【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的鉆孔機(jī)床精度低，可靠性不高，已不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。隨著PLC控制技術(shù)的。迅速發(fā)展，以PLC為核心的鉆孔機(jī)床控制系統(tǒng)已經(jīng)顯示出其優(yōu)勢(shì)。型的空心圓柱型零件。首先對(duì)所選課題的現(xiàn)狀及背景、現(xiàn)代可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)。寫出了可編程控制方案設(shè)計(jì)步驟。同時(shí)，詳細(xì)的介紹了電氣控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，并列出。編程控制器的梯形圖。最后，對(duì)實(shí)際中可能產(chǎn)生的電磁干擾也做了介紹，并提出一些防干。此外，論文中對(duì)電氣元器件的選擇也作了詳細(xì)的講解。中常用的技術(shù)，這些技術(shù)對(duì)同類機(jī)械以及一般的工業(yè)控制都有很重要的參考價(jià)值。

　　

【正文】 制器 件的功率約為 。 因此該系統(tǒng)的設(shè)備總?cè)萘? Pe= 1＋ ++=（ KW） 采用需要系數(shù)法求解： 需要系數(shù) Kx取 ，功率因數(shù) cosΦ取 故計(jì)算負(fù)荷 Pjs=Kx Pe= =(KW) Ijs=Pjs／√ 3*Un*cosΦ =／√ 3**=(A) 又由于線路計(jì)算電流 Ijs=,則脫扣器額定電流 ≥ Ijs=。 取脫扣器額定電流 =10A,殼架等級(jí)額定電流 IN=40A,額定絕緣電壓UN=660V,極數(shù) ： 4P 故 QF 斷路器型號(hào)為： GV2LS22(具有隔離功能，采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)型 D 曲線特性 )瞬時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流 =80A。 接觸器的選型 接觸器在電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用量大，是涉及面很廣的一種低壓自動(dòng)控制電器，主要是用來(lái)接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電路，用它可以實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。 選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)： 1） 根據(jù)接觸器的任務(wù)，確定用哪一系列的接觸器； 2） 根據(jù)接觸器所控制電路的額定電壓確定接觸器的額定電壓； 第 23 頁(yè) 3） 根據(jù)被控制電路的額定電流及接觸器安裝的條件來(lái)確定接觸器的額定 電流。 4） 一般情況下對(duì)于控制主電路為交流的應(yīng)采用交流的控制電路。 電動(dòng)機(jī) M M M3均為三相鼠籠型交流異步電動(dòng)機(jī)；故選用交流 AC3類別的接觸器，接通和分?jǐn)嗄芰椋涸试S接通 6倍的額定電流和分?jǐn)囝~定電流。 接觸器銘牌上標(biāo)注的額定電壓是指主觸點(diǎn)的額定電壓。 因所控制的交流異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓為 380V，所以接觸器的額定電壓必須和交流異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓相匹配，即接觸器的額定電壓： 380V。 接觸器 KM KM KM2選用沈陽(yáng)二一三廠： 已知電動(dòng)機(jī) M M M4額定電流 I1=, ,I3=， 即： Ic≥ IN=，接觸器 KMKM KM KM5的額定電流 Ic=5A，型號(hào)： CJX218（沈陽(yáng)二一三廠） M2的額定電流 I2=，IC=7A,型號(hào) CJX29。 熱繼電器的選型 熱繼電器是一種專門用來(lái)對(duì)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載及斷相保護(hù)，防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而燒毀的保護(hù)電器。熱繼電器選用是否得當(dāng)，直接影響著對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)的可靠性。通常選用時(shí)應(yīng)按電動(dòng)機(jī)形式、工作環(huán)境、啟動(dòng)情況及負(fù)載情況等幾方面綜合加以考慮。 熱繼電器的具體選擇如下 ： （ 1）一般選用熱繼電器額定電流為保護(hù)電動(dòng)機(jī)額定電流的 倍。 （ 2）根據(jù)需要的整定電流值選擇熱繼電器熱元件的編號(hào)和額定電流。選擇時(shí)應(yīng)使熱元件的整定電流等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，同時(shí)整定電流應(yīng)留有一定限度的上、下調(diào)整范圍。在重載起動(dòng)以及起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，為防止熱繼電器誤動(dòng)作，可將熱元件在起動(dòng)期間予以短路。 已知電動(dòng)機(jī) M1額定電流 IN=，即： Ic== =(A) 熱繼電器 FR1 熱元件電流整定范圍為： 3～ 8，型號(hào)： LR2D1312C，整定值為： 。 