【正文】 裝置，它能滿足成組經(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性，但它還是使用硬件手段，裝置體積大，功能也受到了一定的限制。上述控制技術也發(fā)生了根本變化。這種期間完全能夠適應惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電器接觸器控制兩方面的優(yōu)點，故目前世界各國將其作為一種標準化通用設備普遍應用于工業(yè)控制。但是在實際工程中往往選擇一種經(jīng)濟、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點，PLC較適合組合機床的電氣控制。由于它的結構簡單、使用方便、價格低廉，所以使用廣泛。PLC等取代繼電接觸式控制邏輯。當一個電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內存當中。若需要對控制邏輯進行修改時，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴展性強。(2) 控制速度：繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸電的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點抖動和觸點拉弧問題。通常，一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。(3) 定時控制和計數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進行定時控制。有些特殊的時間繼電器結構復雜，維護不方便。用戶可以根據(jù)需要在程序中設定定時值。并且PLC可以完成計數(shù)功能，而繼電接觸系統(tǒng)通常沒有計數(shù)功能。使用繼電接觸式控制系統(tǒng)完成一項控制工程，設計施工，調試必須順序進行，周期長，而且修改困難而使用PLC來完成一項控制工程。(5) 可靠性和維護性。觸點在開閉時會受到電弧的損壞，壽命短。PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，可靠性高。總之，PLC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設計施工周期短，調試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。但是，單片機不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點：(1) 單片機不如PLC容易掌握使用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要使用微處理器的匯編語言編程。對于那些只熟悉機電控制的技術人員來說，需要進行相當長一段時間系統(tǒng)地學習單片機的知識才能掌握。(2) 單片機不如PLC使用簡單使用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。除了要進行控制程序的設計，還要在單片機單片機的外圍進行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調試也較繁瑣。輸出接口具有一定的驅動負載能力，能適應一般的控制要求。(3) 單片機不如PLC可靠使用單片機進行工業(yè)控制，突出的問題就是抗干擾性能較差。通過上面的比較，針對組合機床的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機床在加工零件時的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。可編程控制器及其有關設備的設計原則是它應該易與工業(yè)控制聯(lián)成一個整體且具有擴充功能。PLC體積小、功能強、速度快，可靠性高，又具有較大的靈活性和擴展性。它借助于軟件來實現(xiàn)重復的控制，軟件本身具有修改性，所以PLC具有靈活性。據(jù)不完全統(tǒng)計，F(xiàn)X系列PLC平均故障間隔大于20000~50000h，而平均修復時間則小于10min；PLC機能處理工業(yè)現(xiàn)場的強電信號，如交流220V、直流24V，并可直接驅動功率部件，可長期工作在嚴酷的工業(yè)環(huán)境能夠中。根據(jù)信號，控制器就會作出反映，通過用戶編程的內部邏輯便產(chǎn)生輸出信號，而且這些輸出信號可直接控制外部的控制系統(tǒng)負載，如電機，接觸器，指示燈，電磁閥等。用PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“間接網(wǎng)絡”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意去改變，這種性能使PLC具有較高的經(jīng)濟效益。但是在實際工程中往往選擇一種經(jīng)濟、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點，PLC較適合組合機床的電氣控制。由于它的結構簡單、使用方便、價格低廉，所以使用廣泛。PLC等取代繼電接觸式控制邏輯。當一個電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內存當中。若需要對控制邏輯進行修改時，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴展性強。(2) 控制速度繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點抖動和觸點拉弧問題。通常，一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。(3) 定時控制和計數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進行定時控制。有些特殊的時間繼電器結構復雜，維護不方便。(4) 可靠性和維護性。觸點在開閉時會受到電弧的損壞，壽命短。PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，可靠性高。總之，PLC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設計施工周期短，調試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。但是，單片機不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點：(1) 單片機不如PLC容易掌握使用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要使用微處理器的匯編語言編程。對于那些只熟悉機電控制的技術人員來說，需要進行相當長一段時間系統(tǒng)地學習單片機的知識才能掌握。(2) 單片機不如PLC使用簡單使用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。除了要進行控制程序的設計，還要在單片機的外圍進行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調試也較繁瑣。輸出接口具有一定的驅動負載能力，能適應一般的控制要求。(3) 單片機不如PLC可靠使用單片機進行工業(yè)控制，突出的問題就是抗干擾性能較差。通過上面的比較，針對組合機床的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機床在加工零件時的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。選擇機型的基本原則是在功能滿足要求的前提下，保證可靠，維護使用方便以及最佳功能價格比。整體式PLC：整體式PLC的每一個點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定，環(huán)境條件較好，維修量較小的小型控制系統(tǒng)中。在點數(shù)上，輸入點數(shù)，輸出點數(shù)的比例，模塊的種類方面選擇余地大，且維修方便，一般用于較復雜的控制系統(tǒng)。（2） I/O點選取原則PLC平均的I/O點價格比較高，因此應該合理選用PLC的I/O點數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點最少，但必須留有一定余量。 由PLC組成的四工位組合機床控制系統(tǒng)有輸入信號42個，均為開關量。電控制系統(tǒng)有輸出信號27個，其中電磁閥16個，六臺電動機的接觸器和5個指示燈。（3） 確定PLC機型及擴展模塊。輸出點就是主機的32。 設計輸入輸出信號地址表輸入輸出信號地址表是將輸入輸出列成表，給出相應的地址和名稱，以備軟件編程和系統(tǒng)調試時使用的一種表。根據(jù)電控系統(tǒng)的輸入輸出信號表知：1 輸入元件數(shù)量行程開關 12個按鈕24個選擇開關1個檢測元件5個2 輸出元件數(shù)量電磁閥16個接觸器6個指示燈5個根據(jù)本設計選用的PLC機型，將輸入輸出元件分配到PLC的輸入輸出接口。PLC的輸入點大部分是共點式，即所有輸入點具有一個公共端COM。本設計中，輸入元件共42個其中按鈕SB 24個、檢測元件YJ 5個、行程開關SQ 12個，選擇開關1個，基于對機床工作方式的控制要求，面板上應設有選擇開關1SA、預停按鈕；鑒于手動調整方式下，相應按鈕發(fā)出控制命令，驅動組合機床相應部件運動，因此面板上應設相應按鈕5SB24SB，鑒于對組合機床的啟動，停止及潤滑故障的處理控制，應在操作制面板上設有啟動按鈕2SB、總停按鈕1SB、潤滑故障切除按鈕4SB、其他輸入元件均為檢測元件，不在操作面板中設置，由上面綜述，可得控制系統(tǒng)操作面板如下圖22所示圖22 控制系統(tǒng)的操作面板圖22 控制系統(tǒng)操作面板圖第4章 控制系統(tǒng)軟件設計 設計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖根據(jù)本設計的控制與工藝要求，按機床的動作順序及每步所完成的任務，可得工作循環(huán)流程圖如圖23圖23 PLC控制系統(tǒng)工