【文章內容簡介】 為并行工作方式。而 PLC 的用戶程 序按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。 （ 3） 控制速度 繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現控制，工作效率低，機械觸點還會出現抖動問題。而 PLC 時通過程序指令控制半導體電路來實現控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現觸點抖動問題。 （ 4） 定時和計數控制 電氣控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而 PLC 采用半導 體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據需要在程序中設定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計數功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計數功能。 （ 5） 可靠性和可維護性 由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，存在機械磨損、電弧燒傷等問題，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而 PLC 大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，壽命長、可靠性高。 PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現場的調試和維護提供了 方便。 14 C650 車床的電路分析 主電路分析 ： 該車床有三臺電動機， M1 為主電動機，拖動主軸旋轉，并通過進給機構以實現進給運動。 M2 為冷卻泵電機，提供切削液。 M3 為快速移動電動機，拖動刀架快速移動。 快關 QS 將三相電源引人， FU1 為主軸電動機 M1 的短路保護用的熔斷器， FR1為 M1 的過載保護用的熱繼電器。 R 為限流電阻，防止在點動時連續(xù)的起動電流造成電動機過載。通過電流互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動機的繞組的電流，熔斷器的 FU FU3 分別為 M M3 電動機的短路保護，接觸器 KM KM5為 M M3 起動接觸器。 FR2 為 M2 的過載保護用熱繼電器，因快速電動機 M3短時工作，故不設過載保護。 ２、控制電路分析 ： （ 1）主電動機 M１的 點動調整控制調整車床時，要求主電動機 M１的點動控制。電路中 KM1 為 M1 電動機的正轉接觸器， KM2 為 M1 的反轉接觸器， KA為中間繼電器。工作過程如下： M1 電動機的點動由點動按鈕 SB2 控制。按下 SB2 接觸器 KM１得電吸合，主觸點閉合，電動機定子繞組經限流電阻 R 和電源接通，電動機在低速下起動。松開 SB2， KM1 斷電，電動機被反接制動而停止。在點動過程中，中間繼電器KA 不通電，因此 KM１不會自鎖。 （ 2）主電動機 M１的正、反轉控制電路 1）正轉：主電動機正轉由正向起動按鈕 SB3 控制。按下 SB3 時，接觸器 KM3首先得電動作，它的主觸點閉合將限流電阻 R 短接，輔助觸點也同時閉合，使中間繼電器 KA 得電吸合， KA 的輔助觸點（ 13－ 9）閉合是使接觸器 KM1 得電，電動機在全壓下起動。由于 KM1 的常開觸點（ 13－ 15）、 KA 的常開觸點（ 7－15）閉合將 KM1 自鎖。 2）反轉：主電動機的反轉是由起動按鈕 SB４控制的。其控制過 程與上面的類似，當按下 SB4 時， KM3 首先得電，然后 KA 的電，它的輔助觸點（ 21－ 23）閉合，使 KM2 得電吸合 KM2 的主觸點將三相電源反接，使電動機在全壓下反轉起動。 KM2 的常開觸點（ 15－ 21）和 KA 的主觸點（ 7－ 15）的閉合將 KM2 15 自鎖。 KM2 和 KM1 的常閉觸點分別串在對方的接觸器線圈的回路中，起到正轉和反轉的互鎖作用。 （ 3）主電動機 M１的反接制動控制 C650 臥式車床 采用速度繼電器實現反接制動。當電動機的轉速制動到接近零時，用速度繼電器的觸點及時切斷其電源。速度繼電器與被控電動機是同軸的連接的，當電 動機正轉時，速度繼電器的正轉常開觸點 KS－ 2（ 17－ 23）閉合，電動機反轉時，速度繼電器的反轉常開觸點 KS1（ 179）閉合。在電動機正轉時，接觸器 KM1， KM3 和繼電器都處于得電狀態(tài)，速度繼電器的正轉常開觸點 KS－ 2（ 17－ 23）也是閉合的，這樣就為正轉反接制動做好準備。 當停車時按下停止按鈕 SB1 接觸器 KM3 失電，其主觸點斷開，電阻 R 串入主回路。與此同時 KM１也失電，斷開了電動機的電源，同時 KA 也失電，使它的常開觸點閉合。這樣就使反轉接觸器線圈 KM2 通過 1－ 3－ 7－ 17－ 23－ 25 電路得電，電動機 的電源反接，使其處于反接制動狀態(tài)。當電動機的轉速下降為速度繼電器的復位轉速時，速度繼電器的正轉常開觸點 KS－ 2（ 17－ 23）斷開，切斷了 KM2 的通電回路，電動機脫離電源停止。 電動機反轉時的制動與正轉時的制動相似。當電動機反轉時，速度繼電器的反轉常開觸點 KS－１是閉合的，這時按下 SB1正轉接觸器線圈通過 135717911電路得電，正轉接觸器 KM1 吸合將電源反接并串入電阻 R 使電動機制動停止。 （ 4）刀架的快速移動和冷卻泵控制 刀架的快速移動是由轉動刀架手柄壓動限位開關 SQ，使接觸器 KM5 吸合， M3電動機轉動來實現的。 M2 電動機為冷卻泵電動機，它的起動和停止通過按鈕 SB6和 SB5 控制。 （５）其他輔助電路 監(jiān)視主回路負載的電流表是通過電源互感器接入的，為防止電動機起動、點動和制動電流對電流表的沖擊，電路中采用一個時間繼電器 KT。例如當電動機起動時， KT 線圈通電，而 KT 的延時斷開的常閉觸點尚未動作，電流互感器二次電流只流經該觸點構成閉合回路，電流表沒有電流流過。電動機起動后， KT 延時斷開的常閉觸點打開，此時電流才流經電流表。