畢業(yè)設(shè)計A系列龍門刨床電控系統(tǒng)的設(shè)計A系列龍門刨床電控系統(tǒng)的設(shè)計摘要龍門刨床是常見的大型機械加工設(shè)備，老式的龍門刨床的主拖動采用交磁放大機發(fā)電機電動機（JFD）調(diào)速系統(tǒng)，能量損耗高、噪聲大。老式龍門刨床的電控部份采用繼電器邏輯控制，線路復(fù)雜，故障率高，查找故障困難。設(shè)計首先介紹了B2016A型6M龍門刨床的工藝對控制系統(tǒng)的要求，對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計。龍門刨床的主拖動采用調(diào)速范圍寬、節(jié)能效果顯著的變頻器，用PLC（可編程序控制器）實現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和變頻電動機的轉(zhuǎn)速控制。控制系統(tǒng)用觸摸屏作人機界面，觸摸屏用各種畫面來顯示龍門刨床的運行狀態(tài)和故障信息。設(shè)計介紹了控制系統(tǒng)的硬件，根據(jù)原有直流調(diào)速系統(tǒng)的實際調(diào)速范圍和負(fù)荷，選擇了變頻異步電動機、變頻器和測量轉(zhuǎn)速的編碼器的型號。給出了電力拖動系統(tǒng)的主回路電路圖、PLC和變頻器的外部接線圖。設(shè)計介紹了PLC控制程序的順序控制設(shè)計法，用它設(shè)計了龍門刨床工作臺的自動運行程序和橫梁升降控制程序。這種方法易學(xué)易用，設(shè)計復(fù)雜的控制程序可以節(jié)約大量的設(shè)計時間。設(shè)計介紹了變頻器接口電路的設(shè)計方法和變頻器參數(shù)的設(shè)置方法。關(guān)鍵詞龍門刨床；控制；可編程控制器；變頻器DESIGNONASERIESPLANEROFELECTRICCONTROLSYSTEMABSTRACTDOUBLEHOUSINGPLANERISACOMMONHUGEMACHINETOOL,THEMAINDRIVEOFTHEOLDPLANERUTILIZESAMPLIDYNEGENERATORELECTROMOTORDRIVE,WHICHISNOISYANDLOSEMUCHENERGYRELAYLOGICCONTROLISUSEDINOLDPLANER,ANDITSCIRCUITRYISCOMPLICATED,SOTHEMALFUNCTIONRATEISHIGH，ANDITISDIFFICULTTOFINDTHEMALFUNCTIONOUTTHEDISSERTATIONFIRSTLYINTRODUCESREQUIREMENTSOFTHETECHNOLOGYOFTHEB2016ATOCONTROLTHESYSTEM,ANDDESIGNSANOUTLINEOFTHEELECTRICCONTROLSYSTEMTHEMAINDRIVEOFPLANERUTILIZESCONVERTER,FORITHASAWIDESPEEDREGULATIONRANGEANDWELLEFFECTSINENERGYSAVINGTHEPLANERUTILIZESPLCTOACHIEVETHELOGICCONTROL,ANDTOCONTROLTHESPEEDOFCONVERTERMOTORTOUCHPANELISUSEDASHUMANMACHINEINTERFACE,ANDITUSESSCREENSTODISPLAYTHERUNNINGSTATUSESANDFAULTINFORMATIONOFTHEMACHINETHEDISSERTATIONINTRODUCESTHEHARDWAREDESIGNOFTHECONTROLSYSTEMACCORDINGTOACTUALSPEEDREGULATIONRANGEANDLOADSOFTHEFORMERDCDRIVE,THETYPESOFCONVERTERMOTOR,CONVERTERANDENCODERTOMEASURETHESPEEDARECHOSENITPRESENTSTHECIRCUITRYDIAGRAMOFTHEMAINLOOPOFELECTRICDRIVESYSTEMANDTHEEXTERNALWIRECONNECTIONDIAGRAMSOFPLCANDCONVERTERTHEDISSERTATIONINTRODUCESTHESEQUENTIALCONTROLDESIGNINGMETHODOFPLCCONTROLPROGRAMITWASUSEDTODESIGNTHEWORKTABLESAUTOMATIONPROGRAMANDCROSSBEAMSRISINGANDFALLINGCONTROLPROGRAMOFPLANERTHISMETHODISEASYTOBELEARNEDANDUSEDWHENITISUTILIZEDINDESIGNINGHUGECOMPLICATEDCONTROLPROGRAM,ITCOULDSHORTENDESIGNINGTIMEALOTTHEDISSERTATIONPRESENTSTHEDESIGNMETHODOFCONVERTERINTERFACECIRCUIT，ANDSETTINGMETHODOFCONVERTERSPARAMETERSKEYWORDSDOUBLEHOUSINGPLANERCONTROLPLCCONVERTER目錄第一章緒論1本文研究的目的及意義1第二章B2012A龍門刨床的基本情況321龍門刨床簡介和基本規(guī)格322龍門刨床基本結(jié)構(gòu)523工作過程524運動分析625傳動系統(tǒng)8第三章B2012A型龍門刨床的電氣控制1031系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