【正文】 與微機(jī)有很大不同。 PLC 則是 采用循 環(huán)掃 描的工作方式。掃 描周期的 長(zhǎng) 短主要取 決 于以下幾 個(gè) 因素：一是 CPU 執(zhí) 行指令的速度；二 是執(zhí) 行每 條 指令占用的 時(shí)間； 三是程序中指令 條數(shù) 的多少。 1． 輸 入刷新 階 段 在輸 入刷新 階 段， CPU 掃 描 全部輸 入端口， 讀 取其 狀態(tài) 并 寫 入 輸 入 狀態(tài) 寄存器。在程 序執(zhí) 行期 間即 使 輸 入端 狀態(tài)發(fā) 生 變 化， 輸 入 狀態(tài) 寄存器的 內(nèi) 容也不 會(huì) 改 變 ，而 這 些 變 化必 須 等到下一工作周期的 輸 入刷新 階 段才能被 讀 入。 當(dāng) 最后一 條 控制程 序執(zhí) 行完 畢 后，即 轉(zhuǎn) 入 輸 入刷新 階 段。 搖臂鉆床控制器 9 由此可 見 ， 輸 入刷新、程 序執(zhí) 行和 輸 出刷新三 個(gè)階 段構(gòu)成 PLC 一 個(gè) 工作周期，由此循 環(huán)往 復(fù)，因此 稱為 循 環(huán)掃 描工作方式。 實(shí)際 上，除了 執(zhí) 行程序和 I/O 刷新外， PLC 還 要 進(jìn) 行各種 錯(cuò)誤檢測(cè) （ 自診斷功 能）并與 編 程工具 通訊 ， 這 些操作 統(tǒng)稱為 監(jiān)視 服 務(wù) ，一般在程 序執(zhí) 行之后 進(jìn) 行。 掃 描周期越 長(zhǎng) ， 響應(yīng) 速度越慢。但是由于其 對(duì) I/O的 變 化每 個(gè) 周期只 輸 出刷新一次，并且只對(duì) 有 變 化的 進(jìn) 行刷新， 這對(duì) 一般的 開關(guān) 量控制系 統(tǒng)來說 是完全 允許 的，不但不 會(huì) 造成影響，還會(huì) 提高抗干擾能力。但是在快速 響應(yīng) 系 統(tǒng) 中就 會(huì) 造成 響應(yīng)滯 后 現(xiàn) 象， 這個(gè) 一般 PLC 都 會(huì) 采取高速模 塊 。用 戶 程序 內(nèi) 存的容量大，可以 編 制出復(fù) 雜的 程序。 I/O 點(diǎn)數(shù) 越多，外部可接的 輸入設(shè)備 和 輸 出 設(shè)備就 越多，控制 規(guī) 模就越大。一般以 掃 描1K字用 戶 程序所需的 時(shí)間來 衡量 掃 描速度，通常以 ms/K 字 為單 位。 4．指令的功能與 數(shù) 量 指令功能的 強(qiáng) 弱、 數(shù) 量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指 針 。 5． 內(nèi) 部 組 件的 種類 與 數(shù) 量 搖臂鉆床控制器 10 在編 制 PLC 程序 時(shí) ，需要用到大量的 內(nèi) 部 組件來 存放 變 量、中 間結(jié) 果、保持 數(shù) 據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù) 、模 塊設(shè) 置和各種 標(biāo) 志位等信息。 6．特殊功能 單 元 特殊功能 單 元 種類 的多少與功能的 強(qiáng) 弱是衡量 PLC 產(chǎn) 品的一 個(gè) 重要 指 標(biāo) 。 在選擇 PLC時(shí) ， 經(jīng) 常需要考 慮 PLC的可 擴(kuò) 展能力。 PLC 采用了一系列硬件和 軟 件抗干擾措施，使之具有很 強(qiáng) 的抗干擾能力，平均 無 故障 時(shí)間達(dá)到數(shù) 萬小 時(shí) 以上。 