【正文】 易于維護。 可編程控制器（PLC）的發(fā)展趨勢我們堅信這項技術(shù)一定會得更好的發(fā)展。從規(guī)模上來說，完備的通信設(shè)備會更好地迎合各種工業(yè)控制場合的不同需求；從市場上來分析，今后的競爭將會更加的激烈，將會發(fā)生壟斷現(xiàn)象，屆時將會有全球通用的編程語言；通過分析網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展態(tài)勢可以得知，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成的大型控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。 可編程控制器（PLC）的應用領(lǐng)域PLC 是以微計算機技術(shù)和通信技術(shù)和自動控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新的工業(yè)控制裝置，隨著微處理工藝的發(fā)展，這項技術(shù)必然會會在眾多的行業(yè)之中獲取良好的發(fā)展。而且還在朝著其它方向擴展。明顯的提升了軟件使用性能?？删幊炭刂破鳎≒LC）廠家在以前的CPU模板上提供物理層 RS232/422/485 接口的基礎(chǔ)上，新添了很多不同的通訊接口，能夠創(chuàng)造一體化的網(wǎng)絡(luò)體系。例如：羅克韋爾 AB公司大力主推的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即 Device Net、Ether Net，Contml Net。它們的標準不一樣，所以無法很好的兼容在一起，這就導致用戶在使用的時候非常不方便，而且會造成維護費用增加。雖說目前的工具無法很好的兼容在一起，不過隨著系統(tǒng)的進步，用戶在使用的時候，已經(jīng)能夠較好的應用各種性質(zhì)的產(chǎn)品了。相關(guān)人士調(diào)查得出的結(jié)論是:目前除了石化等行業(yè)之外，這項系統(tǒng)在大部分的行業(yè)中都獲取了良好的成就。 提出問題在電氣時代的今天，電動機一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)生活中起著十分重要的作用。因此對電動機的控制變得越來越重要。正是這些技術(shù)的進步使電動機控制技術(shù)化。驅(qū)動電路由脈沖信號來控制，所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率可以改變步進電機的原先轉(zhuǎn)速。通過改變脈沖個數(shù)即可以改變角位移量，以達到準確定位的目的。永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。它又分為兩相和五相:。 機床滑臺類型及控制在組合機床自動線中，一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺：1．液壓滑臺，用于切削量大、加工精度要求較低的粗加工序中；2．機械滑臺，用于切削量中等、具有一定加工精度要求的半精加工工序中；3． 數(shù)控滑臺，用于切削量小、加工精度要求很高的精加工工序中。特別是在組合機床自動生產(chǎn)線的控制及 CNC 機床的 S、T、M 功能控制中更顯示出其卓越的性能。特別是大型自動線中可以使控制系統(tǒng)的成本顯著下降。,在此基礎(chǔ)上搭建了實際的控制模型。，以實現(xiàn)程序的模擬。，對于將來高性能的PLC的編程具有開拓性的意義。 系統(tǒng)功能設(shè)計的目的是設(shè)計出一個以步進電機為基礎(chǔ)控制系統(tǒng)。它是以微處理器為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)基礎(chǔ)上，綜合了計算機技術(shù)、半導體集成技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而發(fā)展起來的新型控制器，用作數(shù)字控制的專用計算機。 PLC的產(chǎn)生及定義20世紀60年代以前，用以對工業(yè)生產(chǎn)進行自動控制的裝置是繼電器接觸器控制系統(tǒng)。例如：系統(tǒng)的能耗較多，噪聲大；通用性、靈活性差，工藝流程的更新需要大量的人力物力；不具備現(xiàn)代工業(yè)控制所需的數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)控制等功能。而汽車生產(chǎn)流水線基本上都采用傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制，所以整個系統(tǒng)就必須更新設(shè)計和配置。在這種情況下，采用傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制就有許多不足。如果說電子技術(shù)和電氣控制技術(shù)是可編程控制器出現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，“GM十條”就是可編程邏輯控制器出現(xiàn)的技術(shù)要求基礎(chǔ)，也是當今PLC最基本功能。