)1032龍門刨床電力拖動系統(tǒng)主回路設(shè)計1133邏輯控制電路設(shè)計12331工作臺控制電路設(shè)計12332橫梁控制電路設(shè)計13333刀架控制電路設(shè)計13334風(fēng)機油泵控制電路設(shè)計14第四章B2012A型龍門刨床PLC控制系統(tǒng)組成1541龍門刨床的特點1542PLC的基本概念15421PLC的由來15422PLC的特點16423PLC的功能17424PLC的基本結(jié)構(gòu)17425PLC的工作原理19426PLC的分類1943PLC的選型2044西門子S7200系列PLC2345PLC接線圖2846輸入輸出I/O分配表3347程序設(shè)計35471控制電路及橫梁控制電路流程圖35472PLC程序37第五章變頻器技術(shù)4351變頻技術(shù)的優(yōu)越性4352系統(tǒng)對變頻器的控制要求4453變頻器的選型4454參數(shù)設(shè)定4755組成框圖49第六章應(yīng)用情況及效果52參考文獻(xiàn)53謝辭54第一章緒論本文研究的目的及意義本題的設(shè)計目標(biāo)為利用可編程控制器及變頻器實現(xiàn)對龍門刨床的自動控制和平滑調(diào)速，消除換向沖擊，提高工作效率，減少噪聲，取締原控制系統(tǒng)，從而達(dá)到既經(jīng)濟又快捷地運行龍門刨床的目的。而使龍門刨床復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)變的簡單，清晰明了，使龍門刨床處于最佳的工作狀態(tài)。龍門刨床主要分為機械和電氣控制兩大組成部分嗎，機械部分相對比較穩(wěn)定，而使龍門刨床運行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。在傳統(tǒng)龍門刨床中，其機械部分剛性好，精度較高，一般其基本性能可達(dá)到現(xiàn)代同類機械的水平，但控制和驅(qū)動部分則顯得不同程度的老化，對老式龍門刨床的改造有很大的實際意義。近幾年來在工業(yè)自動化，機電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面，PLC得到廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)，掌握和應(yīng)用PLC技術(shù)對提高我國工業(yè)自動化水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。采用可編程序控制器PLC對龍門刨床的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，將具有投資小、改造周期短，節(jié)能降耗、提高功效顯著的優(yōu)點。圖11龍門刨床FIG111DOUBLEHOUSINGPLANER圖12龍門刨床實物圖FIG112PHYSICALMAPOFDOUBLEHOUSINGPLANER第二章B2012A龍門刨床的基本情況21龍門刨床簡介和基本規(guī)格龍門刨床是各類機加工廠中較為常見的設(shè)備，是具有門式框架和臥式長床身的刨床。龍門刨床主要用于銑削大型工件，也可以在工作臺上裝夾多個零件同時加工。龍門刨床的工作臺帶著工件通過門式框架作直線往復(fù)運動，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個角度，并可沿橫梁作橫向進(jìn)給運動；刨刀可在刀架上做垂直或斜向進(jìn)給運動；橫梁可在倆立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個立柱上還安裝可沿立柱上下移動的側(cè)刀架，以擴大加工范圍工作臺回程時能機動抬刀，以免劃傷工件表面，機床工作臺的驅(qū)動可用發(fā)電機電動機組或用可控硅直流調(diào)速方式，調(diào)速范圍較大，在低速時也能獲得較大的驅(qū)動力。目前我國生產(chǎn)的刨床其主要拖動方式有做大切削寬度1M以下的刨床采用帶傳動，而1M以上的刨床采用直流發(fā)電機電動機組拖動以及晶閘管電動機系統(tǒng)。濟南第二機床廠設(shè)計制造的A系列龍門刨床主拖動是采用以電機擴大機作為勵磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機電動機系統(tǒng)，它采用調(diào)節(jié)直流電動機電壓來調(diào)節(jié)電動機的速度，并采用兩級齒輪變速箱變速的機電聯(lián)合調(diào)速方法。濟南第二機床廠還設(shè)計制造了E系列龍門刨床，它的晶閘管調(diào)速裝置是電樞可逆的邏輯無環(huán)流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于需要，龍門刨床仍在繼續(xù)生產(chǎn)，其電氣系統(tǒng)在貫徹新的國家標(biāo)準(zhǔn)時作了一系列的改進(jìn)。A系列龍門刨床由B1010A、B1012A、B1016A、B2010A、B2012A、B2016A等六種。型號中B表示刨床。第一個數(shù)字1表示單立柱稱為單臂，2表示雙立柱稱為龍門。第二個數(shù)字0表示基型。第三第四個數(shù)字表示最大刨銷寬的1/100，單位為MM，因此10、12、16、分別表示刨銷寬度最大為10、125、16M等，他們是成等比級數(shù)的，公比為125。A表示第一次改型設(shè)計。