畢業(yè)設(shè)計(jì)A系列龍門刨床電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)A系列龍門刨床電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要龍門刨床是常見的大型機(jī)械加工設(shè)備，老式的龍門刨床的主拖動(dòng)采用交磁放大機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)（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(jì)首先介紹了B2016A型6M龍門刨床的工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求，對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。龍門刨床的主拖動(dòng)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(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制?？刂葡到y(tǒng)用觸摸屏作人機(jī)界面，觸摸屏用各種畫面來顯示龍門刨床的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息。設(shè)計(jì)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(shí)際調(diào)速范圍和負(fù)荷，選擇了變頻異步電動(dòng)機(jī)、變頻器和測量轉(zhuǎn)速的編碼器的型號(hào)。給出了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的主回路電路圖、PLC和變頻器的外部接線圖。設(shè)計(jì)介紹了PLC控制程序的順序控制設(shè)計(jì)法，用它設(shè)計(jì)了龍門刨床工作臺(tái)的自動(dòng)運(yùn)行程序和橫梁升降控制程序。這種方法易學(xué)易用，設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程序可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。設(shè)計(jì)介紹了變頻器接口電路的設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)分析625傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)1133邏輯控制電路設(shè)計(jì)12331工作臺(tái)控制電路設(shè)計(jì)12332橫梁控制電路設(shè)計(jì)13333刀架控制電路設(shè)計(jì)13334風(fēng)機(jī)油泵控制電路設(shè)計(jì)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(diǎn)1542PLC的基本概念15421PLC的由來15422PLC的特點(diǎn)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(jì)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(duì)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(jì)目標(biāo)為利用可編程控制器及變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門刨床的自動(dòng)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(jì)又快捷地運(yùn)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(jī)械和電氣控制兩大組成部分嗎，機(jī)械部分相對(duì)比較穩(wěn)定，而使龍門刨床運(yùn)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(jī)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(jī)械的水平，但控制和驅(qū)動(dòng)部分則顯得不同程度的老化，對(duì)老式龍門刨床的改造有很大的實(shí)際意義。近幾年來在工業(yè)自動(dòng)化，機(jī)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(duì)提高我國工業(yè)自動(dòng)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(duì)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(diǎn)。圖11龍門刨床FIG111DOUBLEHOUSINGPLANER圖12龍門刨床實(shí)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(jī)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(tái)上裝夾多個(gè)零件同時(shí)加工。龍門刨床的工作臺(tái)帶著工件通過門式框架作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個(gè)垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并可沿橫梁作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刨刀可在刀架上做垂直或斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；橫梁可在倆立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個(gè)立柱上還安裝可沿立柱上下移動(dòng)的側(cè)刀架，以擴(kuò)大加工范圍工作臺(tái)回程時(shí)能機(jī)動(dòng)抬刀，以免劃傷工件表面，機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)可用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組或用可控硅直流調(diào)速方式，調(diào)速范圍較大，在低速時(shí)也能獲得較大的驅(qū)動(dòng)力。目前我國生產(chǎn)的刨床其主要拖動(dòng)方式有做大切削寬度1M以下的刨床采用帶傳動(dòng)，而1M以上的刨床采用直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組拖動(dòng)以及晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。濟(jì)南第二機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造的A系列龍門刨床主拖動(dòng)是采用以電機(jī)擴(kuò)大機(jī)作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它采用調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電壓來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度，并采用兩級(jí)齒輪變速箱變速的機(jī)電聯(lián)合調(diào)速方法。濟(jì)南第二機(jī)床廠還設(shè)計(jì)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(shí)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(hào)中B表示刨床。第一個(gè)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(gè)數(shù)字0表示基型。第三第四個(gè)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(jí)數(shù)的，公比為125。A表示第一次改型設(shè)計(jì)。