【正文】 輸入/輸出分配表表81 PLC輸入點分配名稱代號輸入點編號觸摸屏輸入點編號熱繼電器KR1～KR4 退出按鈕SB1 開始按鈕SB2 垂直刀架控制按鈕SB3 右側(cè)刀架控制按鈕SB4 左側(cè)刀架控制按鈕SB5 橫梁上升起動按鈕SB6 橫梁下降起動按鈕SB7 工作臺步進起動按鈕SB8 工作臺自動循環(huán)起動按鈕SB9 工作臺自動循環(huán)停止按鈕SB10 工作臺自動循環(huán)后退按鈕SB11 工作臺步進后退按鈕SB12 工作臺循環(huán)前進減速行程開關(guān)ST1 工作臺循環(huán)前進換向行程開關(guān)ST2 工作臺循環(huán)后退減速行程開關(guān)ST3 工作臺循環(huán)后退換向行程開關(guān)ST4 工作臺前進終端限位行程開關(guān)ST5 工作臺后退終端限位行程開關(guān)ST6 橫梁上升限位行程開關(guān)ST7 橫梁下降限位行程開關(guān)ST8 橫梁下降限位行程開關(guān)ST9 橫梁放松動作行程開關(guān)ST10 工作臺低速運行行程開關(guān)ST11 。CPU226的擴展原理圖如圖71。該系統(tǒng)擴展模塊配有1個數(shù)字量擴展模塊EM222和1個模擬量擴展模塊EM231（見表73）。本設(shè)計根據(jù)對各個電機的控制需要，基本CPU單元選用CPU226，其集成了24輸入/16輸出共40個數(shù)字量，可帶擴展模塊7個，最大擴展模塊至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點；13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間；6個獨立的30HZ的高速計數(shù)器，2路獨立的20HZ高速脈沖輸出，具有PID控制器。S7200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，還是相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。3）編程軟件的易用性。2）豐富強大的通信功能。S7200 系列除了具有PLC的基本控制功能以外，還在以下三個方面有獨到之處：1）功能強大的指令集。它能夠滿足各種設(shè)備的自動化控制需求。S7200PLC系統(tǒng)是緊湊型可編程序控制器。西門子S7200 PLC系列屬于小型可編程序控制器，可用于簡單的控制場合，也用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。選用的編程語言應(yīng)遵守其標準(IEC6113123)同時還應(yīng)支持多種語言編程形式，C，如Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。(四)編程功能離線編程方式:PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。4)專用PLC網(wǎng)絡(luò)(各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò))。2)1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)，RIO通信口，工業(yè)以太網(wǎng)，常用DCS接口等。(三)通信功能 大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議(如TCP/IP)，需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)(TCP/IP)相連接。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。設(shè)計選型時應(yīng)從實際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位，比較等運算功能。三，控制功能的選擇該選擇包括運算功能，控制功能，通信功能，編程功能，診斷功能和處理速度等特性PLC。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。二，存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。下面，我們就詳細來說下選擇PLC時應(yīng)注意的幾點:一，輸入輸出(I/O)點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。如今PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，用PLC設(shè)計電氣控制系統(tǒng)是簡便可行的方法。當h=5時，；而，因此，能滿足設(shè)計要求。現(xiàn)在，滿足近似條件?，F(xiàn)在，滿足簡化條件。六、計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電路參數(shù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖13所示，按所用運算放大器，取，各電阻和電容值計算如下：，?。?，取；，取。四、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選用PI型，其傳遞函數(shù)為：。按小時間常數(shù)近似處理，取。 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計一、轉(zhuǎn)速環(huán)的簡化：IdL(s)U*n(s)an (s)+ASRCeTmsRId (s)a /b TSns+1+圖612 簡化后的轉(zhuǎn)速環(huán)二、確定時間常數(shù)：（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)為；（2）轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)。（3）校驗小時間常數(shù)的近似處理是否滿足條件。（2）校驗忽略反電動勢對電流環(huán)影響是否滿足。七、校驗近似條件電流環(huán)截止頻率（1）校驗晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足。