【正文】 口輸出接口電 源中 央 處 理器 C P U存 儲 器R A M R O MI / O擴 展單 元編 程 器計 算 機?驅 動?接 受?. . PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。大型 PLC 使用另外一個 CPU 來完成模擬量的運算。相同 I/O 點數的系統，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些。一個 PLC 的控制器，可以接收幾千個 I/O 點。 PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統方面，要容易一些。只要有工業(yè)的地方，就有 PLC 存在的機會。 如果沒有的話，你就是正在浪費金錢和時間。 可編程 控制器得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電器接觸器控制裝置和通用計算機以及其他控制系統所不具有的特點： (1) 運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強 (2) 設計使用和維護方便 (3) 編程御苑直觀易學 (4) 與網絡技術相結合 (5) 體積小、質量輕、能耗低 PLC 控制系統與電氣控制系統的比較 PLC 控制系統與電氣控制系統的比較主要有以下優(yōu)點： （ 1） 控制方法 電氣控制系統控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯等組成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統構成后，想再改變或增加功能較為困難。而 PLC 采用了計算機技術，其控制邏輯時以程序的方式存放在存儲器中的，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變. . 或增加系統功能。 （ 2） 工作方式 在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，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。 （ 3） 控制速度 繼電器控制系統依靠機械觸點的動作實現控制，工作效率低，機械觸點還會出現抖動問題。 （ 4） 定時和計數控制 電氣控制系統采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。 （ 5） 可靠性和可維護性 由于電氣控制系統使用了大量的機械觸點，存在機械磨損、電弧燒傷等問題，壽命短，系統的連線多，所以可靠性和可維護性較差。 PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操 作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現場的調試和維護提供了方便。但是由于它是靠硬連線邏輯構成的系統，接線復雜，所以當生產工藝或對象改變時，原有的接線和控制柜就要改接或更改， 通用性和靈活性較差。在工廠自動化系統中， PC 被廣泛采用為核心的控制器件。它還是繼電器控制柜的理想替代物。特別是在數控機床及大量的機床改造和老設備改造中， PC 應用極廣。由于它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電器控制系統兩方面的優(yōu)點 ,故目前在世界各國以作為一種標準化通用設備普遍應用于工業(yè)控制。 PC 是專為工業(yè)控制而設計 ,由于采取了一系列措施 ,使PC 控制系統的平均無故障間隔時間一般能達到 4～ 5 萬 h,遠遠超過傳統繼電器控制和計算機控制系統 .可以說 ,到目前為止尚無任何一種工業(yè)控制系統的可靠性能達到和超過 PC 工作的可靠性高、抗干擾能力強的主要措施是 : (1) 采用循環(huán)掃描、集中采樣 ,集中輸出的工作方式。 (3) 軟件設計中設置實時監(jiān)控、自診斷、信息保護與恢復等程序與硬件電路配合實現各種故障的診斷、處理、報警顯示及保護功能 .因此 PC 優(yōu)于微機控制的首要特點是它能適應惡劣的工業(yè)環(huán)境。梯形圖編程方式是 PC 最常用的編程語言。 3．組合靈活使用方便 由于它采用標準化得到通用模塊結構，能靈活方便地組合成各種不同規(guī)模、不同功能的控制系統。 5．開發(fā)周期短，功率高 隨著電子技術的發(fā)展和應用領域日益擴大， PC 技術及其產品仍在繼續(xù)發(fā)展，其結構不斷改進，功能日益增強，性價比越來越高。 C650 臥式普通車床屬中型車床，加工工件回轉直徑最大可達 1020mm,長度可達 3000mm。 車床有兩種運動，一是軸卡盤帶動工件的旋轉運動，稱為主運動（切削運動），另一種四溜板刀架頂針帶動刀具的直線運動，稱為進給運動。此外，為提高效率、減輕勞動強度、便于對刀和減小輔助工時， C650 車床的刀架還能快速移動，稱為輔助運動。 C650 車床的控制要求 從車 削工藝要求出發(fā)，對各電動機的控制要求主要是： 主電動機 M1（ 30KW）：由它完成主運動的驅動。 冷卻電動機 M2：用以加工時提供冷卻液，采用直接起動、單向運行、連續(xù)工作方式。 要求有局部照明和必要的電氣保護與聯鎖。 主電動機 M1（功率為 30kW） 完成主軸主運動和刀具進給運動的驅動，采用直接啟動方式，可正反兩個方向旋轉，并可進行正反兩個旋轉方向的電氣制. . 動停車。電動機 M1 控制電路分為四個部分：①由正轉控制接觸器 KM1 和反轉控制接觸器 KM2 的兩組主觸點構成電動機的正反轉電路。為防止電流表被啟動電流沖擊損壞，利用時間繼電器 KT 的動斷觸頭，在啟動的短時間內將電流表暫時短接。④速度繼電器 KS 的速度檢測部分與電動機的主軸相聯，在停車制動過程中，當主電動機轉速接近零時，其動合觸頭可將控制電路中反接制動的相應電路切斷，完成停車制動。 快速移動電動機 M3 由交流接觸器 KM5 控制，根據使用需要，可隨時手動控制啟停。 控制電路分析 電源：由控制變壓器 TC（ 380V/110V， 36V）的接線和參數標注可知各接觸器、繼電器線圈電壓等級為～ 110V，而照明為～ 36V 安全電壓由主令開關 SA 控制。 正向點動 SB1+→KM1+（無自保）→ M1 串 R 正 向點動（ SB1+表示按 SB1并保持） 正向起動 SB2+→KM3+, KT+→短接 R, KA+ →KM1+ (自保 ) → M1 全壓正向起動 (當 n≥120r/min時 ) →KS1+ (KT 延時到 ,起動完成 ) →轉速達 n,電流表 A接入 正向停止制動 SB0+→KM1， KM3， KT， KA（ 當 KS1+時） KM2+→M1串 R 反接制動 n↓↓(當 n≤100r/min時 ) KS1 →KM2。 采用控制流程來表達電路的過程具有簡單、一目了 然的優(yōu)點。 冷卻泵電動機 SQ6+ →KM4+（自保）→ M2 起動。 整機線路聯鎖與保護 由 KM1 與 KM2 各自的常閉觸點串接于對方工作電路以實現正反轉運行互鎖。由 FR1 與 FR2 實現 M1 與 M2 的過載保護（根據 M1 與 M2 額定電流分別整定）。. . 第 3 章 C650 臥式車床改造為 PLC 控制的硬件設計 統計 I/0 的點數 根據第 2 章的主電路分析 ,統計 I/0 的點數如表 31 所示 : 表 31 I/0 點數的統計 類 型 功能 所占點數 (個 ) 輸 入 設 備 M1 的停止按鈕 1 M1 的點動按鈕 1 M1 的正轉按鈕 1 M1 的反轉按鈕 1 M2 的停止按鈕 1 M2 的啟動按鈕 1 M3 的限位開關 1 M1 的熱繼電器動合觸電 1 M2 的熱繼電器動合觸電 1 速度繼電器正轉觸點 1 速度繼電器反轉觸點 1 輸 出 設 備 M1 的正轉接觸器 1 M1 的反轉接觸器 1 M1 的制動接觸器 1 M2 接觸器 1 M3 接觸器 1 電流表接入中間繼電器 1 . . PLC 的選型 根據設計要求可知， PLC 點數的選擇，不管是輸入點數還是輸出點數都要留有 10%的余量，根據 I/O 口分配情況可知：輸入信號有 11 個，輸出信號有 6 個，根據 I/O 點數可選擇 FX2N—24MR 可編程控制器，以滿足控制要求，而且輸入輸出都留有一定的余量。