已知電動(dòng)機(jī) M3 額定電流 IN=： Ic== =(A)，故熱繼電器 FR3熱元件電流整定范圍為： 3～ 8，型號(hào)： LR2D1312C，整定值為： 4A。 已知 M2 額定電流為 IN=，即： Ic== =， 故熱繼電器 FR2熱元件電流整定范圍為： 3～ 8，型號(hào)： LR2D1312C，整定值為： 6A。 第 24 頁(yè) PLC 軟件設(shè)計(jì) PLC 的工作方式 PLC 的工作全過(guò)程可分為三部分。 第一部分是上電處理。機(jī)器上電后對(duì) PLC 進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化， I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定， 系統(tǒng)通信參數(shù)配置及其他初始化處理等。 第二部分是掃描過(guò)程。 PLC 上電處理階段完成以后進(jìn)入掃描工作過(guò)程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器的更新。當(dāng) CPU 處于STOP 方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng) CPU 處于 RUN 方式時(shí)，還要完成用戶的程序執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診檢查。 第三部分是出錯(cuò)處理。 PLC 每掃描一次自診斷檢查，確定 PLC自身的動(dòng)作是否正常，如 CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、 I/O 和通信等是否異?；虺鲥e(cuò)。如檢查出異常時(shí)， CPU面板上的 LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊 寄存器中會(huì)存入錯(cuò)誤代碼；當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU 被強(qiáng)制為 STOP 方式，所有的掃描便停止。 PLC 運(yùn)行正常時(shí)，掃描周期的長(zhǎng)短與 CPU 的運(yùn)算速度、 I/O 點(diǎn)的情況、用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短及編程的情況有關(guān)。不同的指令其執(zhí)行的時(shí)間是不同的，從零點(diǎn)幾微秒到上百微秒不等，故選用不同的指令所用的掃描時(shí)間將會(huì)不同。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期，可從軟硬件上同時(shí)考慮?？紤]到現(xiàn)在的 CPU 速度高，所以像過(guò)去編程那樣從用戶軟件使用指令上精打細(xì)算地節(jié)省掃描時(shí)間已顯得不那么重要了。 概括而言， PLC 是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方 式進(jìn)行工作的。每一次掃描所用的時(shí)間稱做掃描周期或工作周期。 PLC 的運(yùn)行框圖如 圖 第 25 頁(yè) 電 源 O N輸 入 處 理 （ 輸 入 傳 送 、 遠(yuǎn) 程 I \ O ）內(nèi) 部 處 理通 信 服 務(wù) （ 外 設(shè) 、 C P U 、 總 線 服務(wù) ）更 新 時(shí) 鐘 、 特 殊 寄 存 器C P U 運(yùn) 行 方 式執(zhí) 行 程 序輸 出 處 理執(zhí) 行 診 斷P L C 正 常 否存 放 自 診 斷 錯(cuò) 誤 結(jié) 果致 命 錯(cuò) 誤C P U 強(qiáng) 制 為 S T O PYNYNR U NS T O P 圖 運(yùn)行圖 PLC 程序的總體結(jié)構(gòu) 下圖是程序手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三種方式 PLC 的總體運(yùn)行圖。 第 26 頁(yè) P L C 故 障程 序 開(kāi) 始斷 鉆 檢 測(cè) 、 液 位 檢 測(cè) 、 液 壓 檢 測(cè)判 斷 操 作 方 式手 動(dòng) 操 作 半 自 動(dòng) 操 作 全 自 動(dòng) 操 作棘 輪 手 動(dòng) 操 作棘 輪 半 自 動(dòng) 操 作棘 輪 全 自 動(dòng) 操 作夾 緊 手 動(dòng) 操 作夾 緊 半 自 動(dòng) 操 作 夾 緊 全 自 動(dòng) 操 作鉆 頭 手 動(dòng) 操 作 鉆 頭 半 自 動(dòng) 操 作 鉆 頭 全 自 動(dòng) 操 作數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 準(zhǔn) 備數(shù) 據(jù) 接 收 與 發(fā) 送P L C 停 止 運(yùn) 行YN停 止 運(yùn) 行YN 圖 PLC 整體運(yùn)行圖 第 27 頁(yè) 程序 手動(dòng)程序 第 28 頁(yè) 半自動(dòng)程序 第 29 頁(yè) 第 30 頁(yè) 全自動(dòng)程序 第 31 頁(yè) 第 32 頁(yè) 的抗干擾措施 編程控制器主要用于工業(yè)場(chǎng)合，工作環(huán)境惡劣，且存在著各種各樣的干擾，這些干擾對(duì) PLC 的運(yùn)行有著嚴(yán)重的影響。