四、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇電流調(diào)節(jié)器選用PI型，其傳遞函數(shù)為：五、選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)ACR超前時間常數(shù)：；電流環(huán)開環(huán)增益：因為要求，故應(yīng)取，因此于是，ACR的比例系數(shù)為。按小時間常數(shù)近似處理，取。三相橋式電路的平均失控時間；（2）電流濾波時間常數(shù)。τi=Tl，Ki=（KiKsβ）247?？梢赃x用3個KJ004集成塊和一個KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進行脈沖放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如圖67。然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出6路脈沖，再經(jīng)補脈沖形成及分配單元形成補脈沖并按順序輸出6路脈沖。根據(jù)單相同步信號的上升沿和下降沿，形成兩個同步點，分別發(fā)出兩個相位互差180176。對于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔60176。圖66 觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路類型很多，有分立式、集成式和數(shù)字式，分立式相控同步模擬電路相對來說電路比較復(fù)雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機上來實現(xiàn)，需要通過編程來實現(xiàn)，本設(shè)計不采用。VD1和R3是為了VV2由導(dǎo)通變?yōu)橹苯貢r脈沖變壓器TM釋放其儲存的能量而設(shè)的。它由VV2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器TM及附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。理想的觸發(fā)脈沖電流波形如圖65。（4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流3～5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達1～2A∕us。或采用相隔60176。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時刻進行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在的邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)大多已經(jīng)用微機數(shù)字控制實現(xiàn)，在程序中所采用的邏輯控制切換程序的流程圖如圖62所示。為了防止這種事故，必須再設(shè)置一段開放延時時間t，一般應(yīng)大于一個波頭的時間，對于三相橋式電路常取5~7ms。因為在封鎖觸發(fā)脈沖后，已導(dǎo)通的晶閘管要多一段時間后才能關(guān)斷，再過一段時間后才能恢復(fù)阻斷的能力。封鎖延時t大約需要半個或一個脈沖的時間，對于三相橋式電路約為2~3ms。由于主電流的實際波形是脈動的，而電流檢測電路發(fā)出零電流數(shù)字信號U時總有一個最小動作電流I，如果在脈動的主電流瞬時值低于I時就立即發(fā)出U信號，由于實際上電流仍在連續(xù)變化，這時本組正處在逆變狀態(tài)，突然封鎖觸發(fā)脈沖將產(chǎn)生逆變顛覆。邏輯切換指令發(fā)出后并不能馬上執(zhí)行，還需要經(jīng)過兩段延時時間，以確保系統(tǒng)的可靠工作，這就是封鎖延時t和開放延時t。當正向制動開始時，U的極性由負變正，但當實際電流方向未改變以前，仍需保持正向開放，以便進行本組逆變，只有在實際電流降到零以后，才應(yīng)該給DLC發(fā)出命令，封鎖正組，開放反組，轉(zhuǎn)入反組起動。因此，在圖61中采用U作為邏輯控制環(huán)節(jié)的一個輸入信號，稱作“轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號”。當電機反轉(zhuǎn)時固然需要開放反組，在正轉(zhuǎn)運行中要制動或減速時，也要利用反組逆變來實現(xiàn)回饋制動，可是這時U并未改變極性。無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC的任務(wù)是：當需要切換到正組VF工作時，封鎖反組觸發(fā)脈沖而開放正組脈沖；當需要切換到反組VR工作時，封鎖正組而開放反組。 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖（TG：永磁式直流測速發(fā)電機；DLC：邏輯控制器；TA；三相電流傳感器；ASR：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；Ld：平波電抗器；TR：聯(lián)接的三相整流電壓器；U；三相整流橋；GTR、GTF為正反組晶閘管的觸發(fā)電路；AR：反相器；ZC：零電流檢測環(huán)節(jié)） 圖61 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC是邏輯控制無環(huán)流可你調(diào)速系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、反組的自動切換。2）速度環(huán)把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋?；谶@種邏輯判定電路的“指揮”下工作的可逆系統(tǒng)稱邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。同時還要考慮什么時候封鎖原來工作橋的問題，這就要看工作橋有沒有電流存在，有電流時不應(yīng)封鎖，否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路。至于選擇哪一組工作，就看電動機組的需要轉(zhuǎn)矩方向。