【正文】 懇請(qǐng)閱讀此篇設(shè)計(jì)論文的老師、同學(xué)，多予指正，不勝感激！ 32 參考文獻(xiàn) [1] 《 PLC 應(yīng)用技術(shù) 》 姜新橋 主編 電子工業(yè) 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(guó)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)用程序及設(shè)計(jì)》 賀哲榮主編 西安電子科技大學(xué)出版社 [6]《 電氣控制與 PLC 實(shí)訓(xùn)教程 》阮友德主編 人民郵電出版社 [7]《 電工與電子技術(shù) 基礎(chǔ)》鄒建華主編 華中科技 大學(xué)出版社 [8]《 機(jī)床電氣控制線路識(shí)圖 》李響初主編 中國(guó)電力出版社 [9]《 數(shù)控機(jī)床 PLC 控制技術(shù) 》陳芳主編 清華大學(xué)出版社 [10]《 PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 》廖常初主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [11]《 電氣控制與 PLC 應(yīng)用技術(shù) 》吳麗 主編 兵器工業(yè)出版社 。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。 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(duì)我的嚴(yán)格要求。 最后我們把 收集好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)。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(wèn)題累積起來(lái)，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(shí)，遇到問(wèn)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。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息使我對(duì)本課題有了更深刻的了解。 這是大學(xué)里第一次大型的設(shè)計(jì)，也是最后一次。 31 致謝 通過(guò)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。 5） 從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性 較差。 4） 從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電氣控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。 3） 從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。 2） 從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所以所以繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而 PLC 采用了計(jì)算機(jī)技術(shù) ，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。 結(jié)論：實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)功能良好 30 第 五 章 PLC 控制與電氣控制的區(qū)別 PLC 控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的不同之處 主要在以下幾個(gè)方面： 1） 從控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成偶，想再改變或增加功能較為困難。觀察相應(yīng)的功能指示燈是否顯示正確，即表示相應(yīng)的功能是否擁有。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。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(tái)停止旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要向后或向上進(jìn)給時(shí)，壓動(dòng) 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(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)，并通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)分別向后或向上運(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(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向右運(yùn)行。第 8 支路表達(dá)了工作臺(tái)六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動(dòng)及園工作臺(tái)的工作邏輯關(guān)系。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(dòng)停轉(zhuǎn)。在第 1 支路 27 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(dòng)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(dòng)。 PLC 的供電電源為隔離變壓器提供，這樣可以減少電網(wǎng)波動(dòng)或噪聲對(duì) PLC 的干擾 。有多種 RS232/RS422/RS485 串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信功能。 FX2N 是 FX 系列中功 能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。 AC 電源， 24V直流輸入，繼電器輸出。其中輸入信號(hào) 17 個(gè)、輸出信號(hào)10 個(gè)，實(shí)際使用時(shí)，系統(tǒng)的輸入都為開關(guān)控制量，加上 10%~15%的余量就可以了，并無(wú)其他特殊控制模塊的需要。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、安全性，考慮到系統(tǒng)的成本，系統(tǒng)的組織電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)及冷卻泵電動(dòng)機(jī)部分控制將不采用 PLC 控制。 24 第三章 X62W 萬(wàn)能銑床電氣控制線路的 PLC 改造 X62W 銑床 PLC 控制系統(tǒng)的分析 根據(jù)實(shí)際情況，在銑床的電氣改造過(guò)程中，保留原有的機(jī)械操作不變，將原來(lái)繼電器控制的線路用 PLC 控制系統(tǒng)取代 。 隨著 PLC 功能不斷增強(qiáng)，越來(lái)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(lái)越小。從而使 PLC 絕不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象。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(duì)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)。 PLC 針對(duì)工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很高的可靠性。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(chǎng)控制的致命弱點(diǎn)。 3 與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)的比較 工業(yè)微機(jī)在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模擬復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢(shì)。不論是 PLC 還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過(guò)程中，二者始終是相互滲透、互為補(bǔ)充的。在 PLC 中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是短暫的。 （ 4）工作方式不同。繼電器控制系統(tǒng)是通過(guò)元件之間的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，控制功能就固定在線路中。繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目少，一般只有 4~8 對(duì)；而“軟繼電器”可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無(wú)限對(duì)。PLC 采用無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由 PLC 內(nèi)部運(yùn)算器完成，故壽命長(zhǎng)、可靠性高。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而 PLC 則是由許多“軟繼電器”組成。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器電路的元件符號(hào)，僅個(gè)別地方有些不同。 控制的優(yōu)越 性 傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而 PLC 即可進(jìn)行開關(guān)量控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制。 （ 7）其它指標(biāo)。如 步表示掃描一步用戶程序所需的時(shí)間為。 （ 6）掃描速度。 （ 5）軟元件的種類和點(diǎn)數(shù)。 （ 4）指令數(shù)。 PLC 有開關(guān)量和模擬量?jī)煞N I/O。其存儲(chǔ)容量通常以字、步或 KB 為單位計(jì)算，常用的用戶存儲(chǔ)器類型有 RAM、 EEPROM、 EPROM 22 三種。 (2)用戶存儲(chǔ)器容量和類型。不同機(jī)型的 PLC，具有不同的編程語(yǔ)言。由于 PLC 是專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，因此 PLC 一般都能滿足以上硬件指標(biāo)的要求。 ，能耗低 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型 PLC 的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/10~1/12. PLC 的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，故可省下大量的配線和附件，減少了大量的安裝接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與 I/O 有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制的 1/100~1/10,因觸頭接觸不良造成的故障大為減少。 ，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。 21 PLC 具有完善的監(jiān)控及自診斷功能，內(nèi)部各種軟元件的工作狀態(tài)可編程軟件進(jìn)行監(jiān)控，配 合程序針對(duì)性編程及內(nèi)部特有的診斷功能，可以快速、準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)并及時(shí)排除故障。只需在 PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)線即可，絕不像傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)那樣需要使用大批繼電器及電子元件和復(fù)雜繁多的硬件接線。 ，適應(yīng)性強(qiáng)，施工周期短 PLC 產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、并配設(shè)品種齊全的各種 硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 ，性價(jià)比高 一臺(tái)小型 PLC 內(nèi)存有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程組件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。 PLC 的特點(diǎn) 的特點(diǎn) 我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也對(duì) PLC作了與國(guó)際電工委員會(huì)頒布的可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案基本一致的規(guī)定。這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性。 可見， PLC 是通過(guò)周期性不斷地循環(huán)掃描并采用集中采樣輸出的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備的連續(xù)控制。在 PLC 內(nèi)部設(shè)置了監(jiān)控定時(shí)器，用來(lái)監(jiān)視每個(gè)掃描周期是否超出規(guī)定的時(shí)間，一旦超出， PLC 就停止運(yùn)行，從而避免了由于 PLC 內(nèi)部 CPU 出故障程序運(yùn)行進(jìn)入死循環(huán)（死機(jī)現(xiàn)象）。然后， CPU 又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)掃描周期。在輸出刷新時(shí)， PLC 對(duì)第一、第二階段是處于屏蔽狀態(tài)的。 （ 3） 結(jié)果輸出階段，也叫輸出刷新。 PLC 執(zhí)行用戶程序總是根據(jù)梯形圖的順序先左而右、從上而下地對(duì)每條指令進(jìn)行讀取及解釋，并從輸入映像存儲(chǔ)器和輸出映像存儲(chǔ)器中讀取輸入和輸出的狀態(tài)，結(jié)合原來(lái)的各軟元件的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算出每條指令的結(jié)果，并馬上把結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器（如果輸出的是 Y 狀態(tài)就暫存在輸出映像存儲(chǔ)器）中，然后再執(zhí)行下一條指令，直至“ END”。 PLC 工作在輸入刷新 階段，只允許 PLC 接收輸入口的狀態(tài)信息， PLC 的第二、第三階段的動(dòng)作是在屏蔽狀態(tài)。 （ 1） 輸入信號(hào)采樣階段又叫輸入刷新階段。 PLC 在運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令的動(dòng)作過(guò)程可分 3 個(gè)階段。 嚴(yán)格來(lái)講，一個(gè)掃描周期主要包括：為保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的公共操作占用時(shí)間、系統(tǒng)與外界交換信息占用時(shí)間及執(zhí)行用戶程序過(guò)程占用時(shí)間 3部分。至于 PLC 系統(tǒng)工作過(guò)程對(duì)用戶編程來(lái)說(shuō)影響不大。 19 系統(tǒng)的初始化包括設(shè)計(jì)堆棧指針，工作單元清零，初始化編程接口，設(shè)置工作標(biāo)志及工作指針等。整個(gè)過(guò)程可分為 五個(gè)階段：自診斷、與編輯器計(jì)算機(jī)等通信、輸入采用（讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)）、用戶程序執(zhí)行和 輸出刷新（輸出結(jié)果）。因此， PLC 控制的適應(yīng)性很強(qiáng)。因此，可以將 PLC 等效為一個(gè)由許多個(gè)各種可編程繼電器（如輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器等）組成的整體， PLC 內(nèi)的這些可編程元件，由于在使用上與真 實(shí)元件有很大的差異，因此稱“軟”繼電器。 PLC 的工作原理 18 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是由輸入、邏輯控制和輸出三個(gè)基本部分組成的，其邏輯控制部分是由各種繼電器（包括接觸器、時(shí)間繼電器等）及其觸點(diǎn)，按一定的邏輯關(guān)系用導(dǎo)線而成的電路，若需要改變系統(tǒng)的邏輯控制功能，必須改變繼電器電路。控制邏輯常用與、或、非三種邏輯功能來(lái)表示。參數(shù)表明操作數(shù)的地址或一個(gè)預(yù)先設(shè)定值。操作碼用助記符 LD、 ST 表示取， OR 表示或，用來(lái)執(zhí)行要執(zhí)行的功能，告訴 CPU 該進(jìn)行什么操作，例如，邏輯運(yùn)算的與、或、非；算術(shù)運(yùn)算的加、減、乘、除，時(shí)間或條件控制中的計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、移位等功能。 例如，下圖中所示電路如 用三菱公司 FX 型 PLC，其語(yǔ)句表為： 步序 操作碼（助記符） 操作數(shù)（參數(shù)） 說(shuō)明 0