【正文】 點(diǎn)、控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、控制規(guī)律、功能和特性進(jìn)行詳細(xì)分析，明確輸入輸出物理量是開(kāi)關(guān)量還是模擬量，明確劃分控制的各個(gè)階段的特點(diǎn)，階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫(huà)出完整的工作流程圖和各執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍表。然后根據(jù)PLC的技術(shù)特點(diǎn)，與其他工業(yè)控制設(shè)備，主要是繼電器控制系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較加以選擇。由于被控系統(tǒng)具有以下五個(gè)特點(diǎn)：a. 輸入輸出以開(kāi)關(guān)量為主。b. 系統(tǒng)工藝流程復(fù)雜，用繼電器控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。c. 工藝系統(tǒng)經(jīng)常變動(dòng)或控制系統(tǒng)有擴(kuò)充可能。d. 對(duì)控制系統(tǒng)安全性和可靠性要求高。e. 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差。因此，宜選用PLC，特別是小型PLC。由于PLC性能價(jià)格比較高，與工業(yè)控制機(jī)相比較的選擇問(wèn)題，還需要考慮更多的技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素。2. PLC機(jī)型的選擇目前PLC機(jī)型可選擇的有很多，在使用PLC時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。（1）確定控制系統(tǒng)類型 控制系統(tǒng)依結(jié)構(gòu)可分為單體控制的小系統(tǒng)和慢過(guò)程大系統(tǒng)兩類。單體控制的小系統(tǒng)，一般使用一臺(tái)PLC就能完成控制功能，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備或幾臺(tái)設(shè)備中的一種功能。該系統(tǒng)有多個(gè)PLC構(gòu)成一個(gè)PLC控制網(wǎng)，由一臺(tái)中型可編程序控制器控制。 （2）PLC機(jī)型的選擇規(guī)模要適當(dāng) 輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)可決定PLC規(guī)模的大小。首先，要確保PLC有足夠的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，并留有一點(diǎn)的余量，一般要考慮10%的備用量。由于此次設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化產(chǎn)品，選用小型PLC。若控制系統(tǒng)較大，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，被控設(shè)備分散，就可選用大中型PLC。 （3）功能相當(dāng)、結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于僅用于順序控制的系統(tǒng)，如報(bào)警連鎖、順序動(dòng)作及時(shí)許控制等，可選擇C系列P型機(jī)。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容是電動(dòng)機(jī)壓裝聯(lián)軸器，其中的動(dòng)作順序是快進(jìn)、工進(jìn)、快退至原位，它是一個(gè)動(dòng)作循環(huán)的控制系統(tǒng)，因此選用C系列P型機(jī)。 3．輸入輸出設(shè)備及輸入輸出點(diǎn)分配 在PLC控制系統(tǒng)中，通常用作輸入器件的強(qiáng)電元件是控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)、繼電器等器件的觸點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是觸點(diǎn)容量大、價(jià)格便宜、動(dòng)作直觀。缺點(diǎn)是動(dòng)作頻率低，可靠性差，容易使控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。因此，目前常用無(wú)觸電開(kāi)關(guān)取代有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。 本次PLC的執(zhí)行元件有接觸器、電動(dòng)機(jī)、電磁閥，確定執(zhí)行元件后，在確定電壓為24V的交流電。4．電氣元件的選擇 （1）電動(dòng)機(jī)的選擇由于考慮到壓裝設(shè)備適應(yīng)范圍廣，本次設(shè)計(jì)我組主軸電動(dòng)機(jī)M1型號(hào)采用最大的，型號(hào)為Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，尺寸也為最大，選定為Y2806（55kW,380V,，980r/min）。