【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)困難，加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率低。今PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，用PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)便可行的方法。在節(jié)省資金的前提下，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定和便于維護(hù)等特點(diǎn)。硬件簡(jiǎn)單可靠,軟件豐富靈活,運(yùn)行效果好。以可編程控制器檢測(cè)速度過(guò)零為換向。條件實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的無(wú)沖擊換向。以精密電位計(jì)為速度給定元件，可手動(dòng)實(shí)時(shí)精。電量大等一系列缺點(diǎn)。系統(tǒng)以數(shù)字顯示輸出主電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和電樞電流值，顯示。利用PLC改造老式龍門(mén)刨床用的電控部分。根據(jù)龍門(mén)刨床工藝對(duì)控。制系統(tǒng)的要求,對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。主拖動(dòng)采用調(diào)速范圍寬、節(jié)能效。果顯著的變頻器,用PLC實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量邏輯控制和變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。統(tǒng)選用觸摸屏作人機(jī)界面,實(shí)時(shí)顯示龍門(mén)刨床的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息。力拖動(dòng)系統(tǒng)的主回路電路圖、PLC的外部接線圖。改造后的龍門(mén)刨銑床大大提高。了機(jī)床的性能和加工精度,達(dá)到了預(yù)期效果。

　　

【正文】 動(dòng)器邏輯，使得驅(qū)動(dòng)器參數(shù)能及時(shí)改變，以滿足控制過(guò)程中不同階段的特殊要求 串行通訊也可被用于對(duì)驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)的監(jiān)控及分析 PLC可編程控制器 PLC 的基本組成和特點(diǎn) 23 西華大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 可編程控制器 (Programmable Controller)是 一種工業(yè)控制用的專 用計(jì)算機(jī) ，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱 PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨 著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此 ,今天這種裝置稱作可編程控制器 ,簡(jiǎn)稱 PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC,其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： a、電源 模塊 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果 沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 一般 PLC使用的電源可以使 220V 交流電源，也可以是直流電源，PLC 內(nèi)部有穩(wěn)壓電源模塊來(lái)對(duì) PLC 內(nèi)部各模塊提供直流穩(wěn)壓電源。 一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并 能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障， 整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器 。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放系統(tǒng)的管理和監(jiān)控程序、對(duì)用戶程序做編譯處理的程序，以及 PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)。系統(tǒng)程序是由 PLC 生產(chǎn)廠家提供并固化在機(jī)子中，不能有用戶直接存取。 24 西華大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 用戶程序存儲(chǔ)器主要用于存放用戶根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程和按工藝要求編制的應(yīng)用程序，可通過(guò)編程器輸入或修改用戶程序。因此，可以說(shuō)：系統(tǒng)程序決定了 PLC 的基本智能，而應(yīng)用程序規(guī)定了 PLC 的具體工作。 d、 I/O 單元 PLC 內(nèi)部輸入電 路作用是將 PLC 外部電路（如行程開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的符合 PLC 輸入電路要求的電壓信號(hào)，通過(guò)光電耦合電路送至 PLC內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在 ~15ms 之間。根據(jù)輸入信號(hào)形式的不同，可分為模擬量I/O 單元、數(shù)字量 I/O 單元兩大類。根據(jù)輸入單元形式的不同，可分為基本I/O 單元、擴(kuò)展 I/O 單元兩大類。 e、 I/O 擴(kuò)展接口 可編程控制器利用 I/O 擴(kuò)展接口使 I/O 擴(kuò)展單元與 PLC 的基本單元實(shí)現(xiàn)連接，當(dāng)基本 I/O 單元的輸入或輸出點(diǎn)數(shù)不夠使用時(shí)，可以用 I/O 擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)充開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的 I/O 端子。 f、外設(shè)接口 外設(shè)接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能通過(guò)外設(shè)接口組成 PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 通過(guò) PC/PPI 電纜或使用 MPI卡通過(guò) RS485 接口與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。 特點(diǎn)： 可靠性高， 抗干擾能力強(qiáng)，傳速質(zhì)量高、速度快，配套完善、使用面廣，易學(xué)易用，深受人們歡迎， 耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng) ， 成本低 。 與繼電器控制相比，采用 PLC 控制后，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子線路來(lái)完成，用軟件程序 代替了繼電器之間的繁雜連線，既方便靈活，可靠性也大大提高了。 PLC的發(fā)展趨勢(shì) PLC 是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的 電子 裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼 鐵 、 石油 、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、 環(huán)保 及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格 便宜的特點(diǎn)。 發(fā)展的總趨勢(shì)就是：功能越來(lái)越強(qiáng) 25 西華大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 大，使用越來(lái)越方便，而性能價(jià)格不又不斷的提高。因此 PLC 的發(fā)展前景越來(lái)越可觀。 PLC 技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的動(dòng)向 ： 1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 。 大： I/O點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)、 32位為微處理器、多 CPU 并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2： PLC 在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛 3：不斷加強(qiáng)通訊功能 4：新器件和模塊不斷推出 高檔的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高處理速度外，還有帶 處理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O 模塊等專用化模塊。 