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 其結構如下圖 : 圖 PLC硬件基本組成的簡化框圖 . . 由圖可見， PLC 的硬件是由主機（基本單元） 、 I/O 擴展模塊以及各種外部設備組成，通過各自的端口聯成一個整體。每套 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。用戶存儲器內容由用戶根據控制需要可讀可寫，可任意修改、刪除。他在 PLC 技術指標中的內存容量系指用戶存儲器容量，是 PC 等級的一項重要指標；系統存儲器用于固化 PLC 生產廠家編寫的各種系統工作程序，相當于單片機的監(jiān)控程序或個人計算機的操作系統，在很大程度上他決定該種 PC 的性能和質量，用戶無法更改或調用。而程序執(zhí)行結果又是通過輸出電路送到控制現場實現外部控制功能。所以 PLC 與通用計算機 I/O 電路有著類似的作用，即電平變換、速度匹配、驅動功率放大、信號隔 離等。通用計算機則要求擁護根據使用條件自行開發(fā)，其可靠性、抗干擾能力往往達不到系統要求。外部輸入器件可以是無源觸點，如按鈕、行程開關、主令開關等，也可以是有源器件，如各類傳感器、集電極開路的晶體管接近開關、光電開關等 。當輸入信號為模擬量時，信號必須經過專用的模擬量輸入模塊進行 A/D 轉換，然后通過輸入電路進行 PLC。圖 12 是一個直流 24V輸入連路的內部原理線路，由裝在 PLC 面板上的來顯示某一輸入點是否有信號輸入。繼電器輸出最常用，適用交直流負載，其特點是帶負載能力強，但動作頻率和響應速度慢。晶閘管輸出使用交流負載，響應速度快，帶載能力不大。輸出電路僅是提供輸出通道。每 48點共一個 COM端子，各組相互隔離。 4. 電源單元 PLC 對供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。也有用直流 24V 供電。 PC 的技術指標 PC一般技術指標 一般技術指標主要是指 PLC產品的工作 條件與一般工作環(huán)境的適應程度。其技術指標如表 32所示。不同機型差異較大，在 PLC 選型時要逐一考慮該項技術指標能否滿足要求。如表 3 335 所示。 Y0～ Y2 分別位于梯形圖的第 10 梯級。在第 第 8 梯級分別設計 T T2 的線圈電路，它們分別由輔助繼電器 M10 M102 的動合觸點 M10 M102 控制。由 I/O 分配表可知，輸入繼電器 X X3 分別為啟動按鈕 SB反轉啟動按鈕 SB3 控制。 在第 Y2［ 10］ 線圈電路中，串接有 M10 M102 的動合觸點 M10 M102的并聯支路，因此只有輔助繼電器 M101 或 M102 得電，輸出繼電器 Y2 得電，才能使 KM3 得電吸合，短接電阻 R。 M1 正反轉控制的轉換是由接觸器 KM1 和 KM2 的主觸點切換電源的相序實現的。例如，由正轉變?yōu)榉崔D時，當 KM1主觸點斷開，產生瞬時電弧， KM1 主觸點仍為導通狀態(tài)，如果此時 KM2 主觸點閉合，就會使電源發(fā)生短路，要避免電源短路，必須在完全沒有電弧的情況下使 KM2 主觸點閉合。 PLC 控制與繼電器接觸器控制不同， PLC 在循環(huán)掃描進，執(zhí)行程序的速度是非?？斓模?Y0 和 Y1 觸點切換是在毫秒級瞬間完成的，幾乎沒有時間延時。在梯形圖中，定時器 T1 與 T2 用來控制正、反轉切換的延時時間（延時時間設定為 秒），待電弧熄滅之后，再接通反方向接觸器。與此同時， X3 的動斷點斷觸點斷開，使 M101 失電， M101 的動合觸點［ 5］復位斷開，使 T1 失電。 M102 的動合觸點［ 8］閉合，使 T2 得電，經 秒延. . 時，其動合觸點［ 9］閉合，使 Y1 接通，接觸器 KM2 得電