表21A系列龍門刨床主要技術(shù)規(guī)格TABLE21ASERIESDOUBLEHOUSINGPLANERMAINTECHNICALSPECIFICATIONS型號項目B1010AB1012AB1016AB2010AB2012AB2016A長300040006000300040004000/6000寬100012501600100012501600工件最大尺寸（MM）高8001000125080010001250可加工工件最大重量（T）58155810/15工作臺齒條上允許的最大拉力（N）V1230M/MIN49000V1020M/MIN62000V1230M/MIN59000V1020M/MIN78500低速檔660440660440工作臺行程速度高速檔99088099088022龍門刨床基本結(jié)構(gòu)龍門刨床加工機床床身、箱體、橫梁、立柱、導(dǎo)軌等大型機件的水平面、垂直面以及導(dǎo)軌面等。圖21龍門刨床結(jié)構(gòu)示意圖FIG21DOUBLEHOUSINGPLANERSTRUCTURESCHEMATICDRAWING龍門刨床構(gòu)主要由這七個部分組成1床身是一個箱形體，上油V形和U形導(dǎo)軌，用于安置工作臺。2刨臺也叫工作臺，用于安置工作。下有傳動機構(gòu)，可順著床身的導(dǎo)軌作往復(fù)運動。3橫梁用于安置垂直刀架。在切削過程中嚴(yán)禁動作，僅在更換工作時移動，用以調(diào)整刀架的高度。4左右垂直刀架，安裝在橫梁上，可沿水平方向移動，刨刀也可沿刀架本身的導(dǎo)軌垂直移動。5左右側(cè)刀架安置在立柱上，可上、下移動。6立柱用于安置橫梁和刀架。7龍門頂用于緊固立柱。23工作過程龍門刨床的刨削過程是工件與刨刀作相對運動的過程。為此，工件必須與工作臺一起頻繁地進(jìn)行往復(fù)運動，工件的切削加工僅在工作行程中，返回行程是空行程。在切削過程中只有工作臺由返回行程轉(zhuǎn)到工作行程的期間刀架才進(jìn)行一定量的進(jìn)給。其中，機床的主運動是工作臺縱向往復(fù)運動，而橫梁的上下移動，刀架沿橫梁的左右移動，以及側(cè)刀架在立柱的上下運動稱作往復(fù)運動。24運動分析龍門刨床因由一個由頂梁和立柱組成的龍門式框架結(jié)構(gòu)而得名，工作臺帶著工件通過龍門框架作直線往復(fù)運動，多用于加工大平面（尤其是長而窄的平面），一般可刨銷的工件寬度達(dá)1米，長度在3米以上，也用來加工溝槽或者同時加工數(shù)個中小零件的平面。龍門刨床主要加工大型工件或者同時加工多個工件。與牛頭刨床相比，從結(jié)構(gòu)上看，其形體大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性好，從機床運動上看，龍門刨床的主運動是工作臺的直線往復(fù)運動，而進(jìn)給運動則是刨刀的橫向或垂直間歇運動，這剛好與牛頭刨床的運動相反。龍門刨床由直流電機帶動，并可進(jìn)行無極調(diào)速，運動平穩(wěn)。龍門刨床的所有刀架在水平和垂直方向都可平動。圖22工作臺行程開關(guān)零位狀態(tài)FIG22WORKINGTABLESTROKESWITCHZEROSTATE如圖22所示，運動控制過程如下工作臺前進(jìn)時，撞塊A撞擊SQ3，B撞擊SQ5，經(jīng)過一段越位后，刨臺后退。后退時，撞塊B使SQ5復(fù)位，撞塊A使SQ3復(fù)位。后退末了。工件退出刀具后，撞塊C撞擊SQ4使電機減速，D撞擊SQ6使電機換向，經(jīng)過一段越位后，刨臺從后退換成前進(jìn)。刨臺即按此方式循環(huán)工作。SQ2、SQ1分別起前進(jìn)、后退的限位保護。為滿足龍門刨床的加工要求，要求工作臺具有調(diào)整的正反向點控制和正常工作時的自動往返控制，并能進(jìn)行低速的磨削工作。控制電路除包括刨臺的往返運動外，還有刨臺運動與橫梁、刀架之間的配合。為簡化控制電路，減小維護工作量，可采用PLC作為控制元件與變頻器結(jié)合實現(xiàn)刨床的自動化控制。我國現(xiàn)行生產(chǎn)的龍門刨床其主拖動方式以直流發(fā)電機電動機組及晶閘管電動機系統(tǒng)為主，以A系列龍門刨床為例，他采用電磁擴大機作為勵磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機電動機系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)直流電動機電壓來調(diào)節(jié)輸出速度，并采用兩級齒輪變速箱變速的機電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運動為刨臺頻繁的往復(fù)運動，在往復(fù)一個周期中，對速度的控制有一定要求，如圖23所示。圖23工作臺速度圖FIG23WORKBENCHSPEEDMAP1T1段表示刨臺起動，刨刀切入工件的階段，為了減小刨刀剛切入工件的瞬間，刀具所受的沖擊及防止工件被崩壞，此階段速度較低。2T2段為刨銷段，刨臺加速至正常的刨銷速度。3T3段為刨刀退出工件段，為防止邊緣被崩裂，同樣要求速度較低。4T4段為返回段，返回過程中，刨刀不切削工件，為節(jié)省時間，提高工作效率，返回速度應(yīng)盡可能高些。5T5段為緩沖區(qū)。返回行程即將結(jié)束，在反向到工作速度之前，為減小對傳動機械的沖擊，應(yīng)將速度降低，之后進(jìn)入下一周期。25傳動系統(tǒng)圖24主拖動電路示意圖FIG24MAINDRAGCIRCUITDIAGRAM龍門刨床是機械化自動化程度很高的大型機床。龍門刨床的動力及控制回路比較復(fù)雜，尤其是刨床工作臺主拖動系統(tǒng)完全依靠電氣自動化控制來執(zhí)行的。