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部定時、存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計數(shù)與算術(shù)運算操作等指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC的發(fā)展⑴PLC的發(fā)展歷程PLC產(chǎn)生至今，歷經(jīng)50載，其發(fā)展大體經(jīng)歷了4個階段。在這一階段，隨著PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機型、通用計算機型、單板機型等），但都被迅速淘汰。本階段為PLC原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與的階段，PLC的應用領(lǐng)域也開始由最初的小范圍邏輯控制、有選擇使用，逐步開始向機床、生產(chǎn)線領(lǐng)域拓展。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，價格一直下跌，PLC被廣泛普及。PLC的應用范圍不斷向順序控制的全部領(lǐng)域擴展。1990—2000年，PLC高性能與小型化階段。許多公司在加強各種特殊控制功能模塊研制的同時，還加強了軟件技術(shù)的開發(fā)，PLC的體積大大減小，出現(xiàn)了各種類型的小型化、微型化PLC。本階段，三菱公司的PLC產(chǎn)品開始有F系列向FX系列過渡，而后陸續(xù)推出了Q/K型小、中、大型系列產(chǎn)品。在本階段，為了適應工廠自動化的需求與信息技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能不斷開發(fā)與完善。同時隨著通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，新通信協(xié)議的不斷產(chǎn)生，PLC的通信和網(wǎng)絡(luò)功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接通用輸入/輸出設(shè)備和傳統(tǒng)的編程，還可以通過總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為工廠自動化奠定了基礎(chǔ)。本階段，三菱公司的PLC產(chǎn)品仍然以Q/K系列為主要產(chǎn)品，只是其性能在不斷完善，并有新的CPU模塊推出。PLC的應用領(lǐng)域從最初的單一的邏輯控制發(fā)展到包括模擬量控制、數(shù)字控制以及機器人控制等在內(nèi)的各種工業(yè)控制場合，成為工業(yè)控制領(lǐng)域占主導地位的基礎(chǔ)自動化裝備。向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性方向發(fā)展。向系列化、標準化、模塊化方向發(fā)展。向自診斷、容錯性、高性能方面發(fā)展。PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和現(xiàn)代的計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。⒈可靠性高，抗干擾能力強⒉應用靈活，編程方便⒊功能完善，適用性強⒋易于安裝、調(diào)試、維修⒌體積小、質(zhì)量輕、能耗低 PLC的功能PLC作為工業(yè)控制的多功能控制器，不僅能滿足一般工業(yè)控制需要，而且能夠適應工業(yè)控制的特殊控制要求，并可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和通信控制。⒈基本功能邏輯運算功能是PLC必備的基本功能。在早期的PLC上，順序控制所需要的定時、計數(shù)功能需要通過定時模塊與計數(shù)模塊實現(xiàn)，但是，他已經(jīng)成為PLC的基本功能之一。⒉特殊功能PLC的特殊控制功能包括模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換、高速處理、溫度控制、位置控制等。A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換多用于過程控制或閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。位置控制一般通過對PLC的特殊應用指令的寫入與狀態(tài)讀取，對位置控制模塊的位移量、速度、方向等進行控制。高速計數(shù)模塊可以對幾十千赫甚至上百千赫的脈沖進行計數(shù)處理，保證負載信息的及時處理并驅(qū)動?？傊?，PLC的高速處理功能對變化快、脈沖寬度小于PLC掃描周期的輸入/輸出信號進行處理，避免了丟失部分關(guān)鍵信號，從而影響控制過程的及時性和準確性?