由于液壓泵需要電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，此電動(dòng)機(jī)M2型號(hào)選定為JCB22（,380V,2790r/min）（2）熱繼電器的選擇 根據(jù)MM2的額定電流，熱繼電器應(yīng)選用JR040型。熱元件額定電流為25V，額定電流調(diào)節(jié)范圍為16 ~25A。（3）熱繼電器的選擇 ，控制回路電源127V，需主觸點(diǎn)三對(duì)，輔助常閉觸點(diǎn)KM應(yīng)選用CJ1040型接觸器，主觸點(diǎn)額定電流40A，線圈電壓127V。（4）熔斷器的選擇 由于要進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，選用RL115型，配用10A熔體。（5）主令電氣的選擇 一個(gè)啟動(dòng)按鈕SB1可選擇LA18型按鈕，紅色；一個(gè)停止按鈕SB2也選擇LA18型按鈕，黑色；一個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQ，一個(gè)壓力繼電器BP。 工藝流程的編寫(xiě) 從壓裝的工作過(guò)程分析中可以看出，整個(gè)過(guò)程可以分5個(gè)工步。由啟動(dòng)按鈕控制工作過(guò)程的開(kāi)始。工步的轉(zhuǎn)換由行程開(kāi)關(guān)和工步結(jié)束條件決定，2個(gè)電磁換向閥完成整個(gè)動(dòng)作。工作流程見(jiàn)圖41所示。圖41 工作流程圖工作過(guò)稱如下： (1)初始狀態(tài)：SB1開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、SB2開(kāi)關(guān)閉合 (2)快進(jìn)：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1按下后，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，油泵開(kāi)始供油，電磁閥1YA﹑3YA得電實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn)，并且計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。(3)工進(jìn)：計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)5秒后1YA 失電實(shí)現(xiàn)快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。 (4)快退：碰到壓力開(kāi)關(guān)BP后， 3YA失電 ，2YA得電 ，工進(jìn)結(jié)束，開(kāi)始快退。 (5)卸荷：快退碰到原位開(kāi)關(guān)SQ后，2YA失電 ，同時(shí)3YA﹑1YA失電進(jìn)入卸荷階段。 輸入輸出電路I/O口的分配 整個(gè)系統(tǒng)用液壓油推動(dòng)，一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)作為啟動(dòng)信號(hào)，另一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)作為停止信號(hào)，1個(gè)計(jì)時(shí)器和1個(gè)壓力開(kāi)關(guān)及1個(gè)原位開(kāi)關(guān)控制各工步的結(jié)束和下一步的開(kāi)始，執(zhí)行元件為一個(gè)三位四通電磁換向閥，一個(gè)兩位兩通電磁換向閥，一個(gè)單向閥。輸入輸出設(shè)備分配表41。表41 輸入輸出設(shè)備分配表輸入設(shè)備輸出設(shè)備序號(hào)代號(hào)設(shè)備名稱序號(hào)代號(hào)設(shè)備名稱1SB1啟動(dòng)按鈕1KM電動(dòng)機(jī)2SB2停止按鈕21YA電磁閥3SQ2行程開(kāi)關(guān)32YA電磁閥4SQ3行程開(kāi)關(guān)43YA電磁閥5SQ1原位開(kāi)關(guān)44YA電磁閥 整個(gè)系統(tǒng)有4個(gè)輸入信號(hào)，4個(gè)輸出信號(hào)，所以選擇C60P型PLC就可以要求.電磁鐵動(dòng)作表見(jiàn)表42。 表42 電磁鐵動(dòng)作表電磁鐵1YA2YA3YA4YA操作序號(hào)快進(jìn)++1工進(jìn)+2快退++3卸荷+4PLC器件分配情況見(jiàn)表43。表43 PLC器件分配情況表輸入輸出器件號(hào)設(shè)備號(hào)器件號(hào)設(shè)備號(hào)0000SB10500KM0001SB205011YA0002SQ105022YA0003SQ205033YA0004SQ305044YA 接線圖的繪制 結(jié)合C60P型PLC的輸出/輸入端子,再結(jié)合這種型號(hào)PLC的公用端，繪制PLC接線端子圖，其中電機(jī)由交流接觸器的線圈KM拖動(dòng)，見(jiàn)接線圖42。 