B2010A龍門刨床的主拖動采用最初50年代的AGM調(diào)速系統(tǒng)，即電機擴大機直流發(fā)電機直流電動機組系統(tǒng)。如圖一所示。采用機械速比21和電氣調(diào)速范圍為101的機電聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)。圖25功率圖FIG25POWERFIGURE機電聯(lián)合調(diào)速與單純調(diào)壓調(diào)速比較，電動機的設(shè)計功率可以縮小一半，但是電動機的功率仍然比負(fù)載所需要的功率大接近一倍，因此A系列龍門刨床直流電動機的功率并沒有得到充分利用。同時因為進(jìn)刀機構(gòu)采用進(jìn)刀繼電器控制進(jìn)刀，而繼電器鐵心和圓盤齒因頻繁運動而磨損，使精度下降。第三章B2012A型龍門刨床的電氣控制31系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)目前改造龍門刨床的主拖動部分一般采用全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)或交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，控制部分使用PLC。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)選用國外的成套設(shè)備，設(shè)備的運行參數(shù)用英文顯示，設(shè)備維護人員要消化和掌握系統(tǒng)的性能，必須花費相當(dāng)長的時間和具備一定的技術(shù)水平。變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)過10多年的推廣和使用，各項性能和技術(shù)指標(biāo)不斷趨于完善和成熟，節(jié)能效果顯著。控制系統(tǒng)變頻器卡按鈕站限位開關(guān)行程開關(guān)油泵風(fēng)機橫梁升降橫梁夾緊垂直刀架右側(cè)刀架左側(cè)刀架后退抬刀圖31龍門刨床電氣改造原理框圖FIG31SCHEMATICDIAGRAMOFELECTRICALINNOVATIONOFDOUBLEHOUSINGPLANER改造框圖中，保留了原來的按鈕站，這樣可以保證操作人員原有的操作習(xí)慣，設(shè)備的大部分操作都在按鈕站上完成。操作指令傳送給PLC控制系統(tǒng),PLC對這些指令進(jìn)行處理后控制相應(yīng)的設(shè)備。PLC將設(shè)備的運行狀態(tài)信號傳送給按鈕站，按鈕站用指示燈顯示相應(yīng)的信息。PLC用于實現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和控制變頻電機轉(zhuǎn)速的方向和大小。按鈕站的按鈕、外部行程開關(guān)盒操作手柄通過PLC，控制油泵、風(fēng)機、橫梁升降、橫梁夾緊、垂直刀架、右側(cè)刀架、左側(cè)刀架的電動機，以及后退行程抬刀電磁鐵線圈。32龍門刨床電力拖動系統(tǒng)主回路設(shè)計龍門刨床主要涉及的有主拖動、油泵、風(fēng)機、橫梁升降、橫梁夾緊，垂直及左、右側(cè)刀架等電機。油泵和風(fēng)機只有在主拖動電機啟動時運行才可啟動，其余電機在正反向運行之間形成電氣互鎖，主回路設(shè)計如圖所示圖32主回路電路圖FIG32CIRCUITDIAGRAMOFMAINLOOP33邏輯控制電路設(shè)計331工作臺控制電路設(shè)計工作臺控制電路包括自動循環(huán)工作、步進(jìn)、步退、以及抬刀電磁鐵控制電路。工作臺自動循環(huán)工作是借助于六個接近開關(guān)來實現(xiàn)的。前進(jìn)減速開關(guān)SA6，后退減速開關(guān)SA5。前進(jìn)、步進(jìn)限位開關(guān)SQ7，后退、步退限位開關(guān)SQ8，極限限位開關(guān)SQ5、SQ6。假定系統(tǒng)已得電起動，橫梁已夾緊，油泵已上油。SA7是橫梁夾緊電流繼電器的常閉觸點，當(dāng)橫梁夾緊到一定程度時動作，夾緊完畢后自動復(fù)合。當(dāng)按下前進(jìn)按鈕SB8（1）時，繼電器J1得電，J1的常開觸點J1（1）自鎖，JI2、JI3、JI4均接通。S81接通時S82斷開，因而繼電器H不能動作，這是為了避免工作臺前進(jìn)控制繼電器Q與后退控制繼電器H同時接通引起控制故障。又因JI2接通，則繼電器Q得電動作，其所有常閉觸點均斷開，繼電器H、2H不得電，刀具處于放下位置，可編程控制器接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過調(diào)速電位計獲得正向給定，工作臺開始前進(jìn)加速至穩(wěn)定工作階段。當(dāng)工作臺前進(jìn)至觸發(fā)減速接近開關(guān)SA6時，SA61、SA62均接通，減速繼電器J動作，PLC接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器獲得零速給定，工作臺開始減速。當(dāng)可編程控制器檢測到工作臺速度為零時，繼電器1H動作，其常閉觸點1H斷開，繼電器Q失電，Q的所有常閉觸點接通，則工作臺后退控制繼電器H得電，H的常開觸電接通，常閉觸點斷開，所以H得電期間，繼電器Q不能得電。因繼電器H的常開觸點接通，后退行程抬刀控制繼電器2H得電，其常開觸點2H1自鎖，2H2接通，中間繼電器KM2得電，其常開觸點KM2接通，又因所用刀架的手動選擇開關(guān)（1KK4KK）早已閉合，則所選刀架的抬刀電磁鐵（1T4T）得電，刀具抬起，同時可編程控制器接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過調(diào)速電位計獲得負(fù)向給定，工作臺開始后退。