【導讀】傳統(tǒng)的鉆孔機床精度低，可靠性不高，已不適應社會發(fā)展需要。隨著PLC控制技術的。迅速發(fā)展，以PLC為核心的鉆孔機床控制系統(tǒng)已經顯示出其優(yōu)勢。型的空心圓柱型零件。首先對所選課題的現狀及背景、現代可編程控制技術的現狀、特點。寫出了可編程控制方案設計步驟。同時，詳細的介紹了電氣控制系統(tǒng)的電路設計，并列出。編程控制器的梯形圖。最后，對實際中可能產生的電磁干擾也做了介紹，并提出一些防干。此外，論文中對電氣元器件的選擇也作了詳細的講解。中常用的技術，這些技術對同類機械以及一般的工業(yè)控制都有很重要的參考價值。

　　

【正文】 制器 件的功率約為 。 因此該系統(tǒng)的設備總容量 Pe= 1＋ ++=（ KW） 采用需要系數法求解： 需要系數 Kx取 ，功率因數 cosΦ取 故計算負荷 Pjs=Kx Pe= =(KW) Ijs=Pjs／√ 3*Un*cosΦ =／√ 3**=(A) 又由于線路計算電流 Ijs=,則脫扣器額定電流 ≥ Ijs=。 取脫扣器額定電流 =10A,殼架等級額定電流 IN=40A,額定絕緣電壓UN=660V,極數 ： 4P 故 QF 斷路器型號為： GV2LS22(具有隔離功能，采用電動機保護型 D 曲線特性 )瞬時過流脫扣器動作電流 =80A。 接觸器的選型 接觸器在電力拖動和自動控制系統(tǒng)中使用量大，是涉及面很廣的一種低壓自動控制電器，主要是用來接通或分斷電動機主電路或其他負載電路的控制電路，用它可以實現頻繁的遠距離自動控制。 選擇接觸器主要依據以下數據： 1） 根據接觸器的任務，確定用哪一系列的接觸器； 2） 根據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 3） 根據被控制電路的額定電流及接觸器安裝的條件來確定接觸器的額定 電流。 4） 一般情況下對于控制主電路為交流的應采用交流的控制電路。 電動機 M M M3均為三相鼠籠型交流異步電動機；故選用交流 AC3類別的接觸器，接通和分斷能力為：允許接通 6倍的額定電流和分斷額定電流。 接觸器銘牌上標注的額定電壓是指主觸點的額定電壓。 因所控制的交流異步電動機的額定電壓為 380V，所以接觸器的額定電壓必須和交流異步電動機的額定電壓相匹配，即接觸器的額定電壓： 380V。 接觸器 KM KM KM2選用沈陽二一三廠： 已知電動機 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： CJX218（沈陽二一三廠） M2的額定電流 I2=，IC=7A,型號 CJX29。 熱繼電器的選型 熱繼電器是一種專門用來對運行的電動機進行過載及斷相保護，防止電動機過熱而燒毀的保護電器。熱繼電器選用是否得當，直接影響著對電動機進行過載保護的可靠性。通常選用時應按電動機形式、工作環(huán)境、啟動情況及負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電動機額定電流的 倍。 （ 2）根據需要的整定電流值選擇熱繼電器熱元件的編號和額定電流。選擇時應使熱元件的整定電流等于電動機的額定電流，同時整定電流應留有一定限度的上、下調整范圍。在重載起動以及起動時間較長時，為防止熱繼電器誤動作，可將熱元件在起動期間予以短路。 已知電動機 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： LR2D1312C，整定值為： 。 已知電動機 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： 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： LR2D1312C，整定值為： 6A。 第 24 頁 PLC 軟件設計 PLC 的工作方式 PLC 的工作全過程可分為三部分。 第一部分是上電處理。機器上電后對 PLC 進行一次初始化，包括硬件初始化， I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍設定， 系統(tǒng)通信參數配置及其他初始化處理等。 第二部分是掃描過程。 PLC 上電處理階段完成以后進入掃描工作過程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設的通信處理，再次進行時鐘、特殊寄存器的更新。當 CPU 處于STOP 方式時，轉入執(zhí)行自診斷檢查。當 CPU 處于 RUN 方式時，還要完成用戶的程序執(zhí)行和輸出處理，再轉入執(zhí)行自診檢查。 第三部分是出錯處理。 PLC 每掃描一次自診斷檢查，確定 PLC自身的動作是否正常，如 CPU、電池電壓、程序存儲器、 I/O 和通信等是否異?；虺鲥e。如檢查出異常時， CPU面板上的 LED及異常繼電器會接通，在特殊 寄存器中會存入錯誤代碼；當出現致命錯誤時，CPU 被強制為 STOP 方式，所有的掃描便停止。 PLC 運行正常時，掃描周期的長短與 CPU 的運算速度、 I/O 點的情況、用戶應用程序的長短及編程的情況有關。不同的指令其執(zhí)行的時間是不同的，從零點幾微秒到上百微秒不等，故選用不同的指令所用的掃描時間將會不同。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期，可從軟硬件上同時考慮。考慮到現在的 CPU 速度高，所以像過去編程那樣從用戶軟件使用指令上精打細算地節(jié)省掃描時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 式進行工作的。