，F(xiàn)代工業(yè)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通信不僅可以進行PLC與外圍設(shè)備間的通訊，而且可以在PLC與PLC之間、PLC與其他工業(yè)控制設(shè)備之間、PLC與上位機之間、PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)間進行通訊，并可以通過現(xiàn)場總線、網(wǎng)絡(luò)總線組成系統(tǒng)，從而使得PLC可以方便的進入工廠自動化系統(tǒng)。 PLC的編程語言PLC是專為工業(yè)控制而研發(fā)的裝置，主要使用者是企業(yè)電器工作人員。國際電工委員會（IEC）1994年5月公布的IEC61131—3《可編程控制器語言標準》詳細的說明了語義、句法和五種編程語言。梯形圖由線圈、觸點和指令組成。觸點代表邏輯輸入條件。在梯形圖中為了分析各個元件間的輸入與輸出關(guān)系，就要假象一個概念電流。利用能流這一概念，可以幫助我們很好地理解和分析梯形圖。⑵母線。母線之間有能流從左往右流。⑶軟觸點。這些軟觸點的0/1狀態(tài)代表相應繼電器觸點或線圈的接通或者斷開。⒉梯形圖的特點PLC的梯形圖源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，并和電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思路一致，只是在符號和表達方式上有一定區(qū)別。這種設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述系統(tǒng)發(fā)生的條件和結(jié)果。在梯級中描述系統(tǒng)發(fā)生的條件在左邊，事件發(fā)生的結(jié)果在右邊。這是傳統(tǒng)電氣控制的繼電器硬件接線所無法比擬的。每個輸出元素可構(gòu)成一個梯級，每個梯級有多個支路。一個網(wǎng)絡(luò)最多允許16條支路。⑵梯形圖中的能流不是實際的電流，而是一個虛擬的電流，是用戶程序運算中滿足輸出條件的形象表達。⑶梯形圖中個編程元件所描述的常開常閉觸點可在編程時無限使用，不受次數(shù)限制。在PLC中編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、輸出繼電器等。編程元件中的每個軟觸點都和PLC存儲器中的一個存儲單元相對應。⑸梯形圖中輸入繼電器的狀態(tài)只取決于外部輸入電路的通斷狀態(tài)，所以 在梯形圖中沒有輸入繼電器線圈。⑹根據(jù)梯形圖中個觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，可以求出與圖中各線圈對應的編程元件的1/0狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯運算。邏輯運算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)邏輯運算瞬時外部輸入狀態(tài)來進行。⑻梯形圖與其他設(shè)計語言有一一對應關(guān)系，便于相互轉(zhuǎn)換和對程序的檢查。與順序功能圖等設(shè)計語言相比較，梯形圖的邏輯描述還不夠清晰。⑵每個梯形圖有多層梯級組成，每層邏輯行起始于做母線，經(jīng)過觸點的各種連接最后結(jié)束于線圈，觸點不能出現(xiàn)在線圈右邊，只能在觸點右邊連接線圈，每一個邏輯行實際代表一個邏輯方程。⑷在幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應該將觸點多的放在梯形圖上面。這種安排指令較少。所以梯形圖的書寫順序自左向右、自上至下，CPU也按此順序執(zhí)行。 語句表PLC的指令是一種與計算機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式。在用戶程序存儲器中，指令按步序號順序排列。 順序功能圖順序功能圖，又叫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是一種較新的編程方法。它提供了一種組織程序的圖形方法。順序功能圖主要用來描述開關(guān)量順序控制系統(tǒng)，根據(jù)它可以很容易畫出順序控制梯形圖程序。第三章 步進電機概述步進電機是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的執(zhí)行元件。因此只要控制指令脈沖的電機繞組通電的相序、頻率及數(shù)量，便可控制步進電機的輸出方向、速度和位移量。 步進電機工作原理步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。當A相繞組通電時，轉(zhuǎn)子的齒與定子AA上的齒對齊。若將通電順序改為A→C→B→A…，步進電動機的轉(zhuǎn)子將逆時針轉(zhuǎn)動，這種通電方式稱為三相三拍。 步進電機的特性步進電機轉(zhuǎn)動使用的是脈沖信號，而脈沖是數(shù)字信號，這恰恰是計算機所擅長處理的類型?？傮w來說步進電機特點如下：不需要反饋，控制簡單。沒有角度累積誤差停止時也可保持轉(zhuǎn)距。即使沒有傳感器，也能精確定位。