控制柜的替代物，逐漸進(jìn)入到過程控制和閉環(huán)控制等領(lǐng)域，它所能控制的系統(tǒng)越來越復(fù)雜，控制規(guī)模越來宏大，因此如何用可編程控制器完成實際控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計，是每個從事電氣控制技術(shù)的人員所面臨的實際問題。 PLC系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求和工藝需求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則。 （ 1）最大限度地滿足被控對象提出的要求和各項性能指 標(biāo)。設(shè)計前，設(shè)計人員除要理解被控對象的技術(shù)要求外，還應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行實地的調(diào)查研究，收集資料，訪問有關(guān)的技術(shù)人員和實際操作人員，共同擬定設(shè)計方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。 （ 2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。 （ 3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 （ 4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 PLC系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 PLC控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的，因此， PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 如下。 （ 1）明確設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件 設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)的方式給出，在設(shè)計任務(wù)中，應(yīng)明確各項設(shè)計要求、約束條件及控制方式。 （ 2）明確用戶輸入和輸出設(shè)備 在構(gòu)成 PLC控制系統(tǒng)時，除了作為控制器的 PLC，用戶的輸入／輸出設(shè)備是進(jìn)行機(jī)型選擇和軟件設(shè)計的依據(jù)，因此要明確輸入設(shè)備的類型（如控制按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）和數(shù)量，輸出設(shè)備的類型（如信號燈、接觸器、繼電器等）和數(shù)量，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的負(fù)載（如電動機(jī)、電磁閥等），并進(jìn)行分類、匯總。 12 第一章 M7120 磨床的 基本結(jié)構(gòu)及控制要求 M7120 磨床結(jié)構(gòu) 磨床是用砂輪的周邊或端面對工件進(jìn)行磨削加工的精加工機(jī)床。 M7120型平面磨床是用砂輪來磨削工件的平面，它的磨削精度和粗糙度都比較高，是應(yīng)用較普遍的一種機(jī)床。 M7120平面磨床外形圖如圖1所示。 圖 1 M7120 平面磨床外形圖 運(yùn)動形式 1液壓換向開關(guān)； 2電磁吸盤； 3砂輪； 4砂輪箱； 5砂輪縱向進(jìn)給手柄； 6立柱導(dǎo)軌； 7砂輪啟動按鈕； 8工作臺； 9停止按鈕； 10電磁吸盤按鈕； 11液壓泵電動機(jī)啟停按鈕； 12砂輪垂直進(jìn)給手輪； 13工作臺移 動手輪 ? 主運(yùn)動：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 ? 縱向進(jìn)給：工作臺左右往返運(yùn)動。 ? 橫向進(jìn)給：砂輪在床身導(dǎo)軌上的前后運(yùn)動。 ? 垂直進(jìn)給：砂輪箱在立柱導(dǎo)軌上的上下運(yùn)動。 工作臺每完成一次縱向進(jìn)給，砂輪自動作一次橫向進(jìn)給。當(dāng)加工完整個平面后，手動砂輪箱作垂直進(jìn)給。 控制要求 根據(jù)磨床的結(jié)構(gòu)可知它的幾種運(yùn)動形式，主運(yùn)動是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。垂直進(jìn)給，即滑座在立柱上的上下運(yùn)動；槽向進(jìn)給，即砂輪箱在滑座上的水平運(yùn)動；縱向進(jìn)給，即工作臺沿床身的往復(fù)運(yùn)動。 平面磨床采用電動機(jī)拖動，所需電動機(jī)有砂輪電動機(jī)、液壓電動機(jī)、冷卻泵電動機(jī)、砂輪升 降電動機(jī) ,其拖動控制要求如下： （ 1）砂輪、液壓泵、冷卻泵 3 臺電動機(jī)都只要求單方向旋轉(zhuǎn)。砂輪升降電動機(jī)需雙向旋轉(zhuǎn)。 13 （ 2）冷卻泵電動機(jī)應(yīng)伴隨砂輪電動機(jī)的開動而開動。 （ 3）在正常加工中，若電磁吸盤的吸力不足或消失時，砂輪電動機(jī)與液壓泵電動機(jī)應(yīng)立即停止工作，以防工件被砂輪切向力打飛而發(fā)生人身和設(shè)備事故。 （ 4）電磁吸盤勵磁線圈具有吸牢工件的正向勵磁、松開工件的斷開勵磁以及抵消剩磁便于取下工件的反向勵磁控制環(huán)節(jié)。 （ 5）具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)。各電路的短路保護(hù)，各電動機(jī)的長期過載保護(hù)，零壓、欠壓保護(hù)，電磁吸盤吸力不 足的欠電流保護(hù)，以及線圈斷開時產(chǎn)生高電壓而危及電路中其他電氣設(shè)備的過壓保護(hù)。 （ 6）機(jī)床安全照明電路與工件去磁的控制環(huán)節(jié)。 14 M7120 磨床電器原理圖： 15 第 二章 M7120 磨床電路設(shè)計及分析制圖 M7120 型平面磨床工作概況 平面磨床靠電磁吸盤 YH通電后產(chǎn)生的電磁吸力將鐵磁性工件吸牢在吸盤上。液壓泵電機(jī) M1驅(qū)動液壓泵，提供液壓系統(tǒng)所需得壓力油，液壓系統(tǒng)得執(zhí)行元件 工作臺帶動電磁吸盤及吸牢在其上的工件往復(fù)運(yùn)動。砂輪電機(jī) M2 帶動砂輪旋轉(zhuǎn)對工件進(jìn)行磨削加工。操作時要求先開 M1再開 M2；先停 M2再 停 M1。冷卻泵電機(jī) M3供給砂輪磨削工件時所需得冷卻液，M3與 M2并聯(lián)運(yùn)行。砂輪升降電機(jī) M4既能正轉(zhuǎn)也能反轉(zhuǎn)，可使拖板在立柱導(dǎo)軌上帶動砂輪作升降調(diào)整。為確保安全生產(chǎn)，當(dāng)電磁吸盤不工作或發(fā)生故障時， M M M M4均不能啟動。 砂輪與液壓泵電動機(jī)控制電路和電磁吸盤電路 根據(jù)控制要求，我們在砂輪電動機(jī)與冷卻泵電動機(jī)的控制電路中添加了動合觸頭KA，該觸頭為欠壓繼電器 KA 的動合觸頭。電磁吸盤控制電路通過欠電壓繼電器 KA 進(jìn)行聯(lián)系，當(dāng)電源電壓過低時，電磁吸盤吸力不足，會導(dǎo)致加工過程中工件飛離吸盤的事故，因此， 吸盤線圈并接有欠電壓繼電器 KA。當(dāng)電源電壓過低時， KA 不吸合，串接在 控制線路的停止按鈕下面， 線圈控制電路中的動合觸頭 KA 斷開，切斷 總控制線路的電源 ， 使所有的電動機(jī)都停止工作 ，確保安全生產(chǎn)。 （ 1）充磁過程 按下充磁按鈕 SB8，接觸器 KM3 得電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，電磁吸盤 YH 線圈得電，工作臺充磁吸住工件，同時 KM5 輔助動斷觸頭斷開，使 KM6 不能得電，實現(xiàn)互鎖。磨削加工完畢，在取下加工好的工件時，先按下 SB7，切斷電磁吸盤 YH 上的直流電源。由于吸盤和工件都有剩磁，因此需對吸盤和工件進(jìn) 行去磁。 （ 2）去磁過程 按下點動按鈕 SB9，接觸器 KM6 得電吸合，其兩副主觸頭閉合，電磁吸盤通入反向直流電，使工作臺和工件去磁。去磁時，為防止因時間過長而使工作臺反向磁化，再次吸住工件，因而接觸器 KM6 采用點動控制。 保護(hù)裝置由放電電阻 R 和電容 C 以及欠電壓繼電器 KUD 組成，電阻 R 和電容 C 的作用是，電磁吸盤是一個大電感，在充磁吸工件時，存儲了大量的磁場能量，在脫離電源的一瞬間，吸盤 YH 的兩端產(chǎn)生較大的自感電動勢，使線圈和其他電器元件損壞，因此用電阻和電容組成放電回路利用電容 C 兩邊的電壓不能突變的特點，使電磁 吸盤線圈兩端電壓變化趨于緩慢，利用電阻消耗電磁能量。欠電壓繼電器 KUD 的作用是，在加工過程中，若電源電壓不足，則電磁吸盤不能吸牢工件，導(dǎo)致工件被砂輪打出，造成嚴(yán)重事故。因此， 16 在電路中設(shè)置了欠電壓繼電器 KUD，將其線圈并聯(lián)在直流電源上，其動合觸頭串聯(lián)在液壓泵電動機(jī)與砂輪電動機(jī)的控制電路中，若電磁吸盤不能吸緊工件， KUD 就會釋放使液壓泵電動機(jī)和砂輪電動機(jī)停轉(zhuǎn)，保證了安全。 電路控制圖如 （ 2）所示 型平面磨床電氣控制電路概述 合上電源總開關(guān) QS，如果電磁吸盤的直流電源電壓正常，電壓繼電 器 KA得電吸合， KA的常開觸點閉合，為啟動 M1和 M2 做好準(zhǔn)備。 工件被 YH吸牢后按下 M1的啟動按鈕 SB3，接觸器 KM1通電吸合并自鎖， M1啟動運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)按下 M1的停止按鈕 SB2時， M1停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 M1啟動后，當(dāng)按下 M2啟動按鈕 SB5時，接觸器 KM2得電吸合并自鎖， M M3啟動運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)按下 M M3的停止按鈕 SB5時， M M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 M4由 SB6和 S