電動機點動和制動時，電流表A 的監(jiān)測情況，讀者自行分析。 16 控制電路的電源采用了控制 變壓器 TC 低壓供電，這樣使之安全。此外，為了便于工作，設置了工作照明燈 第 3 章 C650 車床的改造 的硬件設計 與軟件設計 PLC（即可編程邏輯控制器， Programmable Logic Controller）是用來取代用于電機控制的順序繼電器電路的一種器件 （圖 11） 。是由 模 仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的 PLC 只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達 了生產過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。 PLC 的 CPU 內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數器自動加 1，程序從起始步起 ， 依次執(zhí)行到最終步，然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC 每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。 PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理， 16 位為一個模擬量。大型 PLC 使用另外一個 CPU 來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC 的控制器。相同 I/O 點數的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些。 PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比 DCS 要低很多。一個 PLC 的控制器，可以接收幾千個 I/O 點。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。 PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 PLC 在實際中用的很多。只要有工業(yè)的地方，就有 PLC 存在的機會。如果你就在機器制造、包裝、物料輸送、自動裝 配等行業(yè)中工作，那么你可能已經在使用它了。 如果沒有的話，你就是正在浪費金錢和時間。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLC。 可編程控制器得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電器接觸器控制裝置和通用計算機以及其他控制系統(tǒng)所不具有的特點： 17 (1) 運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強 (2) 設計使用和維護方便 (3) 編程御苑直觀易學 (4) 與網絡技術相結合 (5) 體積小、質量輕、能耗低 根據第 2 章的主電路分析 ,統(tǒng)計 I/0 的點數如表 31 所示 : 表 31 I/0 點數的統(tǒng)計 類 型 功能 所占點 數 (個 ) 輸 入 設 備 M1 的停止按鈕 1 M1 的點動按鈕 1 M1 的正轉按鈕 1 M1 的反轉按鈕 1 M2 的停止按鈕 1 M2 的啟動按鈕 1 M3 的限位開關 1 M1 的熱繼電器動合觸 點 1 M2 的熱繼電器動合觸 點 1 速度繼電器正轉觸點 1 速度繼電器反轉觸點 1 輸 出 設 備 M1 的正轉接觸器 1 M1 的反轉接觸器 1 M1 的制動接觸器 1 M2 接觸器 1 M3 接觸器 1 電流表接入中間繼電器 1 PLC 的選型 PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對整個控制系統(tǒng)技術經濟性 18 指標起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC 應能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。選型的基本內容應包括以下幾個方面： (1)PLC 結構的選擇 在相同功能和相同 I/O 點數的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價格低。 (2)PLC 輸出方式的選擇 不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。繼電器輸出型的 PLC 可以帶直流負載和交流負載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載。 (3)I/O 響應時間的選擇 PLC 的響應時 間包括輸入濾波時間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時間延遲。 (4)聯(lián)網通信的選擇 若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網絡，則所選用的 PLC 需要有通信聯(lián)網功能，既要求 PLC 應具有連接其它 PLC、上位計算機及 CRT 等接口的能力。 (5)PLC 電源的選擇 電源是 PLC 干擾引入的主要途徑之一，因此應選擇優(yōu)質電源以助于提高PLC 控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源是要選用橋式全波整流電源。 (6)I/O 點數及 I/O 接口設備的選擇 PLC 程序存儲器的容量通常以字或步為單位 ，用戶程序存儲器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序所需的存儲器容量可按照如下經驗公式計算： 程序容量 = K總輸入點數 / 總輸出點數 對于簡單的控制系統(tǒng)， K=6；若為普通系統(tǒng)， K=8；若為較復雜系統(tǒng)， K=10； 若為復雜系統(tǒng)，則 K=12。在選擇內存容量是同樣應留有裕量，一般是運行程序的 25% 。不應單純