難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩。超過負載時會破壞同步，高速工作時會發(fā)出振動和噪聲。 1由步進電機與驅(qū)動器電路組成的開環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)，既簡單、廉價，又可靠。 1步進電機的動態(tài)響應快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)以及變速控制。 1步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行，它不能直接使用交流電源和直流電源。按照勵磁方式分類，可將步進電機分為三類：⒈反應式步進電動機（VR）。使用簡單，使用較多。轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵，在其外側(cè)配置齒狀定子。它的出力大，動態(tài)性能好；但步距角一般比較大。這是PM和VR的復合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。 步進電機驅(qū)動器的直流供電電源的確定⒈電壓的確定電壓為18～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應要求來選擇。供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定?！蝗绻捎瞄_關(guān)電源，電源電流一般可取I的工作轉(zhuǎn)速和響應要求來選擇。也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器 步進電機使用時的注意事項步進電機應用于低速場合每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，()，最好在10003000PPS()間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。步進電機最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。若所帶負載轉(zhuǎn)動慣量較大，則應在低頻下啟動，然后再上升到工作頻率，停車時也因從工作頻率下降到適當頻率再停車。轉(zhuǎn)動慣量大的負載應選擇大機座號電機。電機在較高速或大慣量負載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一電機不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止時的定位精度。在工作過程中，因盡量使負載均勻，避免負載突變引起誤差。若在工作中發(fā)生失步現(xiàn)象，首先應檢查負載是否過大，電源電壓是否正常。應遵循先選電機后選驅(qū)動的原則。應該根據(jù)運行的具體要求，盡量選用先進的驅(qū)動電源。如果使用細分驅(qū)動器，在10由于細分驅(qū)動器要精確控制電機的相電流，所以對驅(qū)動器要有相當高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會較高。意，國內(nèi)有一些驅(qū)動器采用“平滑”來取代細分，有的亦稱為細分，但這不是真正的細分。反應式步進電機工作原理比較簡單，轉(zhuǎn)子上均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。而方向由導電順序決定。圖31是一臺四相反應式步進電機的結(jié)構(gòu)示意圖。各個磁極上套有線圈，徑向相對的兩個磁極上的線圈是一相。根據(jù)工作要求，定子小齒的齒距必須等于轉(zhuǎn)子小齒的齒距，且轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有一定限制。為轉(zhuǎn)子小齒數(shù)。設(shè)電機為四相四拍通電方式。因為轉(zhuǎn)子共有50個齒極，每個齒距角，定子一個極距所對的轉(zhuǎn)子齒數(shù)為，不是整數(shù)，因此當AA’極下的定、轉(zhuǎn)子齒軸線對齊時，相鄰的兩對磁極BB’和DD’極下的齒和轉(zhuǎn)子齒必然錯開1/4齒距角，即。如果斷開A相而接通B相，產(chǎn)生沿BB’極軸線方向的磁通，同樣在反應轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子按順時針方向轉(zhuǎn)過，是轉(zhuǎn)子齒軸線和定子磁極BB’下的齒軸線對齊。以此類推，控制繞組按A→B→C→D→A…的順序循環(huán)通電時，轉(zhuǎn)子就按順時針方向一步一步連續(xù)地轉(zhuǎn)動起來。 0 圖3 A相通電時定、轉(zhuǎn)子齒的相對位置顯然，如果要使步進電機反轉(zhuǎn)，只要改變通電順序，即按A→D→C→B→A…的順序循環(huán)通電時，則轉(zhuǎn)子便按逆時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動起來，步距角同樣為1/4齒距角，即。當步進電機運行方式為四相雙四拍時，當AB→BC→CD→DA→AB