無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實現(xiàn)無環(huán)流原理的不同分為兩大類：邏輯無環(huán)流系統(tǒng)和錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)。無環(huán)流控制的可逆調(diào)速系統(tǒng)主電路由兩組反并聯(lián)的晶閘管組成，當一組晶閘管工作時，用邏輯電路或邏輯算法區(qū)封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，使它處于完全斷開的狀態(tài)，以確保兩組晶閘管不能同時工作，從根本上切斷了環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)。鑒于有環(huán)流可逆系統(tǒng)雖然具有反向快、過度平滑等優(yōu)點，但設(shè)置幾個環(huán)流電抗器終究是個累贅。對于多閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，由于它主要是控制系統(tǒng)的超速，只有在要求調(diào)速運行非常平穩(wěn)的系統(tǒng)中才采用，同時由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)性強，且投資高，不符合本設(shè)計的要求。但是加上電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)只能限制電機的最大的電流，并不能達到令人滿意的快速起動和制動性能，只是因為電流一直都是變化著的，達到最大值后，由于負反饋的作用加強和電機轉(zhuǎn)子中的電勢增加，電流又被降下來，電動機轉(zhuǎn)矩也隨之減小，從而延長了起動、制動時間，同時單閉環(huán)系統(tǒng)在動態(tài)響應(yīng)、起制動性能和抗擾調(diào)節(jié)能力上也比不上雙閉環(huán)系統(tǒng)。歸于這類生產(chǎn)機械的拖動系統(tǒng)而言，只有穩(wěn)速階段才可用于有效生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)該盡量縮短一個工作周期內(nèi)的起動時間和制動時間，因此電動機必須以最大的起動電流起動、制動。龍門刨床在生產(chǎn)實際中處于經(jīng)常起動、制動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的運行狀態(tài)。為了擴大調(diào)速范圍，只有設(shè)法減小靜態(tài)速降△，但開環(huán)系統(tǒng)主回路的總電阻R和電機參數(shù)是實際存在的，在額定電流時靜態(tài)速降△=*R/是無法減小的。但開環(huán)系統(tǒng)如果要滿足以上靜差率的要求，它的調(diào)速范圍就很小了。但是，許多生產(chǎn)機械除需要無級調(diào)速外，常還有對靜差率的要求。雖然開環(huán)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑無極調(diào)速，但其機械特性比較差，穩(wěn)速能力差。對于元件映像寄存器來說，每一個元件的狀態(tài)會隨程序的執(zhí)行過程而變化。指令的執(zhí)行總是根據(jù)梯形圖的順序先左后右、先上后下的對每條指令進行掃描，并按程序的規(guī)定讀入輸出、內(nèi)部輔助寄存器、定時器、計數(shù)器的狀態(tài)。此時，即使輸入狀態(tài)有變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容不變化，只能等到下一個掃描周期才能被讀入。PLC的運行框圖如圖所示。在整個運行期間，PLC的CPU按用戶程序先后存放，從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條。PLC的3個工作階段當PLC啟動后，其工作過程一般分為輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。繼電—接觸控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用并行方式，而PLC的邏輯操作是通過CPU逐行掃描執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的。 可編程控制器PLC的工作原理PLC是一種特殊形式的計算機系統(tǒng)，是利用計算機技術(shù)對穿的硬件邏輯控制系統(tǒng)“繼電—接觸器控制”進行“硬件軟化”的結(jié)果。2）用戶程序根據(jù)系統(tǒng)配置和控制要求編輯用戶程序，是PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的一個重要環(huán)節(jié)。解釋程序能將編程語言變?yōu)闄C器語言以便操作運行。1）系統(tǒng)程序PLC系統(tǒng)程序有三種類型（1）系統(tǒng)管理程序 它決定系統(tǒng)的工作節(jié)拍，包括PLC運行管理、存儲空間管理和系統(tǒng)自診斷管理。人機界面可顯示從CPU主機讀出的信息；可以調(diào)整運行中選中的程序變量；可以提供對輸入輸出點的強制功能等。2）計算機 計算機在PLC系統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，PLC系統(tǒng)從工程項目開發(fā)、編程、調(diào)劑到系統(tǒng)的運行和維護，幾乎都離不開計算機。 編程器等相關(guān)設(shè)備這些設(shè)備是為了充分利控制系統(tǒng)的相關(guān)硬件和軟件資源，而設(shè)計出來的輔助工具。 I/O擴展機每種PLC 都有與主機相配的擴展模塊，用來擴展輸入、輸出點數(shù)，以便根據(jù)控制要求；靈活組合系統(tǒng)。PLC中都有一個穩(wěn)壓電源。 電源PLC的工作電源一般為單相交流電源，也有用直流24V供電的。繼電器輸出模塊的使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但動作時速度較慢，壽命有一定限制。,負載為60W。圖中的穩(wěn)壓管用來抑制管段過電壓和外部的浪涌電壓，以保護場效應(yīng)晶體管，場效應(yīng)晶體管輸出電路的工作頻率可達20~100HZ。圖55 繼電器輸出電路圖56是使用場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的