【文章內(nèi)容簡介】 SQ32 1617 + + SQ41 1823 + SQ42 2225 + + 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)表 觸點(diǎn) 位置 接通 斷開 SA11 1718 + 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 26 SA12 1922 + SA13 12— 22 + 3． 2 PLC 應(yīng)用的設(shè)計步驟 PLC 應(yīng)用的設(shè)計，一般應(yīng)按下述幾個步驟進(jìn)行： ⑴熟悉被控對象。 首先要全面、詳細(xì)的了解被控對象的機(jī)械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過程，了解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動內(nèi)容、運(yùn)動方式和步驟，歸納出工作循環(huán)圖或者狀態(tài)（功能）流程圖。 ⑵ 控制任務(wù)與設(shè)計要求。要了解工藝過程和機(jī)械運(yùn)動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對電控系統(tǒng)的控制要求，如機(jī)械運(yùn)動步件的傳動與驅(qū)動，液壓、氣動的控制，儀表、傳感器等的 連接與驅(qū)動等，歸納出電氣執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表。電控系統(tǒng)的根本任務(wù)就是正確實現(xiàn)這個節(jié)拍表。 以上兩個步驟所得到的圖、表，綜合而完整的反映了被控對象的全部功能和對電控系統(tǒng)的基本要求，是設(shè)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 27 計電控系統(tǒng)的依據(jù)，也是設(shè)計的目的和任務(wù)， 必須仔細(xì)的分析和掌握。 ⑶制定電氣控制方案。根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式，如全自動、半自動、手動、單機(jī)運(yùn)行、多機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行等。還要確定電控系統(tǒng)應(yīng)有的其它功能，如故障診斷與顯示報警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通訊功能等。 ⑷ 確定電控系統(tǒng)的輸入 /輸出 信號。通過研究工藝過程或機(jī)械運(yùn)動的各個步驟、各種狀態(tài)、各種功能的發(fā)生、維持、結(jié)束、轉(zhuǎn)換和其它的相互關(guān)系，以確定各種控制信號，并檢測反饋信號、相互的轉(zhuǎn)換信號和聯(lián)系信號。還要確定那些信號需要輸入 PLC 哪些信號要有 PLC 輸出或者哪些負(fù)載要有 PLC 驅(qū)動，分類統(tǒng)計出各輸入 /輸出量的性質(zhì)及參數(shù)。 ⑸ PLC 的選型與硬件配置。根據(jù)以上各步驟所得到的結(jié)果， 選擇合適的 PLC 型號并確定各種硬件的配置。 ⑹ PLC 元件的編號的分配。對各種輸入 /輸出信號占用的 PLC 輸入、輸出端點(diǎn)及其它 PLC 元件進(jìn)行編號分配，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 28 并設(shè)計出 PLC的 外部接線圖。 ⑺程序設(shè)計。設(shè)計出梯形圖程序或語句表程序。 ⑻模擬運(yùn)行與調(diào)試程序。將設(shè)計好的程序傳入 PLC后，在逐條檢查與驗證，并改正程序設(shè)計時的語法、數(shù)據(jù)等錯誤，然后，可以在實驗室里進(jìn)行模擬運(yùn)行與調(diào)試程序， 觀察在各種可能的情況下各個輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計要求。發(fā)現(xiàn)問題及時修改設(shè)計和已傳送到 PLC 總的程序，直到完全滿足工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖的要求。 在進(jìn)行程序設(shè)計和模擬運(yùn)行調(diào)試的同時可以平行的進(jìn)行電控系統(tǒng)的其它部分，例如 PLC 外部電路和電氣控制柜、控制臺等的設(shè)計、裝配、安 裝和接線等工作。 ⑼現(xiàn)場運(yùn)行調(diào)試。完成以上工作后，即可將已初步調(diào)試好的 程序傳送到現(xiàn)場使用的 PLC 存儲器中， PLC 接入實際輸入信號與實際負(fù)載，進(jìn)行現(xiàn)場運(yùn)行調(diào)試，及時解決調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，直到完全滿足設(shè)計要求，即可交付使用。 X62W 萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 29 行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實現(xiàn)電氣控制。PLC 專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。