【正文】 相聯(lián)，輸出電路的負(fù)載電源由用戶根據(jù)負(fù)載要求自行分配。晶體管適應(yīng)直流負(fù)載，其特點(diǎn)是動作頻率高，響應(yīng)速度快，但帶負(fù)載能力小。 圖 24V輸入接口電路 (2).輸出接口電路 為適應(yīng)不同負(fù)載需求，各類 PLC 的輸出有三種方式，即繼電器輸出、晶體管輸出和晶 閘管輸出。輸入信號是通過輸入斷子經(jīng) RC 濾波、光電隔離進(jìn)入內(nèi)部電路。在 PLC 內(nèi)部電源容量允許前提下，有源輸入器件可采用 PLC 輸出電源，否則必須外設(shè)電源。 (1).輸入接口電路 各種 PLC 輸入電路大致相同，其輸入方式有三種類型：一種是直流輸入太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ DC12V 或 24V），另一種是交流輸入（ AC100～ 120V 或 200～ 240V），第三種是交直流輸入（交直流 12V 或 24V） 。不同的是， PC 產(chǎn)品的 I/O單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和制造的。由于生產(chǎn)過程當(dāng)中的信號電平、頻率是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平、頻率也是千差萬別的，而 CPU 處理的信號只是標(biāo)準(zhǔn)電平，其工作節(jié)拍又與外部環(huán)境不一樣。 、輸出單元（ I/O 單元） I/O 口單元稱為 I/O 接口電路， PLC 程序執(zhí)行過程中需要用的各種開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量等各種外部設(shè)備或設(shè)定量，都通過輸入電路進(jìn)入 PLC。可采用高密度、低功耗的 CMOS RAM 或 EPROM 與 EEPROM。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路 , 存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器 , 用戶存儲器包括用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放用戶程序執(zhí)行過程中使 用 NO/OFF 狀態(tài)量或數(shù)值量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。其主要組成及各部分作用是 : CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包 括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC 的硬件組成與各部分的作用 可編程控制器 (PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 KM1～ KM4 等接觸器采用按鈕與自?？刂品绞?，因此使 M1 與 M2 具有欠電壓與零電壓保護(hù)。由 FU 及 FU1～ FU6 實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。 快速電動機(jī) SQ+（ 刀架手柄壓動） →KM5+→M3 起動。其基本步驟是：各自受控點(diǎn)動作后出現(xiàn)的控制結(jié)果（利用坐標(biāo)標(biāo)注檢索可避免遺漏）。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 反向制動 （接 SB3） 與停車制動（ KS2+）過程與正向類似。 主電動機(jī) M1 控制：接通電源 QS+。 為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動機(jī)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。 電動機(jī) M2 提供切削液，采用直接啟動停止方式，為連續(xù)工作狀態(tài)，由接觸器 KM4 的主觸點(diǎn)控制其主電路的接通與斷開。 ③串聯(lián)電阻限流控制部分，接觸器 KM3 的主觸點(diǎn)控制限流電阻 R 的接入和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的啟動電流造成電動機(jī)過載而串入了限流電阻 R，以保證電路設(shè)備正常工作。②電流表 PA 經(jīng)電流互感器 TA 接在主電動機(jī) M1 主運(yùn)動上，以監(jiān)視電動機(jī)繞組工作電流變化。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動功能。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 繼電器電氣線路的分析 C650 車床 電氣控制原理圖如圖 所示 : 圖 C650 車床 電氣控制原理圖 主電路分析 該機(jī)床共配置三臺電動機(jī) M M2 和 M3。 快速移動電動機(jī) M3：單向點(diǎn)動、短時(shí)工作方式。要求：直接起動連續(xù)運(yùn)行方式并有點(diǎn)動功能以便調(diào)整；能正反轉(zhuǎn)以滿足螺紋加工需要；由于加工工件轉(zhuǎn)動慣性大，停車時(shí)帶有電氣制動，此外，還要顯示電動機(jī)的工作電流以監(jiān)視切削狀況。 C650 車床車床由三臺三相籠型異步電動機(jī)拖動，即主電動機(jī) M冷卻電動機(jī) M2 和刀架快速移動電動機(jī) M3。兩種運(yùn)動由同一電動機(jī)帶動并通過各自的變速箱調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速或進(jìn)給速度。其結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾 架、絲桿和光桿等部分組成。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 2 章 C650 車床的主要結(jié)構(gòu)與控制要求 C650 車床的主要結(jié)構(gòu) 普通車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋和定型表面，并可以通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋等加工。 4．功能強(qiáng)，通用性好 現(xiàn)代 PC 具備很強(qiáng)的信息處理功能和輸出控制能力，它既可以對開關(guān)量進(jìn)行控制又可以對模擬量進(jìn)行控制。它與繼電器控制原理圖類似，具有直觀、清晰、修改方便、易掌握等優(yōu)點(diǎn)。 