圖42 PLC接線圖 梯形圖的繪制（1）梯形圖的每一邏輯行必須從左邊母線以接點(diǎn)輸入開(kāi)始，以線圈結(jié)束，線圈右邊母線可以不畫(huà)出。 1）以接點(diǎn)開(kāi)始，就是不能以線圈輸入開(kāi)始。 2）以線圈結(jié)束即線圈右面不能再接接點(diǎn)。這里的線圈是指：OUT指令、TIM指令、CNT指令及一些可以當(dāng)作線圈對(duì)待的應(yīng)用指令，它們的數(shù)據(jù)就是繼電器線圈號(hào)。 3）線圈右邊可以不畫(huà)出母線，這是因?yàn)樘菪螆D中是軟件邏輯行，只要滿足邏輯關(guān)系，輸出就能接通，并沒(méi)有實(shí)際的電流通路。 4）節(jié)點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。因?yàn)镻LC忠繼電器的狀態(tài)是用存儲(chǔ)器的位來(lái)保存，所以允許讀取任意次。這樣一來(lái)，在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，不必用復(fù)雜的電路來(lái)減少接點(diǎn)數(shù)目，可以大大簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。 5）在一個(gè)程序中，一個(gè)線圈只能用一次，不得重復(fù)使用。 6）一段完整的梯形圖程序必須用END指令結(jié)束，END是PLC執(zhí)行程序階段的結(jié)束標(biāo)志。編碼表的設(shè)計(jì)原則是：根據(jù)梯形圖，按從上到下、從左到右的順序進(jìn)行，表中指令即前述指令福德簡(jiǎn)寫(xiě)。編碼表以行為單位，有些指令占一行，有些占兩行，甚至四行，但一條指令只有一個(gè)步序號(hào)，即只有一個(gè)地址碼。（2）程序設(shè)計(jì)梯形圖編程的格式限定了梯形圖的基本構(gòu)成，它由多個(gè)梯級(jí)組成的，每個(gè)梯級(jí)由一個(gè)或多個(gè)支路組成，并且對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出單元。由于PLC在程序執(zhí)行階段，只是根據(jù)輸入輸出狀態(tài)表中的內(nèi)容進(jìn)行，與外電路相隔離，為PLC的可靠運(yùn)行提供了保障。PLC中的數(shù)據(jù)操作是以通道為單位，所以用一位或兩位來(lái)代表通道號(hào)。PLC的控制邏輯是由編程實(shí)現(xiàn)的，PLC的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可分為梯形圖、邏輯功能圖、指令語(yǔ)言表及邏輯代數(shù)式等幾種，它們主要是由傳統(tǒng)繼電控制電氣線路變換而來(lái)的。梯形圖編程規(guī)則對(duì)繼電器觸電的使用、線圈的連接位置、線圈的使用次數(shù)、觸電的安置位置都進(jìn)行了詳實(shí)的描述，必須遵守這些規(guī)則，否則所編程序在可變程序控制器中不能執(zhí)行。編程按“上重下輕，左重右輕”的原則是為了減少指令的條數(shù)，減少占用內(nèi)部存儲(chǔ)器的空間。結(jié)合接線端子圖和工作流程的順序，對(duì)于該自動(dòng)線的順序控制的應(yīng)用系統(tǒng)，利用順序控制的的特點(diǎn)，各個(gè)工步按順序執(zhí)行，上一工步執(zhí)行結(jié)束，轉(zhuǎn)換信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，立即開(kāi)通下一個(gè)工步，同時(shí)關(guān)斷上一個(gè)工步。依據(jù)這樣的思路，根據(jù)流程圖以及PLC輸入輸出器件的分配，設(shè)計(jì)如圖43所示的梯形圖。圖43 梯形圖 指令表的轉(zhuǎn)化根據(jù)液壓系統(tǒng)PLC控制的梯形圖，用C60P型PLC的基本指令轉(zhuǎn)化成指令語(yǔ)句如表44所示。表44 指令表0200LD00000201OR05000202AND NOT00010203OUT05000204LD05000205AND NOT05030206AND NOT00020207OUT05010208LD00030209OR05030210AND05000211AND NOT00020212OUT05020213LD00040214OR05030215AND NOT00020216AND NOT05010217OUT05030218LD00020219OUT05040220END 安裝調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序用編程器輸入到PLC中，進(jìn)行編輯和檢查，檢查通過(guò)的程序再用模擬開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)版，按流程圖模擬運(yùn)行，I/O信號(hào)用PLC機(jī)的發(fā)光二極管顯示。還可編制程序?qū)ο到y(tǒng)可能出現(xiàn)的故障或誤操作進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即修改和調(diào)整程序，從而達(dá)到預(yù)想的結(jié)論。