畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書-萬(wàn)能外圓磨床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造

1、M1432型摘要本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是M1432型萬(wàn)能外圓磨床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。M1432A 型萬(wàn)能外圓磨床用于磨削圓柱形和圓錐形零件的外圓和內(nèi)孔。機(jī)床的外磨砂輪、內(nèi)磨砂輪、工件、油泵及冷卻，均以單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)是將M1432型萬(wàn)能外圓磨床電氣控制電路改造成PLC控制系統(tǒng)以及編譯PLC梯形圖，編譯通過(guò)后，利用PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，最后用MCGS組態(tài)軟件模擬動(dòng)畫效果。關(guān)鍵詞：外圓磨床；電氣控制系統(tǒng)；PLC控制；MCGSPLC Reformation In Electrical Control System Of M1432 Type Universal Cylindrical Gri

2、nderABSTRACTThe content of this design is the designing of M1432 type universal cylindrical grinder electrical control system. M1432A type universal cylindrical grinder is used to grind outer circle and inner hole of cylindrical and conical parts. The external grinding wheel,internal grinding wheel,

3、 workpiece, oil pump and cooling are driven respectively by a single motor. The design focuses on the transformation of electrical control circuit of M1432 type universal cylindrical grinder into PLC control system and compiling PLC ladder diagram, when compiling is done, using PLC test bench for ex

4、perimental simulation and eventually using MCGS software to simulate the animation effects.Keywords: Cylindrical grinder; The electrical control system; PLC control; MCGS;目 錄第一章 前 言11.1 可編程序控制器(PLC)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1第二章 M1432A萬(wàn)能外圓磨床結(jié)構(gòu)及其電氣控制分析42.1 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的概述42.1.1 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的概述42.1.2機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)42.1.3主要部件

5、結(jié)構(gòu)52.1.4傳動(dòng)控制的特點(diǎn)以及要求62.2 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的電氣控制系統(tǒng)分析72.2.1 主電路分析72.2.2 控制電路7第三章 PLC控制系統(tǒng)的介紹103.1可編程控制器概況103.2PLC結(jié)構(gòu)及其基本配置103.3 PLC改造M1432A電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義133.3.1PLC的特點(diǎn)133.3.2繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的比較143.4 FX系列產(chǎn)品的PLC簡(jiǎn)介15第四章 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的PLC控制系統(tǒng)改造164.1 PLC型號(hào)的選擇164.2 采用三菱系列PLC編程174.3 PLC指令程序19第五章 用MCGS組態(tài)軟件模擬動(dòng)畫效果205.1 MCGS軟

6、件簡(jiǎn)介205.2 用MCGS組態(tài)軟件模擬動(dòng)畫20第六章 結(jié) 論26參考文獻(xiàn)27致 謝28第1章 前 言1.1 可編程序控制器(PLC)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱工控機(jī))是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，目前已成 為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，工控機(jī)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的最佳配套產(chǎn)品，而工業(yè)可編程序控制器(PLC)則在工控領(lǐng)域中占有主要的地位。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序

7、的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)上，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC 包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1、 我國(guó)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)40年代末50年代初，我國(guó)的流程工業(yè)規(guī)模很小，設(shè)備陳舊，必要的調(diào)節(jié)主要靠最

8、簡(jiǎn)單的測(cè)量?jī)x表由人工操作運(yùn)行。50年代末60年代初，我國(guó)研制生產(chǎn)的傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等，基本上能顯示過(guò)程狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)意圖，最終命令執(zhí)行器完成對(duì)工藝流程的調(diào)節(jié)要求。70年代初，我國(guó)自行研制的工控機(jī)開始應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，它部分地取代了原來(lái)控制室內(nèi)的儀表。但由于受當(dāng)時(shí)電子器件性能的限制，工控機(jī)本身的可靠性遠(yuǎn)不如現(xiàn)在，工控機(jī)帶來(lái)的控制集中引起“危險(xiǎn)”集中。70年代末，分散型控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)入工控領(lǐng)域，解決了“危險(xiǎn)”集中的問(wèn)題，還解決了一些復(fù)雜的控制。DCS可建立通信網(wǎng)絡(luò)，為大工廠生產(chǎn)帶來(lái)許多方便，但其價(jià)格一直居高不下。80年代初，適應(yīng)性較強(qiáng)的總線型工控機(jī)(STD)應(yīng)運(yùn)而生，STD總