當(dāng)工作臺后退至觸發(fā)減速接近開關(guān)SA5時，SA51、SA52均接通，減速繼電器J動作，直流調(diào)速器通過PLC獲得零速給定，工作臺開始減速。當(dāng)PLC檢測到工作臺速度為零時，繼電器1Q動作，其常閉觸點1Q斷開，繼電器H失電，H的常開觸點斷開，常閉觸點接通，則繼電器Q得電，其所有常閉觸點斷開，繼電器H、2H均不得電，刀具放下，PLC接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過調(diào)速電位計獲得正向給定，工作臺又開始前進(jìn)。如果要求工作臺停止運行，按停止按鈕SB6,即斷開工作臺控制電路，使繼電器JI失電，繼電器Q、H、J也相繼失電，工作臺便迅速制動停車。步進(jìn)、步退電路控制電路工作原理；當(dāng)按下步進(jìn)按鈕SB7，繼電器Q得電，工作臺以步進(jìn)速度前進(jìn)，步進(jìn)速度由可編程控制器通過調(diào)速電位計給定。由于無自鎖觸點，故松開按鈕，工作臺就停止前進(jìn)；當(dāng)按下步退按鈕SB10時，工作臺步退，原理同上。當(dāng)JI繼電器回路中，串有KM12（橫梁夾緊時動作）、KM1（橫梁放松時動作）兩個常閉觸點，在橫梁調(diào)整時，保證工作臺自動循環(huán)電路不能接通。另外還串有SQ5,SQ6兩個正反向極限限位接近開關(guān)的常閉觸點，工作臺一觸發(fā)接近開關(guān)，JI繼電器即失電，工作臺停止，防止調(diào)試時因操作不當(dāng)而使工作臺沖出去。332橫梁控制電路設(shè)計橫梁與刀架潤滑泵控制邏輯電路如圖所示。橫梁在移動（上升或下降）時工作臺不準(zhǔn)運動。同時首先必須放松，待上升或下降到所需位置后自動加緊。常閉觸點JI1只在工作臺停止運動時才閉合，只有在此種情況下才能操作橫梁電路。橫梁上升時按下按鈕SB41，則繼電器JOH得電，它的常開觸點JOH3閉合，使接觸器KM1得電。其串入橫梁松緊電機電路的常開觸點閉合，橫梁松緊電機通電反轉(zhuǎn)，橫梁放松。橫梁放松時控制限位開關(guān)制子往放松方向移動，到一定程度使SQ1動作。SQ12斷開,KM1繼電器斷電，橫梁放松完畢。橫梁放松后，SQ11接通，由于常開觸點JOH1已經(jīng)閉合，所以接觸器KM9得電，其串入橫梁升降電機的常開觸點閉合，橫梁升降通電正轉(zhuǎn)，橫梁上升，橫梁在運動中只是等HL2亮。移動至需要位置時，松開按鈕SB4，JOH繼電器失電，橫梁升降電機停止工作。限位開關(guān)SQ4是防止橫梁上升至極限位置時避免與龍門頂相撞的限位開關(guān)。上升至需要位置后JOH斷電，它的常閉觸點JOH4閉合，因KM1繼電器已經(jīng)斷電，其常閉觸點已經(jīng)閉合，故接觸器KM12得電，其常開觸點閉合，橫梁松緊電機通電正轉(zhuǎn)，將橫梁逐步夾緊。加緊過程中SQ1逐步復(fù)位，到一定程度，SQ11斷開，SQ12閉合，為以后橫梁放松做好準(zhǔn)備。此時接觸器KM12經(jīng)常閉觸點SA7與常開觸點KM122繼續(xù)得電，橫梁繼續(xù)夾緊，因而夾緊電機中電流增大，而串入加緊電機回路的電流繼電器SA7線圈中的電流亦增大，當(dāng)電流增加到所整定的數(shù)值時，SA7動作。常閉觸點SA7斷開，接觸器KM12斷電，橫梁夾緊完畢，指示燈H12熄滅?？刂齐娐愤€能保證操作者在橫梁放松尚未完畢時，松開按鈕亦能再夾緊，因為即使松開SB4或SB5,JOH繼電器斷電，但KM1接觸器通過自鎖出點KM11仍能繼續(xù)獲電，繼續(xù)放松，放松后既不上升，也不下降，而接觸器KM12通過SQ1、JOH4、KM12得電，進(jìn)行夾緊。當(dāng)按下橫梁下降按鈕SB5時，同樣先將橫梁放松，然后下降，到需要位置時松開按鈕。這時除了夾緊電機開始工作外，上油滿足機械加工需要的橫梁稍許回升的動作。這個動作時PLC通過定時器來實現(xiàn)的。當(dāng)橫梁下降時，常開觸點KM101閉合，JSH繼電器得電，通過定時器延時開啟常開觸點KSH閉合，由于常開觸點JOH1、KM121是斷開，故KM9繼電器不能得電。當(dāng)橫梁下降完畢，開始橫梁夾緊時常開觸點KM121閉合，在JSH繼電器斷電瞬間，延時開啟常開觸點JSH還是接通的，這時KM9接觸得電，橫梁回升，回升時間決定于定時器延時的長短，延時完畢后，接觸器KM9斷電，橫梁回升完畢，然后繼續(xù)進(jìn)行夾緊至SA7動作后為止。333刀架控制電路設(shè)計垂直刀架有兩個，每個刀架有快速移動和自動給進(jìn)兩種工作狀態(tài)，每種工作狀態(tài)又包括左右兩個方向的水平進(jìn)刀和上下兩個方向的垂直進(jìn)刀等動作。他們都是由一個垂直刀架電機來完成的。垂直刀架選擇通過機械手柄實現(xiàn)。調(diào)整時出點JI2是閉合的，快速移動與自動給進(jìn)選擇手柄放在快速移動位置時，SA21是接通的。刀架運動方向選擇手柄放在所需要的方向位置后，在按鈕站操縱SB1就使KM3接觸器得電。垂直刀架電機就按所需要的方向作快速移動。因為電路中無自鎖觸點，所以手松開按鈕，電機就停止轉(zhuǎn)動?？焖僖苿訒r，電機朝一個方向運動，刀架運動方向靠機械來實現(xiàn)。自動工作時，快速移動與自動進(jìn)給選擇手柄放在自動給進(jìn)位置，此時SA22接通，SA21斷開，自動工作時，常閉觸點JI2是斷開的，保證工作臺自動工作時不能進(jìn)行快速移動。操縱按鈕SB1此時亦不起作用，當(dāng)工作臺后退換前進(jìn)時，常開觸點1Q1接通，接觸器通過SA22，1Q1、KM4而得電，電機轉(zhuǎn)動，刀架進(jìn)刀。