當(dāng)開(kāi)關(guān)按鈕（0001）作用，電機(jī)（0005）啟動(dòng)（0500燈亮），同時(shí)，3YA、1YA得電（0500自鎖），同時(shí)接通0500501得電燈亮。且計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)5秒，（0501自鎖控制TIM00計(jì)時(shí)），進(jìn)入5秒快進(jìn)中。5秒后，計(jì)時(shí)器自鎖且斷開(kāi)1YA（TIM00常閉得電斷開(kāi)，0501燈滅），進(jìn)入工進(jìn)中。工進(jìn)到當(dāng)壓力繼電器壓力開(kāi)關(guān)（0003）作用，2YA得電自鎖（0502燈亮，同時(shí)0502常閉得電斷開(kāi)，0503和0501燈滅），且計(jì)時(shí)器失電，進(jìn)入快退中?？焱酥猎唬?004）開(kāi)關(guān)作用斷開(kāi)2YA實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)。 本章小結(jié) 本章節(jié)主要完成了可編程序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹了其特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，還進(jìn)行了電器元件的選擇以及接線圖、梯形圖、編碼表的繪制。結(jié) 論本組完成的是基于PLC的發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器壓裝設(shè)備的設(shè)計(jì)，主要完成工作如下： （1）介紹了液壓系統(tǒng)的發(fā)展概況、液壓系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用以及可編程控制器的發(fā)展概況，最終提出了本文的研究目標(biāo)和設(shè)計(jì)內(nèi)容。（2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算。通過(guò)分析壓裝設(shè)備的動(dòng)作循環(huán)，擬定了液壓原理圖，進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算，完成了液壓元件的選型。（3）總裝配的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)工作臺(tái)、平板、支撐板的設(shè)計(jì)與計(jì)算并進(jìn)行校核，我們?cè)O(shè)計(jì)出總裝配圖的結(jié)構(gòu)。 （4）可編程序控制器控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)循環(huán)的要求，利用PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，完成了接線圖、梯形圖的繪制和編碼表的編程，并進(jìn)行了上機(jī)調(diào)試。 （5）通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的分析研究，進(jìn)行液壓元件的選擇和部分元件的與校核，還進(jìn)行了可編程序控制器的設(shè)計(jì)，最終繪制了液壓原理圖和總裝配圖。此設(shè)計(jì)完成了利用PLC軟件程序?qū)C(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。致 謝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在吳老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，吳老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向吳老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)大學(xué)生活的每個(gè)可愛(ài)的同學(xué)們和尊敬的老師們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。謹(jǐn)向各位同仁表示誠(chéng)摯的敬意和謝忱。要各奔前程了，大家珍重。參考文獻(xiàn)[1] 李威，：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[2] 徐灝，：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[3] 駱簡(jiǎn)文，液壓傳動(dòng)與控制（修訂版）.重慶大學(xué)出版社，2005.[4] 章宏甲，黃誼，：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[5] 徐創(chuàng)文，2001.[6] 丁加軍，：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[7] 王德發(fā)，：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[8] 楊培元，：機(jī)械工業(yè)出版社，2001..[9] 陳秀寧，：浙江大學(xué)出版社，2002.[10] ：上海人民出版社，2005.