5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的 PLC 指令系統(tǒng) 6：發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7：追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 本設(shè)計(jì)用的三菱 PLC是 英文名又稱： Mitsubish Power Line Communication，是三菱電機(jī)在 大連 生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。 三菱 PLC 在 中國(guó)市場(chǎng) 常見(jiàn)的有以下型號(hào)： FRFX1N FRFX1S FRFX2N FRFX3U FRFX2NC FRA FRQ。其中 FRFX2N 系列 是三菱 PLC 是 FX家族中最先進(jìn)的系列。 FX系列 PLC擁有無(wú)以匹及的速度，高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)； FX2N 是從 16 路到 256 路輸入 /輸出的多種應(yīng)用的選擇方案； FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置。 除輸入出 1625 點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等 特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。 在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行 16256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。可選用 16/32/48/64/80/128 點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小 8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。 程序容量：內(nèi)置 800 步 RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至 16K 步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過(guò)濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開(kāi)關(guān)的 26 西華大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 數(shù)據(jù)讀取， 16 位數(shù)據(jù)的讀取， 矩陣 輸入的讀取， 7 段顯示器輸 出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（ 20KHZ/DC5V， KHZ/DC12V24V），脈寬調(diào)制， PID 控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送， ASCII code 印刷， HEX ASCII 變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫(xiě)入等。 三菱 PLC 的選型方法 因每種品牌配置不一樣，所以它的選型方式也有所差異，下面著重介紹大家常用的大眾品牌三菱 PLC 的選型方法，大家可以做一個(gè)參考來(lái)選擇使用三菱 PLC。 PLC 選 型方法 (一 )分析被控對(duì)象并提出控制要求 詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)三菱 PLC 控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。 (二 )如何確定三菱 PLC 的輸入 /輸出設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備 (如：按紐、位置開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及各種傳感器等 )和輸出設(shè)備 (如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等 )，從而確定與三菱 PLC有關(guān)的輸入 /輸出設(shè)備，以確定 PLC的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 (三 )如何選擇三菱 PLC 三菱 PLC 選擇包括對(duì) 三菱 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇，詳見(jiàn)本章第二節(jié)。 (四 )三菱 PLC 分配 I/O 點(diǎn)并設(shè)計(jì)三菱 PLC 外圍硬件線路 I/O點(diǎn) 畫(huà)出 PLC 的 I/O 點(diǎn)與輸入 /輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，該部分也可在第 2 步中進(jìn)行。 PLC外圍硬件線路 畫(huà)出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入 PLC 的控制電路等。由 PLC 的 I/O 連接圖和 PLC 外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 三菱 PLC程序設(shè)計(jì) 27 西華大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1. 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求， 采用合適的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)三菱 PLC 程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1)三菱 PLC初始化程序。在三菱 PLC 上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)、計(jì)數(shù)器等進(jìn)行清零，對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位或復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。 2)三菱 PLC檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基 本完成時(shí)再添加。 3)三菱 PLC保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。 2. 三菱 PLC 程序模擬調(diào)試 程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。 1)硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備 (如用另一臺(tái) PLC 或一些輸入器件等 )模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到 PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。 2)軟 件模擬法是在三菱 PLC 中另外編寫(xiě)一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 (六 )三菱 plc 硬件實(shí)施 硬件實(shí)施方面主要是進(jìn)行控制柜 (臺(tái) )等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。主要內(nèi)容有： 1) 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖。 2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖。 3)根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并進(jìn)行詳細(xì)檢查。 由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此三菱 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。 (七 )三菱 plc 聯(lián) 機(jī)調(diào)試 28 西華大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) c o m 2 4 + 2 4X0X1X2 X3 X4 X5 X6 X7 X 1 0 X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4 X 1 5X 1 6 X 1 7LNL 3 7 4NSB18SB17SB16SB15SB14SB13SB12SB11SB10SB09SB08SB06SB07SB05SB04KMKMBSKM1SW01SW02SW03FX2N64 24 +24 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17L NL37 4NSB18SB17SB16SB15SB14SB13SB12SB11SB10SB09SB08SB06SB07SB05SB04KMKMBSKM1SW01SW02 SW03FX2 N64聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)，從三菱 PLC 只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。 全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到 EPROM 中，以防程序丟失。 圖 PLC 數(shù)字量輸 入 控制規(guī)模： 64 點(diǎn) 繼電