在硬件抗干擾方面采用了如下一些措施：主機(jī)的 輸 入、 輸 出 電 源相互 獨(dú) 立，避免了電 源 間 的相互干擾； 輸 入、 輸 出 電 路采用了光 電 隔離，提高了抗干擾能力；用 軟 件代替了大量 繼電 器， 僅 剩下與 輸 入和 輸 出有 關(guān)的 少量接 線 ，極大程度地降低了觸 點(diǎn) 接觸不良造成的故障；采用密封防 塵 抗震的外 殼 封 裝 及 內(nèi)部結(jié) 構(gòu)，可 適應(yīng)惡 劣 環(huán) 境等。 2．通用 性強(qiáng) ，控制程序可 變 ，使用方便。用 戶 在硬件確定以后，在生 產(chǎn)工藝 流程改 變 或生 產(chǎn)設(shè)備 更新的情 況 下，不必改 變 PLC 的硬設(shè)備 ，只需改 編 程序就可以 滿 足要求。 3．功能 強(qiáng) ， 適應(yīng) 面 廣 搖臂鉆床控制器 11 現(xiàn) 代 PLC 不僅 有 邏輯運(yùn) 算、 計(jì)時(shí) 、 計(jì)數(shù) 、 順 序控制等功能 ，還 具有 數(shù) 字和模 擬 量的輸 入 輸 出、功率 驅(qū)動(dòng) 、通信、人機(jī) 對(duì)話、自檢 、 記錄顯 示等功能。 4． 編 程 簡(jiǎn)單 ，容易掌握 目前，大多 數(shù) PLC 仍采用 繼電 控制形式的“梯形 圖編 程方式”。梯形 圖語 言的 編程組 件的符 號(hào) 和表 達(dá) 方式與 繼電 器控制 電 路原 理圖 相 當(dāng) 接近。同 時(shí)還 提供了功能 圖 、 語 句表等 編 程 語 言。與直接 執(zhí)行匯編語言編寫 的用 戶 程序相比， 執(zhí) 行梯形 圖 程序的 時(shí)間 要長(zhǎng) 一些，但 對(duì) 于大多 數(shù) 機(jī) 電 控制 設(shè)備來說 ，是微不足道的，完全可以 滿 足控制要求。同 時(shí) ， PLC 的用 戶 程序可以在 實(shí)驗(yàn) 室模 擬調(diào)試 ，更 減 少 了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試 工作量。 6．體 積 小、重量 輕 、功耗低、 維護(hù) 方便 PLC 是將 微 電 子技 術(shù)應(yīng) 用于 工業(yè)設(shè)備 的 產(chǎn) 品，其 結(jié) 構(gòu) 緊湊 ， 堅(jiān) 固，體 積 小，重量 輕 ，功耗低。以三菱公司的 F140M型 PLC 為 例：其外型尺寸 僅為 305 110 110mm，重量，功耗小于 25VA；而且具有很好的抗振 、適應(yīng)環(huán)境溫 、 濕 度 變 化的能力。 PLC 的 編 程 語 言 梯形圖編程語言 PLC 是 專為工業(yè) 控制而 開發(fā)的裝 置，其主要使用者是工廠 廣 大 電氣 技 術(shù) 人 員 ， 為 了適應(yīng) 他 們 的 傳統(tǒng)習(xí)慣 和掌握能力，通常 PLC 不采用微機(jī)的 編 程 語 言，而常常采用面向控制過 程、面向 問題的 “ 自 然語 言” 編 程。梯形 圖 和功能 塊圖為圖 形 語 言，指令表和 結(jié) 構(gòu)文本 為 文字 語 言，菜 單圖 是一種 結(jié) 構(gòu) 塊 控制流程 圖 。梯形 圖 與 電 器控制系 統(tǒng) 的 電 路 圖 很相似，具有直 觀 易懂的優(yōu) 點(diǎn) ，很容易被工廠 電氣 人 員 掌握，特 別 適用于 開關(guān) 量 邏輯控 制。 梯形 圖編 程中 ，用到以 下四個(gè) 基本概念： 1． 軟繼電 器 PLC梯形 圖 中的某些 編程組 件沿用了 繼電 器 這 一名 稱 ，如 輸 入 繼電 器、 輸 出 繼電 器、內(nèi) 部 輔 助 繼電 器等，但是它 們 不是真 實(shí) 的物理 繼電 器，而是一些存 儲(chǔ)單 元（ 軟繼電 器），每一 軟繼電 器與 PLC 內(nèi) 存中映像寄存器的一 個(gè) 存 儲(chǔ)單 元相 對(duì)應(yīng) 。