9、線技術(shù)的推廣和應(yīng)用，使工控機(jī)的功能更加強(qiáng)化。二、工業(yè)可編程序控制器(PLC)發(fā)展趨勢(shì)PLC作為工控機(jī)的一員，在主要工業(yè)國(guó)家中成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本電控裝置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價(jià)格適宜等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今世界PLC生產(chǎn)廠家約150家，生產(chǎn)300多個(gè)品種。2000年銷售額約為86億美元，占工控機(jī)市場(chǎng)份額的50%， PLC 將在工控機(jī)市場(chǎng)中占有主要地位，并保持繼續(xù)上升的勢(shì)頭。PLC在60年代末引入我國(guó)時(shí)，只用作離散量的控制，其功能只是將操作接到離散量輸出的接觸器等，最早只能完成以繼電器梯形邏輯的操作。但PLC也面臨著其它行業(yè)工控產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，各廠家正采取措施不斷改進(jìn)產(chǎn)品，主要表

10、現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1、微型、小型PLC功能明顯增強(qiáng)很多有名的PLC廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的PLC。三菱的FXOS14點(diǎn)(8個(gè)24VDC輸入，6個(gè)繼電器輸出)，其尺寸僅為58mm×89mm，僅大于信用卡幾個(gè)毫米而功能卻有所增強(qiáng)，使 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制的其它行業(yè)，如快餐廳、醫(yī)院 手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等，甚至引入家庭住宅、娛樂(lè)場(chǎng)所和商業(yè)部門。2、集成化發(fā)展趨勢(shì)增強(qiáng)由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化，PLC向集成化方向發(fā)展，使 PLC與PC集成、PLC與DCS集成、PLC與PID集成等，并強(qiáng)化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化，尤其是以PC為基的控制產(chǎn)品增長(zhǎng)率最快。PLC與P

11、C 集成，即將計(jì)算機(jī)、PLC及操作人員的人機(jī)接口結(jié)合在一起，使PLC 能利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，而計(jì)算機(jī)能和PLC的模塊交互存取數(shù)據(jù)。以PC機(jī)為基的控制容易編程和維護(hù)用戶的利益，開放的體系結(jié)構(gòu)提供靈活性，最終降低成本和提高生產(chǎn)率。3、向開放性轉(zhuǎn)變PLC曾存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要是PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的，絕大多數(shù)的PLC是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，編程雖多為梯形圖，但各公司的組態(tài)、尋址、語(yǔ)文結(jié)構(gòu)不一致， 使各種PLC互不兼容。國(guó)際電工協(xié)會(huì)(IEC)在1992年頒布了 IEC1131-3可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)，為各PLC廠家編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路。現(xiàn)在開發(fā)以PC為基、在

12、WINDOWS平臺(tái)下，符合IEC1131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC正在規(guī)劃中。三、PLC主要廠家及產(chǎn)品介紹在全球PLC制造商中，根據(jù)美國(guó)Automation Research Corp(ARC)調(diào)查，世界PLC領(lǐng)導(dǎo)廠家的五霸分別為Siemens(西門子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(歐姆龍)公司，他們的銷售額約占全球總銷售額的三分之二。從西門子公司的SIMATICS7-400的性能可對(duì)PLC窺見一斑：我國(guó)的PLC生產(chǎn)目前也有一定的發(fā)展，小型PLC已批量生產(chǎn)；中型PLC已有產(chǎn)品；大型P