、易于掌握 這是 PC 優(yōu)于微機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)。 (2) 硬件設(shè)計(jì)采用模塊式結(jié)構(gòu)并采取屏蔽、濾波、隔離、聯(lián)鎖等一系列抗干擾技術(shù) ,同時(shí)增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境檢測與故障診斷等提高可靠性電路。 PC 出現(xiàn)后就受到普遍的重視 ,其應(yīng)用發(fā)展也十分的迅速 ,原因在于現(xiàn)有的各種控制方式相比 ,它有一系列受用戶歡迎的特點(diǎn) ,主要是 : ,抗干擾能力強(qiáng) 在惡劣的 工業(yè)環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性提出很高的要求 。 PLC 相關(guān)概述 現(xiàn)代化生產(chǎn)的水平 ,產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等各項(xiàng)指標(biāo)在很大程度上取決于生產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)性和電氣化程度 .隨著大規(guī)模集成電路及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ,給電氣控制技術(shù)開辟了新的前景 .可編程控制器是近幾十年發(fā)展起來的一種新興工業(yè)控制器 ,由于它將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來 ,而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn) ,因此在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛 . 在實(shí)際生產(chǎn)中 ,由于大量存在一些用開關(guān)量控制的簡單的程序控制過程 ,而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的 ,因而傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)常不能滿足這種要求 .電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn) ,提高了電氣控制的靈活性和通用性 ,其控制功能和控 制精度都得到很大的提高 .然而在其初期 ,存在著系統(tǒng)復(fù)雜 ,使用不便 ,抗干擾能力差 ,成本高等缺陷 ,尤其對上述簡單的過程控制有大材小用和不經(jīng)濟(jì)等問題 .因而 ,在 20 世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)需要 ,方便地改變控制程序 ,而又遠(yuǎn)比電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 ,價(jià)格低廉的自動化裝置 —— 順序控制器 ,它是通過組合邏輯元件插接或編程來實(shí)現(xiàn)繼電器接觸控制線路功能的裝置 .它能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求 ,使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 性 ,但它還是使用硬件手段 ,裝置體積大 ,功能也受到一定限制 .隨著大規(guī)模集成電路和微處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 ,上 述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化 .在 20 世紀(jì)70 年代出現(xiàn)了用軟件手段來實(shí)現(xiàn)各種控制功能以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器 —— 可編程控制器 ,這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境 。在生產(chǎn)工藝控制、過程控制、機(jī)床控制、組合機(jī)床自動控制等場合， PC 占有舉足輕重的地位。它既可組成功能齊全的自控系統(tǒng)控制整個(gè)工廠的運(yùn)行，亦可單獨(dú)使用作單機(jī)自動控制。 但可編程序控制器（ PC） 以其完善的功能，很強(qiáng)的通用性，體 積少及高可靠性等特點(diǎn)在各工礦企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。 電氣系統(tǒng)改造為 PLC 控制的意義 傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾占主太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 導(dǎo)地位，但是繼電器 — 接觸器控制有著明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大、壽命短、可靠性差、動作速度慢、功能少、程序不可變；因此對于程序固定，控制過程不太復(fù)雜的系統(tǒng)還是適合的。而 PLC 大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，壽命長、可靠性高。而 PLC 采用半導(dǎo)體集成電路做 定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計(jì)數(shù)功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。而 PLC 時(shí)通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動問題。而 PLC 的用戶程序按一定順序 循環(huán)執(zhí)行，所以各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且 PLC 所謂的“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的 PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性也較好。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò) 展性受到很大限制。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLC。如果你就在機(jī)器制造、包裝、物料輸送、自動裝配等行業(yè)中工作，那么你可能已經(jīng)在使用它了。 PLC 在實(shí)際中用的很多。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。