表21A系列龍門刨床主要技術(shù)規(guī)格TABLE21ASERIESDOUBLEHOUSINGPLANERMAINTECHNICALSPECIFICATIONS型號(hào)項(xiàng)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(tái)齒條上允許的最大拉力（N）V1230M/MIN49000V1020M/MIN62000V1230M/MIN59000V1020M/MIN78500低速檔660440660440工作臺(tái)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(jī)床床身、箱體、橫梁、立柱、導(dǎo)軌等大型機(jī)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(gè)部分組成1床身是一個(gè)箱形體，上油V形和U形導(dǎo)軌，用于安置工作臺(tái)。2刨臺(tái)也叫工作臺(tái)，用于安置工作。下有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可順著床身的導(dǎo)軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3橫梁用于安置垂直刀架。在切削過程中嚴(yán)禁動(dòng)作，僅在更換工作時(shí)移動(dòng)，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(dòng)，刨刀也可沿刀架本身的導(dǎo)軌垂直移動(dòng)。5左右側(cè)刀架安置在立柱上，可上、下移動(dòng)。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(duì)運(yùn)動(dòng)的過程。為此，工件必須與工作臺(tái)一起頻繁地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(tái)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(jī)床的主運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而橫梁的上下移動(dòng)，刀架沿橫梁的左右移動(dòng)，以及側(cè)刀架在立柱的上下運(yùn)動(dòng)稱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。24運(yùn)動(dòng)分析龍門刨床因由一個(gè)由頂梁和立柱組成的龍門式框架結(jié)構(gòu)而得名，工作臺(tái)帶著工件通過龍門框架作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)加工數(shù)個(gè)中小零件的平面。龍門刨床主要加工大型工件或者同時(shí)加工多個(gè)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(jī)床運(yùn)動(dòng)上看，龍門刨床的主運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則是刨刀的橫向或垂直間歇運(yùn)動(dòng)，這剛好與牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)相反。龍門刨床由直流電機(jī)帶動(dòng)，并可進(jìn)行無極調(diào)速，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。龍門刨床的所有刀架在水平和垂直方向都可平動(dòng)。圖22工作臺(tái)行程開關(guān)零位狀態(tài)FIG22WORKINGTABLESTROKESWITCHZEROSTATE如圖22所示，運(yùn)動(dòng)控制過程如下工作臺(tái)前進(jìn)時(shí)，撞塊A撞擊SQ3，B撞擊SQ5，經(jīng)過一段越位后，刨臺(tái)后退。后退時(shí)，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(jī)減速，D撞擊SQ6使電機(jī)換向，經(jīng)過一段越位后，刨臺(tái)從后退換成前進(jìn)。刨臺(tái)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(hù)。為滿足龍門刨床的加工要求，要求工作臺(tái)具有調(diào)整的正反向點(diǎn)控制和正常工作時(shí)的自動(dòng)往返控制，并能進(jìn)行低速的磨削工作?？刂齐娐烦ㄅ倥_(tái)的往返運(yùn)動(dòng)外，還有刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)與橫梁、刀架之間的配合。為簡化控制電路，減小維護(hù)工作量，可采用PLC作為控制元件與變頻器結(jié)合實(shí)現(xiàn)刨床的自動(dòng)化控制。我國現(xiàn)行生產(chǎn)的龍門刨床其主拖動(dòng)方式以直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為主，以A系列龍門刨床為例，他采用電磁擴(kuò)大機(jī)作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電壓來調(diào)節(jié)輸出速度，并采用兩級(jí)齒輪變速箱變速的機(jī)電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運(yùn)動(dòng)為刨臺(tái)頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在往復(fù)一個(gè)周期中，對(duì)速度的控制有一定要求，如圖23所示。圖23工作臺(tái)速度圖FIG23WORKBENCHSPEEDMAP1T1段表示刨臺(tái)起動(dòng)，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(tái)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(shí)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(duì)傳動(dòng)機(jī)械的沖擊，應(yīng)將速度降低，之后進(jìn)入下一周期。25傳動(dòng)系統(tǒng)圖24主拖動(dòng)電路示意圖FIG24MAINDRAGCIRCUITDIAGRAM龍門刨床是機(jī)械化自動(dòng)化程度很高的大型機(jī)床。龍門刨床的動(dòng)力及控制回路比較復(fù)雜，尤其是刨床工作臺(tái)主拖動(dòng)系統(tǒng)完全依靠電氣自動(dòng)化控制來執(zhí)行的。B2010A龍門刨床的主拖動(dòng)采用最初50年代的AGM調(diào)速系統(tǒng)，即電機(jī)擴(kuò)大機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)。如圖一所示。采用機(jī)械速比21和電氣調(diào)速范圍為101的機(jī)電聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)。圖25功率圖FIG25POWERFIGURE機(jī)電聯(lián)合調(diào)速與單純調(diào)壓調(diào)速比較，電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率可以縮小一半，但是電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的功率并沒有得到充分利用。同時(shí)因?yàn)檫M(jìn)刀機(jī)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(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)行參數(shù)用英文顯示，設(shè)備維護(hù)人員要消化和掌握系統(tǒng)的性能，必須花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)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(xiàng)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?？刂葡到y(tǒng)變頻器卡按鈕站限位開關(guān)行程開關(guān)油泵風(fēng)機(jī)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(duì)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(yùn)行狀態(tài)信號(hào)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(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和控制變頻電機(jī)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(jī)、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(dòng)機(jī)，以及后退行程抬刀電磁鐵線圈。