將 X62W 萬能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個電氣 控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修的工作量。 ㈣ 萬 能銑床電氣 PLC 改造設(shè)計 及 原理圖 圖萬能銑床電氣原理圖 4． 1 X62W 萬能銑床的控制要求及電氣控制線路分析 X62W 萬能銑床共用 3 臺異步電動機(jī)拖動，它們分別是主軸電動機(jī) M進(jìn)給電動機(jī) M2 和冷卻泵電動機(jī) M3。 X62W 萬能銑床的電路如圖 1 所示，該線路分為主電路、控制電路和河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 30 照明電路三部分。電氣控制線路的工作原理如下： （ 1） 主電路分析 主軸電動機(jī) M1 拖動主軸帶動銑刀進(jìn)行銑削加工，通過組合開關(guān) SA3 來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；進(jìn)給電動機(jī) M2 通過操縱手柄和機(jī)械離合器的配合拖 動工作臺前后、左右、上下 6 個方向的進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，其正反轉(zhuǎn)由接觸器 KM KM4 來實現(xiàn)；冷卻泵電動機(jī) M3供應(yīng)切削液，且當(dāng) M1啟動后，用手動開關(guān) QS2 控制； 3 臺電動機(jī)共用熔斷器 FU1 作短路保護(hù)， 3臺電動機(jī)分別用熱繼電器 FR FR FR3 作過載保護(hù)。 （ 2） 控制電路分析 控制電路的電源由控制變壓器 TC輸出 110V 電壓供電。 ⑴主軸電動機(jī) M1的控制 主軸電動機(jī) M1 的兩地控制由啟動停止按鈕 SB SB2 與SB SB6 完成。 KM1 是主軸電動機(jī)啟動接觸器， YC1 是主軸制動用的電磁離合器， SQ1 是主軸變速時瞬 時點(diǎn)動的位置開關(guān)。 ⑵進(jìn)給電動機(jī) M2的控制 工作臺的進(jìn)給運(yùn)動在主軸啟動后方可進(jìn)行。工作臺的進(jìn)給河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 31 可在 3 個坐標(biāo)的 6 個方向運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是通過兩個操作手柄和機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進(jìn)給電動機(jī)M2 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，并且 6 個方向的運(yùn)動是聯(lián)鎖的，不能同時接通。 當(dāng)需要圓形工作臺旋轉(zhuǎn)時，將開關(guān) SA2 扳到接通位置，這時觸頭 SA21 和 SA23 斷開，觸頭 SA22 閉合，電流經(jīng) 10— 13— 14— 15— 20— 19— 17— 18 路徑，使接觸器 KM3得電，電動機(jī) M2 啟動，通過一根專用軸帶動圓形工作臺作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 扳到斷開位置，這時觸頭 SA21 和 SA23閉合，觸頭 SA22 斷開，以保證工作臺在 6 個方向的進(jìn)給運(yùn)動，因為圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和 6 個方向的進(jìn)給運(yùn)動也是聯(lián)鎖的。 4． 2 改造方法 （ 1） X62W 萬能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變。 （ 2）原銑床的工藝加工方法不變。 （ 3）在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 32 （ 4） 電氣控制系統(tǒng)控制元件（包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器、接觸器），作用與原電氣線路相同 。 （ 5）。 主軸和進(jìn)給起動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變 （ 6） 在控制電路中，變壓器 TC 的輸出及整流器 VC 的輸出部分去掉，用可編程控制器實現(xiàn)。 （ 7） 為了保證各種聯(lián)鎖功能，將 SQ1～ SQ6,SB1～ SB6 分別接入 PLC 的輸入端。 （ 8） 換刀開關(guān) SA1 和圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 分別用其一對常開和常閉觸頭接入 PLC 的輸入端子。 （ 9） 輸出器件分三個電壓等級，一個是接觸器使用的 110V交流電壓，另一個是電磁離合器使用的 36V 直流電，還有一個是照明使用的 24V 交流電壓，這樣也將 PLC 的輸出口分為三組連接點(diǎn)。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 33 （ 直流輸入電路） （交流輸入電路） 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 34 PLC 方案的選擇 方案一：采用日本三菱公司生產(chǎn)的 F1 系列 PLC， ，三菱設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，具有很強(qiáng)的抗干擾能力及優(yōu)良的性能價格比。 