每一次掃描所用的時間稱做掃描周期或工作周期。 PLC 的運行框圖如 圖 第 25 頁 電 源 O N輸 入 處 理 （ 輸 入 傳 送 、 遠 程 I \ O ）內 部 處 理通 信 服 務 （ 外 設 、 C P U 、 總 線 服務 ）更 新 時 鐘 、 特 殊 寄 存 器C P U 運 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 誤 結 果致 命 錯 誤C P U 強 制 為 S T O PYNYNR U NS T O P 圖 運行圖 PLC 程序的總體結構 下圖是程序手動、半自動、全自動三種方式 PLC 的總體運行圖。 第 26 頁 P L C 故 障程 序 開 始斷 鉆 檢 測 、 液 位 檢 測 、 液 壓 檢 測判 斷 操 作 方 式手 動 操 作 半 自 動 操 作 全 自 動 操 作棘 輪 手 動 操 作棘 輪 半 自 動 操 作棘 輪 全 自 動 操 作夾 緊 手 動 操 作夾 緊 半 自 動 操 作 夾 緊 全 自 動 操 作鉆 頭 手 動 操 作 鉆 頭 半 自 動 操 作 鉆 頭 全 自 動 操 作數 據 發(fā) 送 準 備數 據 接 收 與 發(fā) 送P L C 停 止 運 行YN停 止 運 行YN 圖 PLC 整體運行圖 第 27 頁 程序 手動程序 第 28 頁 半自動程序 第 29 頁 第 30 頁 全自動程序 第 31 頁 第 32 頁 的抗干擾措施 編程控制器主要用于工業(yè)場合，工作環(huán)境惡劣，且存在著各種各樣的干擾，這些干擾對 PLC 的運行有著嚴重的影響。本章主要討論 PLC 的電磁兼容性，干擾的類型和特點，干擾的機理和傳播途徑以及在工業(yè)場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，即是指設備或系統(tǒng)在其設置的預定場合所投入運行時，應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，而按設計要求正常工作的能力，即設備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應能力。當有不希望的電噪聲危害和影響其正常工作時，稱之為存在電磁干擾。又分為內部干擾和外部干擾。 電磁干擾產生的和形成的條件： （ 1）產生電磁干擾的發(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，我們從設計階段就應采取措施。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)的干擾源大都是產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位，即干擾源。 按產生的原因不同，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，對 PLC 從以下方面進行分析： 第 33 頁 （ 1）經外界電纜線混入的輻射干擾和傳導干擾，即電網干擾； （ 2）經 PLC 輸入輸出接口數據線、信號線混入的輻射干擾和傳導干擾； ○ 1 直接混入 PLC 的輻射干擾； ○ 2 PLC 本身產生的電磁干擾； 電網噪聲 許多 PLC運行表明，導致設備故障的外部干擾，主要是電網噪聲。電網噪聲可分為電壓瞬時升高、降低的脈沖噪聲、持續(xù)欠電壓和持續(xù)過電壓的持續(xù)噪聲以及電網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：通斷電力負載、用電設備；熔斷器熔斷；斷開感性負載，如接觸器、繼電器、電磁 閥、電動機等。其中由接點斷開感性負載而產生的脈沖序列干擾，幅值高、頻率范圍廣、上升前沿陡，有足夠的能量，對 PLC危害最為嚴重。 ② 持續(xù)噪聲持續(xù)噪聲發(fā)生的原因大多數是因為過載或是短路時斷路器動作所引起的 以下的停電，其次是大型異步電動機啟動，熔斷器熔斷等造成的短時擾動以及晶閘管整流器換相時所造成的電壓缺口等 ③諧波噪聲諧波噪聲產生的原因是電網中存在以下諧波源：發(fā)電機和輸配電變壓器；晶閘管整流器等。 信號傳輸線上的噪聲 與系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳遞信息以外，總會有外部的干擾信號侵入。 特別是在傳感器與 PLC 輸入接口距離較遠、輸出接口和負載較遠以及有遠程 I/O站時，這個問題很明顯。 直接混入 PLC 的輻射干擾 大功率的射頻設備（如高頻感應加熱設備、廣播、雷達）的輸出或是能產生射頻噪聲現象的設備，都是輻射噪聲源。若 PLC置于這些射頻場內， PLC的信號線、數據線及電源線即可充當天線接受輻射信號。 PLC 本身產生的干擾 這主要指 PLC系統(tǒng)內部單元或是元器件本身產生的干擾。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，則發(fā)生靜電感應噪聲；高速電路在用長線 傳輸時，由于阻抗不匹配而導致的反射噪聲等。 第 34 頁 系統(tǒng)的抗干擾措施 PLC 設備作為接受裝置會受到來自傳導、輻射、靜電放電等方面的干擾。為適應工業(yè)場合的惡劣環(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。一般說來，PLC 具有較高的可靠性和較強的抗干擾能力，但是實際上各廠家產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 （