32龍門刨床電力拖動(dòng)系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)龍門刨床主要涉及的有主拖動(dòng)、油泵、風(fēng)機(jī)、橫梁升降、橫梁夾緊，垂直及左、右側(cè)刀架等電機(jī)。油泵和風(fēng)機(jī)只有在主拖動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行才可啟動(dòng)，其余電機(jī)在正反向運(yùn)行之間形成電氣互鎖，主回路設(shè)計(jì)如圖所示圖32主回路電路圖FIG32CIRCUITDIAGRAMOFMAINLOOP33邏輯控制電路設(shè)計(jì)331工作臺(tái)控制電路設(shè)計(jì)工作臺(tái)控制電路包括自動(dòng)循環(huán)工作、步進(jìn)、步退、以及抬刀電磁鐵控制電路。工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)工作是借助于六個(gè)接近開關(guān)來實(shí)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(dòng)，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(diǎn)，當(dāng)橫梁夾緊到一定程度時(shí)動(dòng)作，夾緊完畢后自動(dòng)復(fù)合。當(dāng)按下前進(jìn)按鈕SB8（1）時(shí)，繼電器J1得電，J1的常開觸點(diǎn)J1（1）自鎖，JI2、JI3、JI4均接通。S81接通時(shí)S82斷開，因而繼電器H不能動(dòng)作，這是為了避免工作臺(tái)前進(jìn)控制繼電器Q與后退控制繼電器H同時(shí)接通引起控制故障。又因JI2接通，則繼電器Q得電動(dòng)作，其所有常閉觸點(diǎn)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(jì)獲得正向給定，工作臺(tái)開始前進(jìn)加速至穩(wěn)定工作階段。當(dāng)工作臺(tái)前進(jìn)至觸發(fā)減速接近開關(guān)SA6時(shí)，SA61、SA62均接通，減速繼電器J動(dòng)作，PLC接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器獲得零速給定，工作臺(tái)開始減速。當(dāng)可編程控制器檢測到工作臺(tái)速度為零時(shí)，繼電器1H動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)1H斷開，繼電器Q失電，Q的所有常閉觸點(diǎn)接通，則工作臺(tái)后退控制繼電器H得電，H的常開觸電接通，常閉觸點(diǎn)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(diǎn)接通，后退行程抬刀控制繼電器2H得電，其常開觸點(diǎn)2H1自鎖，2H2接通，中間繼電器KM2得電，其常開觸點(diǎn)KM2接通，又因所用刀架的手動(dòng)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(shí)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(jì)獲得負(fù)向給定，工作臺(tái)開始后退。當(dāng)工作臺(tái)后退至觸發(fā)減速接近開關(guān)SA5時(shí)，SA51、SA52均接通，減速繼電器J動(dòng)作，直流調(diào)速器通過PLC獲得零速給定，工作臺(tái)開始減速。當(dāng)PLC檢測到工作臺(tái)速度為零時(shí)，繼電器1Q動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)1Q斷開，繼電器H失電，H的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，則繼電器Q得電，其所有常閉觸點(diǎn)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(jì)獲得正向給定，工作臺(tái)又開始前進(jìn)。如果要求工作臺(tái)停止運(yùn)行，按停止按鈕SB6,即斷開工作臺(tái)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(tái)便迅速制動(dòng)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(tái)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(jì)給定。由于無自鎖觸點(diǎn)，故松開按鈕，工作臺(tái)就停止前進(jìn)；當(dāng)按下步退按鈕SB10時(shí)，工作臺(tái)步退，原理同上。當(dāng)JI繼電器回路中，串有KM12（橫梁夾緊時(shí)動(dòng)作）、KM1（橫梁放松時(shí)動(dòng)作）兩個(gè)常閉觸點(diǎn)，在橫梁調(diào)整時(shí)，保證工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)電路不能接通。另外還串有SQ5,SQ6兩個(gè)正反向極限限位接近開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，工作臺(tái)一觸發(fā)接近開關(guān)，JI繼電器即失電，工作臺(tái)停止，防止調(diào)試時(shí)因操作不當(dāng)而使工作臺(tái)沖出去。332橫梁控制電路設(shè)計(jì)橫梁與刀架潤滑泵控制邏輯電路如圖所示。橫梁在移動(dòng)（上升或下降）時(shí)工作臺(tái)不準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)首先必須放松，待上升或下降到所需位置后自動(dòng)加緊。常閉觸點(diǎn)JI1只在工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才閉合，只有在此種情況下才能操作橫梁電路。橫梁上升時(shí)按下按鈕SB41，則繼電器JOH得電，它的常開觸點(diǎn)JOH3閉合，使接觸器KM1得電。其串入橫梁松緊電機(jī)電路的常開觸點(diǎn)閉合，橫梁松緊電機(jī)通電反轉(zhuǎn)，橫梁放松。橫梁放松時(shí)控制限位開關(guān)制子往放松方向移動(dòng)，到一定程度使SQ1動(dòng)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(diǎn)JOH1已經(jīng)閉合，所以接觸器KM9得電，其串入橫梁升降電機(jī)的常開觸點(diǎn)閉合，橫梁升降通電正轉(zhuǎn)，橫梁上升，橫梁在運(yùn)動(dòng)中只是等HL2亮。移動(dòng)至需要位置時(shí)，松開按鈕SB4，JOH繼電器失電，橫梁升降電機(jī)停止工作。限位開關(guān)SQ4是防止橫梁上升至極限位置時(shí)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(diǎn)JOH4閉合，因KM1繼電器已經(jīng)斷電，其常閉觸點(diǎn)已經(jīng)閉合，故接觸器KM12得電，其常開觸點(diǎn)閉合，橫梁松緊電機(jī)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(shí)接觸器KM12經(jīng)常閉觸點(diǎn)SA7與常開觸點(diǎn)KM122繼續(xù)得電，橫梁繼續(xù)夾緊，因而夾緊電機(jī)中電流增大，而串入加緊電機(jī)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(shí)，SA7動(dòng)作。常閉觸點(diǎn)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(shí)，松開按鈕亦能再夾緊，因?yàn)榧词顾砷_SB4或SB5,JOH繼電器斷電，但KM1接觸器通過自鎖出點(diǎn)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(shí)，同樣先將橫梁放松，然后下降，到需要位置時(shí)松開按鈕。這時(shí)除了夾緊電機(jī)開始工作外，上油滿足機(jī)械加工需要的橫梁稍許回升的動(dòng)作。