【導(dǎo)讀】在第二章可編程控制器的描述中，對PLC的基礎(chǔ)知識。最后在第三章X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC改造。中，通過選擇三菱FX2N—32MR型PLC對X62W萬能銑床的改造進(jìn)行了詳細(xì)說明。取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。時(shí)，PLC的功能也在不斷完善。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)。掌握電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)對提高我國工業(yè)自動化水平和生產(chǎn)效率具有重要的意義。所以銑床在金屬切削機(jī)床中占有很大的比。重，使用數(shù)量僅次于車床。因而，受到各工業(yè)國家的重視，并投入大量的人力、物。力加以研究和應(yīng)用。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工。的工作性能，減少維護(hù)、維修的工作量。以目前市場上使用最多的三菱FX2N機(jī)型，結(jié)合可編程控制器技術(shù)快速發(fā)展的實(shí)際，為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。

　　

【正文】 模擬復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)微機(jī)的人員技術(shù)水平要求較高，一般應(yīng)具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識。另外，工業(yè)微機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境 ，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這就是工業(yè)微機(jī)用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁輻射干擾、機(jī)械振動、溫度計(jì)濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項(xiàng)足以使工業(yè)微機(jī)不能正常工作。 PLC 針對工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場有很高的可靠性。 PLC 在電路布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)各方面決定了 PLC 的高抗干擾能力。電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的集成電路，在輸入、輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等通道保護(hù)功能；在電路結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都做了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在 軟件上采用了數(shù)字濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù)。這些技術(shù)都是 PLC 具有非常高的抗干擾能力。從而使 PLC 絕不會出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象。 PLC 采用梯形圖語言編程，使熟悉電氣控制的技術(shù)人員易學(xué)易懂，便于推廣。 隨著 PLC 功能不斷增強(qiáng)，越來越多地采用了微機(jī)技術(shù)，同時(shí)工業(yè)微機(jī)為了適應(yīng)用戶需要，向提高可靠性、耐用性與便于維修的方向發(fā)展，兩者間相互滲透，差異越來越小。今后， PLC 與工業(yè)控制微機(jī)將繼續(xù)共存，在一個(gè)控制系統(tǒng)中，使 PLC 集中在功能控制上，時(shí)微機(jī)集中在信息處理上，兩者相輔相成。 第三章 X62W 萬能銑床電 氣控制線路的 PLC 改造 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則與 PLC 選型 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工業(yè)要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，確定選用 PLC 控制系統(tǒng)后，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則。 最大限度地滿足被控對象的控制要求。 在滿足控制要求的前提下，力求使用權(quán)控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 的選型 PLC 是一種通用工業(yè)控制裝置，功能的設(shè)置總是面向大多數(shù)用戶的。眾多 PLC 產(chǎn)品給用戶提供了廣闊的選擇空間，也給用戶規(guī)定了一些使用環(huán)境和要求。 PLC 的選型與繼電器系統(tǒng)的元件選擇不同，繼電器控制系統(tǒng)元件的選用要在設(shè)計(jì)結(jié)束之后才能確定各元件的型號、規(guī)則和數(shù)量及屏柜大小等，而 PLC 選用則要在設(shè)計(jì)開始即可根據(jù)工藝和控制要求預(yù)先選擇。 PLC 的選擇一般考慮以下幾個(gè)方面。 PLC 的選型基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，兼顧維修、備件的通用性。對于小型單機(jī)僅需開關(guān)量控制的設(shè)備，小型 PLC 都能實(shí)現(xiàn)，而到了現(xiàn)在，大中小型 PLC 已普遍和 PLC、上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，具有數(shù)據(jù)處理、模擬量控制等功能，還要特別注意的是特殊功能的需要，這就需要選擇能滿足控制系統(tǒng)要求的具有所需功能的主機(jī)和相應(yīng)的功能模塊。 