如果 該 存 儲(chǔ)單 元 為 “ 0” 狀態(tài) ， 對(duì)應(yīng)軟繼電 器的 線 圈和觸 點(diǎn) 的 狀態(tài) 與上述的相反， 稱該軟繼電 器 為 “ 0”或“ OFF” 狀態(tài) 。 2．能流 如 圖 22 51所示觸 點(diǎn) 2 接通 時(shí) ，有一 個(gè) 假想的“概念 電 流”或“能流” (Power Flow)從左 向右流 動(dòng) ， 這 一方向 與執(zhí) 行用 戶 程序 時(shí) 的 邏輯運(yùn) 算的 順 序是 一致的。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理 解和分析梯形 圖 。 a） 錯(cuò)誤的 梯形 圖 b）正確的梯形 圖 圖 2－ 2 梯形 圖 搖臂鉆床控制器 13 3．母 線 梯形 圖兩側(cè)的 垂直公共 線稱為 母 線 (Bus bar)。右母 線 可以不 畫 出。梯形 圖 中 邏輯 解算是按 從左 至右、 從 上到下的 順 序 進(jìn) 行 的。 邏輯 解算是根據(jù) 輸 入映射寄存器中的值，而不是根據(jù)解算 瞬時(shí) 外 部輸 入觸 點(diǎn) 的 狀態(tài)來進(jìn) 行的。 編寫時(shí) ， 工藝過 程被劃分 為 若干 個(gè)順 序出 現(xiàn) 的步，每步中包括控制 輸 出的 動(dòng)作， 從 一步到另一步的 轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來 控制，特 別 適合于生 產(chǎn) 制造 過 程。語言表適合于經(jīng)驗(yàn)豐富的程 序員使用，可以實(shí)現(xiàn)某些梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的功能。 為 了能快捷高效地 開發(fā) 你的 應(yīng) 用程序， STEP7MicroWIN 軟 件提供了三種程序 編輯器。 本 實(shí)驗(yàn)裝 置使用的 編 程 軟 件是 STEP7Micro/ 版本，在做 實(shí)驗(yàn) 前，首 先 將該軟 件根據(jù) 軟 件安 裝 的提示安 裝 到 計(jì) 算機(jī)上，然后 用編 程 線將計(jì) 算機(jī)和 實(shí)驗(yàn)裝 置 連 接到一起。 PC 機(jī)或 編 程器的最小配置如下： Windows9 Windows9 Windows20 Windows Me或者 Windows 以上。 點(diǎn)擊 將 程序下 載 到 PLC 中， 點(diǎn)擊 可 以對(duì) 程序 運(yùn) 行 狀態(tài)進(jìn) 行 監(jiān) 控， 點(diǎn)擊 可以 將 PLC 置于 運(yùn) 行的 狀態(tài) 。 2）梯形 圖 每一行都是 從左 母 線開始 ， 線 圈接在右 邊。 3） 線 圈不能直接與左母 線 相 連 。 4）同 一編號(hào) 的 線 圈在一 個(gè)程 序中使用 兩次稱為雙線圈輸 出。 5）梯形 圖 程序必 須 符合 順序執(zhí) 行的 原則 ，即 從左 到右， 從 上到下地 執(zhí) 行，如不符 合 順序執(zhí) 行的 電 路就不能直接 編 程。 7）兩個(gè) 或 兩個(gè) 以上的 線 圈可以并 聯(lián)輸 出 。因此要求 鉆 床的主 軸運(yùn)動(dòng) 和 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 有 較寬的調(diào)速 范 圍 。它的調(diào)速是 通 過 三相交流異步 電動(dòng) 機(jī)和 變 速箱 來實(shí)現(xiàn) 的。 