這個(gè)動(dòng)作時(shí)PLC通過定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)橫梁下降時(shí)，常開觸點(diǎn)KM101閉合，JSH繼電器得電，通過定時(shí)器延時(shí)開啟常開觸點(diǎn)KSH閉合，由于常開觸點(diǎn)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(shí)常開觸點(diǎn)KM121閉合，在JSH繼電器斷電瞬間，延時(shí)開啟常開觸點(diǎn)JSH還是接通的，這時(shí)KM9接觸得電，橫梁回升，回升時(shí)間決定于定時(shí)器延時(shí)的長短，延時(shí)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(dòng)作后為止。333刀架控制電路設(shè)計(jì)垂直刀架有兩個(gè)，每個(gè)刀架有快速移動(dòng)和自動(dòng)給進(jìn)兩種工作狀態(tài)，每種工作狀態(tài)又包括左右兩個(gè)方向的水平進(jìn)刀和上下兩個(gè)方向的垂直進(jìn)刀等動(dòng)作。他們都是由一個(gè)垂直刀架電機(jī)來完成的。垂直刀架選擇通過機(jī)械手柄實(shí)現(xiàn)。調(diào)整時(shí)出點(diǎn)JI2是閉合的，快速移動(dòng)與自動(dòng)給進(jìn)選擇手柄放在快速移動(dòng)位置時(shí)，SA21是接通的。刀架運(yùn)動(dòng)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(jī)就按所需要的方向作快速移動(dòng)。因?yàn)殡娐分袩o自鎖觸點(diǎn)，所以手松開按鈕，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。快速移動(dòng)時(shí)，電機(jī)朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，刀架運(yùn)動(dòng)方向靠機(jī)械來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)工作時(shí)，快速移動(dòng)與自動(dòng)進(jìn)給選擇手柄放在自動(dòng)給進(jìn)位置，此時(shí)SA22接通，SA21斷開，自動(dòng)工作時(shí)，常閉觸點(diǎn)JI2是斷開的，保證工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)不能進(jìn)行快速移動(dòng)。操縱按鈕SB1此時(shí)亦不起作用，當(dāng)工作臺(tái)后退換前進(jìn)時(shí)，常開觸點(diǎn)1Q1接通，接觸器通過SA22，1Q1、KM4而得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架進(jìn)刀。當(dāng)前進(jìn)換后退時(shí)，常開觸點(diǎn)1H1閉合，KM4接觸器通過SA22、1H1、KM3而獲電，電機(jī)反轉(zhuǎn)使進(jìn)刀機(jī)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(gè)方向移動(dòng)，另外，左右側(cè)刀架控制線路中添加了由SQ3、SQ2兩個(gè)行程開關(guān)觸發(fā)的1J、2J兩個(gè)中間繼電器的常閉觸點(diǎn)。SQ3、SQ2是刀架與橫梁的限位開關(guān)，當(dāng)開動(dòng)左右側(cè)刀架向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，碰到橫梁上限位開關(guān)SQ3、SQ2，則1J、2J得電，其常閉觸點(diǎn)1J2、2J2斷開，就自動(dòng)使刀架電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止刀架與橫梁碰撞。同理，橫梁下降時(shí)如觸發(fā)SQ2，SQ3，常閉觸點(diǎn)1J1、2J2斷開，KM10失電，橫梁停止下降，自動(dòng)加緊。334風(fēng)機(jī)油泵控制電路設(shè)計(jì)工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)需加以潤滑，所以工作臺(tái)在開動(dòng)前必須先開動(dòng)潤滑泵，否則工作臺(tái)干磨是危險(xiǎn)的。潤滑泵控制開關(guān)SA1有兩個(gè)工作位置，當(dāng)工作臺(tái)不工作而需要潤滑泵時(shí)，將SA1打在連續(xù)位置；工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)打在自動(dòng)位置。SA1打在連續(xù)或自動(dòng)其中一個(gè)位置上，KM11線圈均能通電，潤滑泵電機(jī)工作，油泵上油，至一定壓力時(shí)壓力繼電器KM11常開觸點(diǎn)閉合，為工作臺(tái)自動(dòng)工作做好準(zhǔn)備。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)按下起動(dòng)按鈕SB11，則接觸器KM13得電，其常開觸點(diǎn)自鎖，松開SB11仍然得電，KM13動(dòng)作接通直流調(diào)速器電源，直流調(diào)速器供電給直流電機(jī)工作。按下SB11同時(shí)接觸器KM2亦得電動(dòng)作，接通直流機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)電源，風(fēng)機(jī)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(diǎn)，用來對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，系統(tǒng)一上電JW觸電即閉合，過載時(shí)JW觸電斷開，切斷接觸器KM13通電回路，直流電機(jī)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(diǎn)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(dòng)的刨頭架，切削刀固定在刨頭架上，工作臺(tái)安裝在床身導(dǎo)軌上，工件固定在工作臺(tái)上，工作過程中，工作臺(tái)帶動(dòng)工件低速進(jìn)給，快速退回，工件在裝夾過程中，為了對(duì)準(zhǔn)刨銷位置，工作臺(tái)的來回運(yùn)動(dòng)控制，是既自鎖又點(diǎn)動(dòng)的方式。龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)分主傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)即工作臺(tái)電力拖動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(hào)檢測、動(dòng)作執(zhí)行結(jié)構(gòu)也基本上保留原有的不變。特點(diǎn)是投資小、見效快。42PLC的基本概念可編程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLER）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)人計(jì)算機(jī)（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(dòng)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(shí)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(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)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(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)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(xiàng)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(jì)算機(jī)；（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(dòng)電磁閥，接觸器等；（9）在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；（10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國通用汽車自動(dòng)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(diǎn)，