點(diǎn)數(shù) 準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出被控對象所需 IO 點(diǎn)數(shù)是 PLC 選型的基礎(chǔ)，把各輸入設(shè)備和被控設(shè)備詳細(xì)列出，然后在實(shí)際統(tǒng)計(jì)出的 IO 點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上加 15%20%的備用量以便今后調(diào)整和擴(kuò)充。 多數(shù)小型 PLC 為整體式，除了按點(diǎn)數(shù)分成許多檔次外，還要擴(kuò)展單元。模擬式的PLC 采用主機(jī)模塊與 IO 模塊、功能組合模塊組合 使用的方法，用戶可以根據(jù)需要，選擇和靈活組合使用主機(jī)與 IO 模塊。 此外， IO 點(diǎn)數(shù)確定好后，還要注意 IO 信號的性質(zhì)、參數(shù)等，如輸入信號電壓的類型、等級，輸出信號的負(fù)載性質(zhì)是交流的，還是直流的等。 PLC 響應(yīng)時(shí)間的要求 對于大多數(shù)應(yīng)用場合來說， PLC 的響應(yīng)時(shí)間不是主要的問題。響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間、輸出濾波時(shí)間和掃描周期。 PLC 的順序掃描工作方式使它不能可靠地接收持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號，為此，需要選取高掃描速度的 PLC。 PLC 的程序存儲器容量通常以字或步為單位。 PLC 的程序步是由一個(gè)字構(gòu)成的，即每個(gè)程序步占一個(gè)存儲器單元。 用戶程序所需存儲器容量可以預(yù)先估算。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲器字?jǐn)?shù)等于 IO 信號總數(shù)乘以 IO 的系統(tǒng)，每一路模擬量信號大約需100 字的存儲器容量。 小型 PLC 控制系統(tǒng)通常都選用價(jià)格便宜的簡易編程器。若有現(xiàn)成的 PC，只需配一條通信電纜在計(jì)算機(jī)上裝上相應(yīng)的編程軟件，效果更好。 三菱 FX2N— 32MR 型 PLC對 X62W萬能銑床的改造 進(jìn)行電氣控制線路改造時(shí)， 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，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(shí)現(xiàn)，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，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。輸出器件分三個(gè)電壓等級，一個(gè)是接觸器使用的 110V 交流電壓，另一個(gè)是電磁離合器使用的 36V 直流電，還有一個(gè)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)。 硬件設(shè)計(jì) 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。 萬能銑床各個(gè)輸入 /輸出點(diǎn)的 PLC I/O 地址分配 如 下表所示 序號 輸入器件 輸入地址 序號 輸出器件 輸出地址 1 SB SB2主軸啟動 X0 1 EL 照明 Y0 2 SB SB4快速進(jìn)給 X1 2 KM1主軸啟動 Y1 3 SB5 SB61停車 X2 3 KM2冷卻泵 Y2 4 SB5 SB62制 動 X3 4 KM3正轉(zhuǎn) Y3 5 SA1換刀開關(guān) X4 5 KM4反轉(zhuǎn) Y4 6 SA2圓工作臺開關(guān) X5 6 YC1主軸制動 Y5 7 SA4 照明開關(guān) X6 7 YC3快速進(jìn)給 Y6 8 SQ1 主軸沖動 X7 9 SQ2 進(jìn)給沖動 X10 10 SQ3 SQ51 X11 11 SQ3 SQ42 X12 12 SQ4 SQ61 X13 13 SQ5 SQ62左右進(jìn)給 X14 14 FR1 熱保護(hù)觸點(diǎn) X15 15 FR2 熱保護(hù)觸點(diǎn) X16 16 FR3 熱保護(hù)觸點(diǎn) X17 萬能銑床的 I/O 接線 下 圖所示 程序設(shè)計(jì) 根據(jù) X62W 萬能銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的 PLC 控制梯形圖 ,（如下圖所示）； 該程序共有 10 條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容 。在第 1 支路中，因 SQ1 和 SB SB6 都采用常閉觸頭分別接至輸入端子 X X2，則 X X2 的常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動按鈕 SB1 或 SB2 時(shí)， X0 常開觸點(diǎn)閉合， Y M0 線圈得電并自鎖，第 4支路中 Y1 常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器 M1 線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第 5 支路以下程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動。 Y1 的輸出信號使主軸電動機(jī)M1 啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕 SB5 或 SB6 時(shí)， X2 常開觸點(diǎn)復(fù)位， Y1 線圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí) X3 常開觸點(diǎn)閉合， Y5 線圈得電接通電磁離合器 YC1，主軸制動停轉(zhuǎn)。 第 2支路 表達(dá)了冷卻泵電動機(jī) M3 必須在主軸電動機(jī) M1 啟動運(yùn)行之后才能運(yùn)動的工作邏輯。第 8 支路表達(dá)了工作臺六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動及園工作臺的工作邏輯關(guān)系。