當(dāng)前進(jìn)換后退時，常開觸點1H1閉合，KM4接觸器通過SA22、1H1、KM3而獲電，電機反轉(zhuǎn)使進(jìn)刀機構(gòu)復(fù)位，準(zhǔn)備下一次進(jìn)刀。左右側(cè)刀架的工作情況基本和垂直刀架相似，不同的是左右側(cè)刀架只能上下兩個方向移動，另外，左右側(cè)刀架控制線路中添加了由SQ3、SQ2兩個行程開關(guān)觸發(fā)的1J、2J兩個中間繼電器的常閉觸點。SQ3、SQ2是刀架與橫梁的限位開關(guān)，當(dāng)開動左右側(cè)刀架向上運動時，碰到橫梁上限位開關(guān)SQ3、SQ2，則1J、2J得電，其常閉觸點1J2、2J2斷開，就自動使刀架電機停止轉(zhuǎn)動，防止刀架與橫梁碰撞。同理，橫梁下降時如觸發(fā)SQ2，SQ3，常閉觸點1J1、2J2斷開，KM10失電，橫梁停止下降，自動加緊。334風(fēng)機油泵控制電路設(shè)計工作臺運行時需加以潤滑，所以工作臺在開動前必須先開動潤滑泵，否則工作臺干磨是危險的。潤滑泵控制開關(guān)SA1有兩個工作位置，當(dāng)工作臺不工作而需要潤滑泵時，將SA1打在連續(xù)位置；工作臺自動工作時打在自動位置。SA1打在連續(xù)或自動其中一個位置上，KM11線圈均能通電，潤滑泵電機工作，油泵上油，至一定壓力時壓力繼電器KM11常開觸點閉合，為工作臺自動工作做好準(zhǔn)備。系統(tǒng)起動時按下起動按鈕SB11，則接觸器KM13得電，其常開觸點自鎖，松開SB11仍然得電，KM13動作接通直流調(diào)速器電源，直流調(diào)速器供電給直流電機工作。按下SB11同時接觸器KM2亦得電動作，接通直流機冷卻風(fēng)機電源，風(fēng)機開始工作。SB12為急停按鈕，用來斷開電路。JW為熱繼電器的常開觸點，用來對直流電機進(jìn)行過載保護，系統(tǒng)一上電JW觸電即閉合，過載時JW觸電斷開，切斷接觸器KM13通電回路，直流電機斷電停止。第四章B2012A型龍門刨床PLC控制系統(tǒng)組成41龍門刨床的特點龍門刨床的龍門架定在床身上，在龍門架上裝有可以上下移動的刨頭架，切削刀固定在刨頭架上，工作臺安裝在床身導(dǎo)軌上，工件固定在工作臺上，工作過程中，工作臺帶動工件低速進(jìn)給，快速退回，工件在裝夾過程中，為了對準(zhǔn)刨銷位置，工作臺的來回運動控制，是既自鎖又點動的方式。龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)分主傳動系統(tǒng)和輔助運動控制系統(tǒng)兩部分。PLC用于龍門刨床控制系統(tǒng)改造方案之一就是主傳動系統(tǒng)即工作臺電力拖動系統(tǒng)，仍然保留目前最廣泛使用的邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)速換向控制以及輔助運動控制系統(tǒng)采用可編程序控制器代替舊的繼電控制系統(tǒng)，各部分的信號檢測、動作執(zhí)行結(jié)構(gòu)也基本上保留原有的不變。特點是投資小、見效快。42PLC的基本概念可編程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLER）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（PERSONALCOMPUTER）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。421PLC的由來在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，即（1）編程方便，現(xiàn)場可修改程序；（2）維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置；（4）體積小于繼電器控制裝置；（5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；（6）成本可與繼電器控制裝置競爭；（7）輸入可以是交流115V；（8）輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；（9）在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；（10）用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。422PLC的特點1高可靠性（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020MS（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。2豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。423PLC的功能（1）邏輯控制（2）定時控制（3）計數(shù)控制（4）步進(jìn)順序控制（5）PID控制（6）數(shù)據(jù)控制PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。（7）通信和聯(lián)網(wǎng)（8）其它PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊，CRT模塊。424PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，如圖41所示圖41PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖FIG41PLCHARDWARESTRUCTURE1中央處理單元CPU中央處理單元CPU是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。1PLC常用的存儲器類型ARAM（RANDOMASSESSMEMORY）這是一種讀/寫存儲器隨機存儲器，其存取速度最快，由鋰電池支持。BEPROM（ERASABLEPROGRAMMABLEREADONLYMEMORY）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容。CEEPROMELECTRICALERASABLEPROGRAMMABLEREADONLYMEMORY這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。2PLC存儲空間的分配雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域A系統(tǒng)程序存儲區(qū)B系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）C用戶程序存儲區(qū)。A系統(tǒng)程序存儲區(qū)在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的性能。B系統(tǒng)RAM存儲區(qū)系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。AI/O映象區(qū)由于PLC投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲單元RAM以存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O映象區(qū)。一個開關(guān)量I/O占用存儲單元中的一個位（BIT），一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字（16個BIT）。因此整個I/O映象區(qū)可看作兩個部分組成開關(guān)量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。B系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū)除了I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在PLC斷電時，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失；后者當(dāng)PLC斷電時，數(shù)據(jù)被清零。（1）邏輯線圈與開關(guān)輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū)動外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。另外，不同的PLC還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。（2）數(shù)據(jù)寄存器與模擬量I/O一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一個字16BITS。另外，PLC還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。（3）計時器（4）計數(shù)器C用戶程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲容量各不相同。3電源PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在1015范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。425PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的1繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。2PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點包括其常開或常閉觸點不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100MS以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100MS，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。426PLC的分類1小型PLC小型PLC的I/O點數(shù)一般在128點以下，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。2中型PLC中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點數(shù)一般在2561024點之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。3大型PLC一般I/O點數(shù)在1024點以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強。