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(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺(tái)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(diǎn)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(shí)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(duì)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(kuò)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(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，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(qiáng)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(jī)對(duì)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(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)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(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，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(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)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(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)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(yùn)行。423PLC的功能（1）邏輯控制（2）定時(shí)控制（3）計(jì)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(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)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(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，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(chǔ)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(yùn)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(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)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(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。1PLC常用的存儲(chǔ)器類型ARAM（RANDOMASSESSMEMORY）這是一種讀/寫存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)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(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)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(chǔ)器內(nèi)容。CEEPROMELECTRICALERASABLEPROGRAMMABLEREADONLYMEMORY這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。2PLC存儲(chǔ)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(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域A系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)B系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(chǔ)區(qū)。A系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)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P(yáng)LC的性能。B系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。AI/O映象區(qū)由于PLC投入運(yùn)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(chǔ)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(gè)開關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（BIT），一個(gè)模擬量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（16個(gè)BIT）。因此整個(gè)I/O映象區(qū)可看作兩個(gè)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(chǔ)區(qū)除了I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng)PLC斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。（1）邏輯線圈與開關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)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(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)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(jì)時(shí)器（4）計(jì)數(shù)器C用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量各不相同。3電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)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(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)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(yùn)行方式是不相同的1繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。2PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)包括其常開或常閉觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。為了消除二者之間由于運(yùn)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(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100MS以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100MS，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式掃描技術(shù)。這樣在對(duì)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(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)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(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)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(diǎn)數(shù)一般在2561024點(diǎn)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(qiáng)，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(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)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(jì)時(shí)，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(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)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(gè)整體，易于擴(kuò)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(yùn)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(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)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(jià)格比的可編程邏輯控制器和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加1020的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商可編程邏輯控制器的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。2存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)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(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)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(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)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(yùn)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(yùn)算功能簡單可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)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(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)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(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)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(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)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(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。2控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)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?，因此，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(shí)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(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)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(shí)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)。可編程邏輯控制器系統(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(shí)際要求?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)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(tái)同型號(hào)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(tái)可編程邏輯控制器為主站，其他同型號(hào)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(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、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(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)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(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)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(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)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(shí)，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(duì)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(duì)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(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。6處理速度可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)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(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)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(shí)間不大于05MS/K；大中型可編程邏輯控制器的掃描時(shí)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(diǎn)數(shù)選型。整體型可編程邏輯控制器的I/O點(diǎn)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(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)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(dòng)化控制需求。S7200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)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(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)。2當(dāng)使用立即指令訪問一個(gè)輸入點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的過程映像輸入寄存器不會(huì)發(fā)生改變。而當(dāng)