PLC 常用的編程語言有幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖語言和某些高級語言； FX2 系列的 PLC 系統(tǒng)最大 I/O 點(diǎn)數(shù)為 128點(diǎn)，配置擴(kuò)展單元后可達(dá) 256 點(diǎn)。 FX2 系列機(jī)執(zhí)行基本指令的速度為 ，用戶程序存儲器的容量可擴(kuò)展至 8K 步。它有與 F1 兼容的 20 條基本指令和 2 條步進(jìn)指令，此外還有功能很強(qiáng)的 95 種功能指令。它有 6 個和普通入口兼容的高速計數(shù)器輸入點(diǎn)，最高計數(shù)頻率為10kHz。 方案二：采用西門子公司 SIMATIC S7200 系列，從形狀說，屬于小型 PLC，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。S7200 的可靠性高 ，可以用梯形圖、語句表（既指令表）和功能塊圖三種語言來編程。它的指令豐富，功能強(qiáng)，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 35 易于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計數(shù)器，高速輸出、PID 控制器、 RS485 通信編程接口、 PPI 通信協(xié)議、 MPI通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴(kuò)展到248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O，最多有 30 多 KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 硬件指令輸入對比都有很多要求，編寫程序指令，檢查、修改指令比較麻煩。不利于大量的程序編寫 經(jīng)過對 X62W 萬能銑床的控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析可知，該系統(tǒng)需要輸入點(diǎn)數(shù)為 16 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 7 點(diǎn)，根據(jù)輸入輸 出口的數(shù)量，可選擇三菱 FX2N— 32MR 型 PLC。所有的電器元件均可采用改造前的型號 因此，對 X62W 普通銑床電氣原理的控制，采用方案 一， 三菱 FX2N— 32MR。 三菱公司的 FX2N— 32MR 型 PLC 由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元組成 。 型號 輸入點(diǎn)數(shù) （ 24VDC） 輸出點(diǎn)數(shù) 擴(kuò)展模塊 最大 O/I 點(diǎn)數(shù) 繼電器輸出 晶體管輸出 FX216MR FX216MT 8 8 16 FX224MR FX224MT 12 12 16 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 36 FX232MR FX232MT 16 16 16 FX248MR FX248MT 24 24 32 FX264MR FX264MT 32 32 32 FX280MR FX280MT 40 40 32 FX2128MR FX2128MT 64 64 FX2 基本單元型號規(guī)格 型號 輸入 點(diǎn)數(shù)（ 24VDC） 輸出點(diǎn)數(shù) 擴(kuò)展 模塊最大 I/O 點(diǎn)數(shù) FX32ER 16 16 16 FX48ER 24 24 32 FX48ET 24 24 32 FX2 擴(kuò)展單元型號 型號 輸入點(diǎn)數(shù)（ 24VDC） 輸出點(diǎn)數(shù) FX8EX 8 —— FX16EX 16 —— FX8EYR —— 8 FX8EYT —— 8 FX8EYS —— 8 FX16EYR —— 16 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 37 FX16EYT —— 16 FX16EYS —— 16 FX8ER 4 4 FX2 擴(kuò)展模塊型號規(guī)格 可編程控制器 FX2 系列 PLC 的基本指令包括“與”、“或”、“非”以及定時器、計數(shù)器等 。 上圖 是指令表編程的例子， A 是梯形圖， B 是相應(yīng)指令表 共（ +）型《源型》 與共（ ）型（漏型） 與共 （ ）型（漏型） 對于 PLC 的輸入端，電流輸入是源輸入，電流流出是漏河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 38 輸入。其具體區(qū)別如下： （ 1） 共（ +）型《源型》 輸入（ Source Input） 。輸入元件的公共點(diǎn)電位相對為正。 電流流入 PLC的輸入端。源 /漏選擇端《 S/S應(yīng)與《 OV》 端相連。與下圖所示。 （ 2） 共（ ）型（漏型） 輸入（ Sink Input） .輸入元件的公共點(diǎn)電位相對為負(fù)。電流流出 PLC 的輸入端。源 /漏選擇端《 S/S應(yīng)與〈 24V〉端相連，與下圖所示 對于 PLC 的輸出端，電流流出的是源型輸出，電流流入的是漏型輸出。 PNP 接近 開關(guān) （源型輸入）