向左進(jìn)給時(shí)， SQ5 被壓合，常閉觸點(diǎn) SQ52 先斷開，常開觸點(diǎn) SQ51 后閉合， X11閉合， Y3 線圈得電，電動機(jī) M2 正轉(zhuǎn)，工作臺向左運(yùn)行。向右進(jìn)給時(shí)， SQ6 被壓合，常閉觸點(diǎn) SQ62 先斷開，常開觸點(diǎn) SQ61 后閉合， X13 閉合， Y4 線圈得電，電動機(jī) M2 反轉(zhuǎn)，工作臺向右運(yùn)行。當(dāng)需要向前或向下進(jìn)給時(shí)，壓動 SQ3，常閉觸點(diǎn) SQ32 先斷開，常開觸點(diǎn) SQ31 后 閉合， X11 閉合， Y3 線圈得電，電動機(jī) M2 正轉(zhuǎn)，并通過機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺分別向前或向下運(yùn)行。當(dāng)需要向后或向上進(jìn)給時(shí)，壓動 SQ4，常閉觸點(diǎn) SQ42 先斷開，常開觸點(diǎn) SQ41 后閉合， X13 閉合， Y4 線圈得電，電動機(jī) M2 反轉(zhuǎn)，并通過機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺分別向后或向上運(yùn)行。當(dāng)圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 動作，第 6 支路的X5 常開觸點(diǎn)分?jǐn)?，?7 支路中 X5 閉合，輔助繼電器 M2 得電，使 Y3 線圈得電，電動機(jī)M2 正轉(zhuǎn)，圓形工作臺旋轉(zhuǎn)。當(dāng) SA2 復(fù)位時(shí)，輔助繼電器 M2 失電，使 Y3 線圈失電，圓形工作臺停止旋轉(zhuǎn)。第 9 支路中反映了在電動機(jī) M2 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，只需按下 SB3 或 SB4,X1常開觸點(diǎn)閉合，電磁離合器 YC2 失電， YC3 得電，工作臺沿選定方向快速移動；松開 SB3或 SB4，則電磁離合器 YC2 得電， YC3 失電，快速移動停止。該程序及 PLC 的硬接線不僅保證了原電路的工作邏輯關(guān)系，而且具有各種聯(lián)鎖措施，電氣改造的投資少，工作兩較小。 下圖為 X62W 萬能銑床 PLC 控制梯形圖 X62W 型萬能銑床 PLC 控制指令語句表 ： 設(shè)計(jì)心得 通過三四個(gè)月的辛苦，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下告一段落，而大學(xué)生活也即將 結(jié)束了。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，有苦有甜，不過更多的是學(xué)到了不少東西，無論是理論上的還是實(shí)踐上的，都使我受益菲淺。 這是大學(xué)里第一次大型的設(shè)計(jì)，也是最后一次。當(dāng)我接到設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)，頭腦里一頭霧水，不知道從何下手，后來我們指導(dǎo)老師張朝霞老師對我們進(jìn)行了輔導(dǎo)，并大致給我們描述了設(shè)計(jì)提綱以及設(shè)計(jì)思路，使我對這一任務(wù)開始有了一些思緒，我開始去圖書館查閱資料，并且摘抄了一些有利用價(jià)值的材料。通過網(wǎng)絡(luò)信息使我對本課題有了更深刻的了解。 雖然在過去的學(xué)年里我們只學(xué)過一點(diǎn)點(diǎn)與本課程相關(guān)內(nèi)容，因此在設(shè)計(jì)過程中，碰到了很多的概念、原 理以及方法方面的困難。我只好停下設(shè)計(jì)任務(wù)去學(xué)習(xí)與 PLC 有關(guān)的內(nèi)容，但還是困難重重，很多的問題累積起來，使我感覺很吃力，幸好，時(shí)間還算多，我認(rèn)真的看與 PLC 有關(guān)的書籍，不斷積累相關(guān)知識，遇到問題就求助老師或同學(xué)，終于，在理論上我已經(jīng)走出了迷茫。 接下來就是實(shí)踐了，當(dāng)我把資料收集好后，就開始把那些收集來的資料從頭到尾的理清一下，選材、分析，把所有材料按指導(dǎo)老師提供的提綱內(nèi)容進(jìn)行分類，確定章節(jié)、重點(diǎn)。接下來便是畢業(yè)設(shè)計(jì)的寫作了，老師給我們下發(fā)了畢業(yè)設(shè)計(jì)模板及格式要求，并多次對我的畢業(yè)論文進(jìn)行幫助和點(diǎn)撥，提供給我一 些有用的資料和建議。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我要感謝我的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，感謝老師對我的嚴(yán)格要求。在設(shè)計(jì)過程中，我查閱了大量的相關(guān)資料，自學(xué)、與同學(xué)的交流以及向老師請教，使自己學(xué)到了很多知識，也經(jīng)歷了很多的艱辛；在前期收集資料的過程中，我體會到了團(tuán)隊(duì)的力量，大家一起查找資料，一起討論和學(xué)習(xí)，使我從團(tuán)隊(duì)中學(xué)到了很多，感觸也很深，當(dāng)大家為著同一個(gè)目標(biāo)而奮斗時(shí)，我的心態(tài)更加的舒坦，我不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我的團(tuán)隊(duì)合作能力，也樹立我對自己工作能力的信心，相信會對我往后我學(xué)習(xí)工作生活有十分重要的 影響，也讓我充分體會到了經(jīng)過重重困難后取得的成功的喜悅。雖然這次設(shè)計(jì)不是一份最好的設(shè)計(jì)，但卻是我做得最努力的一份設(shè)計(jì)，我盡了我的全力，同時(shí)也在其中收獲了使我終身受益的東西。 參考文獻(xiàn) [1] 《電氣控制與 PLC 應(yīng)用》 華滿香主編 人民郵電出版社 [2] 《工廠電氣控制技術(shù)》 熊幸命主編 清華大學(xué)出版社 [3]《 PLC 與電氣控制》 羅偉鄧木生主編 中國電力出版社 [4] 《電氣與 PLC 控制技術(shù)》 姚屏主編 化學(xué)工業(yè)出版社 [5] 《流行 PLC 實(shí)用程序及