具有極強的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。43PLC的選型在可編程邏輯控制器系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。可編程邏輯控制器及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，可編程邏輯控制器的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加1020的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商可編程邏輯控制器的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。2存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25考慮余量。3控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。1運算功能簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復(fù)雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計選型時應(yīng)從實際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。2控制功能控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定?？删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂疲虼?，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。3通信功能大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)11冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1MBPS，通信負(fù)荷不大于60。可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式APC為主站，多臺同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)；B1臺可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構(gòu)成主從式可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)；C可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；D專用可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、）通信處理器。4編程功能離線編程方式可編程邏輯控制器和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，BASIC等，以滿足特殊控制場合的控制要求。5診斷功能可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷?？删幊踢壿嬁刂破鞯脑\斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。6處理速度可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，可編程邏輯控制器接點的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時間約0204LS，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于05MS/K；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于02MS/K。4可編程邏輯控制器的類型可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型可編程邏輯控制器的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。44西門子S7200系列PLCS7200系列是一種可編程序邏輯控制器（MICROPLC），它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。S7200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運算以及與其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以及達(dá)到控制目的，緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強大的指令集使S7200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。圖42S7200示意圖FIG42S7200SCHEMES1S7200允許您在程序中立即讀寫I/O。在S7200的指令集中提供了立即讀寫物理I/O點的指令。盡管通常情況下我們使用映像寄存器作為源地址和目的地址來訪問I/O，但這些立即I/O指令卻允許我們直接訪問真正的輸入、輸出點。2當(dāng)使用立即指令訪問一個輸入點時，相應(yīng)的過程映像輸入寄存器不會發(fā)生改變。而當(dāng)