PLC 沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù) 成本比 DCS 要低很多。把計(jì)算結(jié)果送給 PLC 的控制器。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理， 16 位為一個(gè)模擬量。不同型號的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。 PLC 的 CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動加 1，程序從起始步起 ， 依次執(zhí)行到最終步，然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。是由 模 仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的 PLC 只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。此外，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)還具有導(dǎo)軌精度自動補(bǔ)償?shù)墓δ埽罱K可以獲得高于導(dǎo)軌實(shí)際具有精度。如可隨意采購各種尺寸的滾珠絲杠副，而且交貨期短 :采用貼塑導(dǎo)軌新技術(shù)，不僅可使傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)降低五至十幾倍來防止爬行，還使得刮研極為容易。而采用改造的方案，就可靈活選取所要的功能，并可根據(jù)生產(chǎn)加工要求，采用組合的方法，增添某些部件，設(shè)計(jì)改造成專用數(shù)控機(jī)床。 (5) 可更好地因地制宜，合理刪選功能 購買現(xiàn)成的通用數(shù)控機(jī)床，往往對一個(gè)具體的生產(chǎn)加工有一些多余的功能，而又可能缺少某一專用的特殊功能。 (4) 可充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基，同時(shí)工夾具、樣 板及外圍設(shè)備也能再利用。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)，可根據(jù) 企業(yè)自身的技術(shù)力量和有關(guān)條件，采用自己改造或委托專業(yè)改造公司，并派原設(shè)備維修技術(shù)人員參加相結(jié)合的方法進(jìn)行。 (3) 熟悉了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能，便于操作維修 購新設(shè)備時(shí)，事先不能全面了解機(jī)床結(jié)構(gòu)性能，以致很難預(yù)計(jì)是否能完全適合其加工要求。而鑄鐵件年代愈久，自然時(shí)效愈充分，內(nèi)應(yīng)力的消除使得精度比新鑄件更穩(wěn)定。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝等過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往使改造成本提高 23倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資 50%左右。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新行業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有 :大限工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生 (Remanufacturing)業(yè)。這對于我國一個(gè)機(jī)床擁有量極大 (其中大部分機(jī)床役齡較長 )，而當(dāng)前經(jīng)濟(jì)財(cái)力又不足 的發(fā)展中國家來說，采用舊機(jī)床改造來提高設(shè)備的先進(jìn)性和數(shù)控化率，是一個(gè)極其有效和實(shí)用的途徑 .即使在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，在大量制造數(shù)控機(jī)床的同時(shí)，也在組建維修改造專業(yè)公司，專門從事舊機(jī)床的維修和數(shù)控化改造，尤其在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家機(jī)床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機(jī)床改造卻是為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，處在黃金時(shí)代。 提高機(jī)床數(shù)控化率有兩個(gè)途徑 :一是購買新的數(shù)控機(jī)床 。采用先進(jìn)的工藝設(shè)備，包括采用數(shù)控機(jī)床，已顯得越來越重要。因此，我國機(jī)械制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距很大，設(shè)備陳舊，技術(shù)水平落后，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。 隨著科學(xué)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率的提高已是衡量一個(gè)國家機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。改造舊機(jī)床是一項(xiàng)高新技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)大，承擔(dān)者必須具備比較全面的知識和經(jīng)驗(yàn)，不僅要熟悉各種類型的機(jī)床和不同類型的數(shù)控及驅(qū)動系統(tǒng)，還要熟悉用戶的使用要求和機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)。國外舊機(jī)床改造費(fèi)用大約為同類型新機(jī)床價(jià)格的 60%，盡管費(fèi)用較高，但由于機(jī)床改造后使用效果好，所以仍然受到機(jī)床用戶的歡迎。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控改造；繼電器； PLC；梯形圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Research and Design for C650 horizontal type lathe Reconstruction on PLC Control ABSTRACT Retrofittin