本章主要討論 PLC 的電磁兼容性，干擾的類型和特點(diǎn)，干擾的機(jī)理和傳播途徑以及在工業(yè)場(chǎng)合中常用的一些抗干擾措施。 電磁兼容性概述 謂電磁兼容性，即是指設(shè)備或系統(tǒng)在其設(shè)置的預(yù)定場(chǎng)合所投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)具有既不受外界電磁環(huán)境的影響，又不影響周圍環(huán) 境，也不發(fā)生性能惡化和誤操作，而按設(shè)計(jì)要求正常工作的能力，即設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力。當(dāng)有不希望的電噪聲危害和影響其正常工作時(shí)，稱之為存在電磁干擾。又分為內(nèi)部干擾和外部干擾。 電磁干擾產(chǎn)生的和形成的條件： （ 1）產(chǎn)生電磁干擾的發(fā)射體，即干擾源； （ 2）傳遞電磁干擾的途徑，即耦合通道； （ 3）承受電磁干擾的接收體，即受擾體； 以上三個(gè)條件是電磁干擾的三要素，因此為了保證系統(tǒng)免受或減少電磁干擾，我們從設(shè)計(jì)階段就應(yīng)采取措施。即： （ 1）抑制干擾源； （ 2）切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑； （ 3）提高裝置和系 統(tǒng)的抗干擾能力； 上述三點(diǎn)就是抑制電磁干擾的基本原則。 干擾源及干擾形式 影響系統(tǒng)的干擾源大都是產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位，即干擾源。 按產(chǎn)生的原因不同，可以分為放電噪聲，浪涌噪聲，高頻震蕩噪聲等；按噪聲干擾模式不同，可以分為共模噪聲，常模噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，可分為持續(xù)噪聲，偶發(fā)噪聲。 由于干擾的形式多種多樣，劃分又有一定局限性。因此，為了研究 PLC 系統(tǒng)的干擾源及其性質(zhì)，對(duì) PLC 從以下方面進(jìn)行分析： 第 33 頁(yè) （ 1）經(jīng)外界電纜線混入的輻射干擾和傳導(dǎo)干擾，即電網(wǎng)干擾； （ 2）經(jīng) PLC 輸入輸出接口數(shù)據(jù)線、信號(hào)線混入的輻射干擾和傳導(dǎo)干擾； ○ 1 直接混入 PLC 的輻射干擾； ○ 2 PLC 本身產(chǎn)生的電磁干擾； 電網(wǎng)噪聲 許多 PLC運(yùn)行表明，導(dǎo)致設(shè)備故障的外部干擾，主要是電網(wǎng)噪聲。電網(wǎng)噪聲可分為電壓瞬時(shí)升高、降低的脈沖噪聲、持續(xù)欠電壓和持續(xù)過(guò)電壓的持續(xù)噪聲以及電網(wǎng)電壓上疊加的高頻諧波噪聲三種： ① 脈沖噪聲低壓供電線路發(fā)生脈沖噪聲的主要原因有：通斷電力負(fù)載、用電設(shè)備；熔斷器熔斷；斷開(kāi)感性負(fù)載，如接觸器、繼電器、電磁 閥、電動(dòng)機(jī)等。其中由接點(diǎn)斷開(kāi)感性負(fù)載而產(chǎn)生的脈沖序列干擾，幅值高、頻率范圍廣、上升前沿陡，有足夠的能量，對(duì) PLC危害最為嚴(yán)重。 ② 持續(xù)噪聲持續(xù)噪聲發(fā)生的原因大多數(shù)是因?yàn)檫^(guò)載或是短路時(shí)斷路器動(dòng)作所引起的 以下的停電，其次是大型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，熔斷器熔斷等造成的短時(shí)擾動(dòng)以及晶閘管整流器換相時(shí)所造成的電壓缺口等 ③諧波噪聲諧波噪聲產(chǎn)生的原因是電網(wǎng)中存在以下諧波源：發(fā)電機(jī)和輸配電變壓器；晶閘管整流器等。 信號(hào)傳輸線上的噪聲 與系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳遞信息以外，總會(huì)有外部的干擾信號(hào)侵入。 特別是在傳感器與 PLC 輸入接口距離較遠(yuǎn)、輸出接口和負(fù)載較遠(yuǎn)以及有遠(yuǎn)程 I/O站時(shí)，這個(gè)問(wèn)題很明顯。 直接混入 PLC 的輻射干擾 大功率的射頻設(shè)備（如高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、廣播、雷達(dá)）的輸出或是能產(chǎn)生射頻噪聲現(xiàn)象的設(shè)備，都是輻射噪聲源。若 PLC置于這些射頻場(chǎng)內(nèi)， PLC的信號(hào)線、數(shù)據(jù)線及電源線即可充當(dāng)天線接受輻射信號(hào)。 PLC 本身產(chǎn)生的干擾 這主要指 PLC系統(tǒng)內(nèi)部單元或是元器件本身產(chǎn)生的干擾。如所有具有電阻的元件都具有熱噪聲；若電路元件布局、配線和接地方式不當(dāng)，則發(fā)生靜電感應(yīng)噪聲；高速電路在用長(zhǎng)線 傳輸時(shí)，由于阻抗不匹配而導(dǎo)致的反射噪聲等。 第 34 頁(yè) 系統(tǒng)的抗干擾措施 PLC 設(shè)備作為接受裝置會(huì)受到來(lái)自傳導(dǎo)、輻射、靜電放電等方面的干擾。為適應(yīng)工業(yè)場(chǎng)合的惡劣環(huán)境。 PLC制造廠家在硬件和軟件方面都采取了一定的抗干擾措施。一般說(shuō)來(lái)，PLC 具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力，但是實(shí)際上各廠家產(chǎn)品的抗干擾能力有一定的差別。 本身的抗干擾措施 PLC 廠家常用的抗干擾措施主要有以下幾種： 1. 硬件措施 （