搖 臂 鉆 床適合于在大、中型零件 上進(jìn) 行 鉆 孔、 擴(kuò)孔 、 鉸 孔及攻螺 紋 等工作，在具有工藝裝備 的 條 件下 還 可以 進(jìn)行鏜孔 。故 主電動(dòng) 機(jī)只有一 個(gè)旋轉(zhuǎn)方向 。 搖 臂的上升、下降由一臺(tái)交流異步 電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng) ，主 軸 箱、立柱的 夾緊 和放松由另一臺(tái)交流 電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng) 。而 搖臂的回 轉(zhuǎn) 和主 軸 箱的左右移 動(dòng) 通常采用手 動(dòng) 。 Z3040 搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行 Z3040 搖 臂 鉆 床主要由底座、 內(nèi) 立柱、外立柱、 搖 臂、主 軸 箱、工作臺(tái)等部分 組 成，內(nèi) 立柱固定在底座上，在它的外面 套著 空心的外立柱，外立柱可 繞著內(nèi) 立柱回 轉(zhuǎn) 。主軸 箱安 裝于搖 臂的水 平導(dǎo)軌 上，可以通 過 手 輪 操作使其在水 平導(dǎo)軌 上沿 搖 臂移 動(dòng) 。 Z3040 搖臂鉆床的電力拖動(dòng)的特點(diǎn)和控制要求 搖 臂 鉆 床 運(yùn)動(dòng) 部件 較 多， 為簡(jiǎn) 化 傳動(dòng)裝 置，采用多臺(tái) 電動(dòng) 機(jī)控制，通常 沒 有主 軸電動(dòng) 機(jī)、 搖 臂升降 電動(dòng) 機(jī)、立柱 夾緊 和放松 電動(dòng) 機(jī)及冷 卻 泵 電動(dòng) 機(jī)。主 軸一 般速度下的 鉆 床加工 為恒 功率 負(fù)載 ，而低速是用 于擴(kuò)孔 、 絞 孔及螺 紋 加工 ，屬于 恒 轉(zhuǎn)矩負(fù)載 。主 軸變 速機(jī)構(gòu)與 進(jìn)給變 速機(jī)構(gòu)均 裝 在主 軸箱 內(nèi) 。 搖 臂的升降由升降 電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng) ，要求 電動(dòng) 機(jī)能正、反 轉(zhuǎn) 。 內(nèi) 外立柱的 夾緊 與放松，主 軸 箱與 搖 臂的 夾緊 與放松可采用手柄機(jī)械操作、 電氣 液 壓 機(jī)械 裝 置等方法 來實(shí)現(xiàn) 。 要有必要的限位、 連鎖 和超 載 保 護(hù) ，且具有局部安全照明。 Z3040 搖 臂 鉆 床具 有兩 套液 壓 控制系 統(tǒng) ：一套是由主 軸電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng)齒輪 泵送出 壓力油，通 過 操 縱 機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn) 主 軸 正反 轉(zhuǎn)、 停 車 控制、空 擋 、 預(yù)選 與 變 速；另一套是由液 壓電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng) 液 壓 泵送出 壓力 油 來實(shí)現(xiàn)搖 臂的 夾緊 和松 開 、主 軸 箱的 夾緊 與松 開 、立柱的 夾緊 與松 開 。 1．操 縱 機(jī)構(gòu)液 壓系統(tǒng) 該 系 統(tǒng)壓力 油由主 軸電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng)齒輪 泵送出，由主 軸 操作手柄 來 改 變兩個(gè) 操 縱閥 的相互位置， 獲 得不同的 動(dòng) 作。而主 軸轉(zhuǎn) 速及主 軸進(jìn)給 量各有一 個(gè)旋鈕預(yù)選 ，然后在操作主 軸 手柄。然后操 縱 主 軸 手柄，板至所需 轉(zhuǎn)向 位置（里或外），于是 兩個(gè) 操 縱閥 相互位置 轉(zhuǎn)變 ，使一股 壓力 油 將 制 動(dòng) 摩擦離合器松 開 ， 為 主 軸 旋 轉(zhuǎn)創(chuàng) 造 條 件；另一股 壓力 油壓緊 正 轉(zhuǎn) （反 轉(zhuǎn)）摩 擦離合器，接通主 軸電動(dòng) 機(jī)的主 軸 的 傳 送 鏈 ， 驅(qū)動(dòng) 主 軸 正 轉(zhuǎn) 或反 轉(zhuǎn) 。 主 軸 停 車時(shí) ， 將 操作手柄扳回中 間 位置， 這時(shí) 主 軸電動(dòng) 機(jī)仍拖 動(dòng)齒輪 泵旋 轉(zhuǎn) 。 所以主 軸 停 車時(shí) 主 軸發(fā)動(dòng) 機(jī)仍在旋 轉(zhuǎn) ，只是不能 將動(dòng)力傳 到主 軸 。與此同 時(shí) ，另一油路系 統(tǒng) 推 動(dòng) 拔 叉緩 慢 運(yùn)動(dòng) ， 逐漸壓緊 主 軸 正 轉(zhuǎn)摩 擦離合器，接通主 軸電動(dòng) 機(jī)到主 軸 的 傳動(dòng)鏈 ， 帶動(dòng) 主 軸緩 慢旋 轉(zhuǎn) ， 稱為緩 速，以利于 齒輪 的 順利嚙合。 2． 夾緊 機(jī)構(gòu)液 壓系統(tǒng) 主 軸 箱、 內(nèi) 外立柱和 搖 臂的 夾緊 和松 開 是由液 壓 泵 電動(dòng) 機(jī)拖 動(dòng) 液 壓 泵 電動(dòng) 機(jī)送出 壓力 油，推 動(dòng) 活塞、菱 形塊來實(shí)現(xiàn) 的。 Z3040 搖 臂 鉆 床共有四大 電動(dòng) 機(jī)： 主電動(dòng) 機(jī) M1， 搖 臂升降 電動(dòng) 機(jī) M2，液 壓 泵 電動(dòng) 機(jī)M3和冷 卻 泵 電動(dòng) 機(jī) M4。 該 機(jī)床控制 電 路采用 380V/100V 隔 離變壓 器 供電 ，但其二次 繞組 增 設(shè) 24V 安全 電壓供 局部照明使用。 QF QF QF5 分 別為 機(jī)床控制 電 路、機(jī)床工作信 號(hào)指 示 電 路和機(jī)床工作照明 電 路和超 載 及短路保 護(hù)開關(guān) 。首先 將 隔離 開關(guān) 接通， 將電 源引入 開關(guān) QF1扳到“接通”位置，接通三相交流 電 源，此 時(shí)總電 源指示 燈 HL1亮，表示機(jī)床 電氣電 路 已進(jìn) 入 帶電狀態(tài) 。 主電 路分析 1． M1 為單 方向旋 轉(zhuǎn) ，由接 觸器 KM1 控制，主 軸 的正反 轉(zhuǎn)則 由機(jī)床液 壓系統(tǒng) 操 縱 機(jī)構(gòu)配合正反 轉(zhuǎn)摩 擦離合器 實(shí)現(xiàn) ，并 由熱繼電 器 FR1作 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期 超 載 保 護(hù) ?？刂?電 路保 證 ，在操 縱搖 臂升降時(shí) ，首先使液 壓 泵 電動(dòng) 機(jī)起 動(dòng) 旋 轉(zhuǎn) ，供出 壓力 油， 經(jīng) 液 壓系統(tǒng)將搖 臂松 開 ，然后才使 電動(dòng) 機(jī) M2 起 動(dòng) ，拖 動(dòng)搖 臂上升或下降。 M2 為 短 時(shí) 工作， 不設(shè)長(zhǎng)期 超 載 保 護(hù) 。 4． M4 電 機(jī)容量小， 僅 ，由 開關(guān) QS 控制。指示 燈電 源 為