13、LC已開始研制。國(guó)內(nèi)PLC形成產(chǎn)品化的生產(chǎn)企業(yè)約30多家，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率不超過(guò)10%，主要生產(chǎn)單位有：蘇州電子計(jì)算機(jī)廠、蘇州機(jī)床電器廠、上海蘭星電氣有限公司、天津市自動(dòng)化儀表廠、杭州通靈控制電腦公司、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所和江蘇嘉華實(shí)業(yè)有限公司等。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在價(jià)格上占有明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信、人機(jī)界面技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)日新月異,各種產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。PLC 也由最初的只能處理開關(guān)量而發(fā)展到可以處理模擬量和數(shù)據(jù)，加之與 DCS、PID調(diào)節(jié)器、工業(yè)PC等技術(shù)相結(jié)合，使之不再是一種簡(jiǎn)單的控制設(shè)備，而且必將隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展生存下去。PLC在工業(yè)自動(dòng)化

14、控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來(lái)，是無(wú)法取代的。第2章 M1432A萬(wàn)能外圓磨床結(jié)構(gòu)及其電氣控制分析2.1 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的概述2.1.1 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的概述圖2.1 M1432機(jī)床簡(jiǎn)圖用途：M1432型萬(wàn)能外圓磨床可以用來(lái)加工外圓柱面及外圓錐面，利用磨床上配備的內(nèi)圓磨具還可以磨削內(nèi)圓柱面和內(nèi)圓錐面，也能磨削階梯軸的軸肩和端平面。此電路采用五臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)工作。幾種典型加工方法： a）縱磨法磨外圓； b）偏轉(zhuǎn)工作臺(tái)磨小錐度長(zhǎng)圓錐面； c）轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪架，切入磨法磨大錐度圓錐面； d）轉(zhuǎn)動(dòng)頭架，用內(nèi)磨裝置縱磨法磨內(nèi)錐孔。2.1.2機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)除工作臺(tái)的縱向移動(dòng)、砂

15、輪架的快速進(jìn)退與尾架頂尖套筒的縮回為液壓傳動(dòng)其余運(yùn)動(dòng)為機(jī)械傳動(dòng)。 機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)有：1、主運(yùn)動(dòng)：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，頭架帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2、輔助運(yùn)動(dòng)：砂輪架的快速移動(dòng)，尾架套筒的快速退回。2.1.3主要部件結(jié)構(gòu)（1）砂輪架：用于支承砂輪主軸并傳動(dòng)砂輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，主要由體殼、滑鞍、主軸及其軸承、傳動(dòng)裝置等組成，殼體裝于滑鞍上，并可繞銷轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角大小可從刻度盤讀出。主軸短而粗，抗彎、扭剛度高。用短三瓦動(dòng)壓滑動(dòng)軸承（提高旋轉(zhuǎn)精度，剛度）使主軸平穩(wěn)準(zhǔn)確地運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）內(nèi)圓磨具：內(nèi)圓磨具是磨內(nèi)孔用的砂輪主軸部件（獨(dú)立的）裝在支架孔中，以便更換（備有幾套尺寸與極限工

16、作轉(zhuǎn)速不同的內(nèi)圓磨具）與砂輪架以鉸鏈安裝，可翻上（不加工）也有固定在砂輪架后，使用時(shí)將砂輪架往下翻，也有裝卸式的。機(jī)床上設(shè)電氣聯(lián)鎖裝置，內(nèi)磨裝置工作時(shí)，壓下開關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使砂輪架不能前后快速移動(dòng)，并在此時(shí)才能起動(dòng)內(nèi)磨具電機(jī)。（3）頭架：用于安裝工件并使其轉(zhuǎn)動(dòng)，由殼體、主軸及其軸承，傳動(dòng)裝置，底座等組成，安裝在工作臺(tái)上，殼體可繞軸銷相對(duì)底座旋轉(zhuǎn)。主軸：磨內(nèi)圓：主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)用卡盤裝夾工件（由穿過(guò)主軸中心孔的拉桿鎖緊，并通過(guò)拔盤，拔銷傳動(dòng)卡盤和主軸一起轉(zhuǎn)，必須將螺釘擰松）磨頂尖或其它莫氏錐體工件時(shí)，直接插入錐孔，由拔盤經(jīng)拔塊傳動(dòng)主軸和工件轉(zhuǎn)動(dòng)（擰松螺釘）。磨外圓：主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)用頂尖裝夾工件，

17、避免了主軸旋轉(zhuǎn)誤差的影響，加工精度高（由螺套壓緊主軸不轉(zhuǎn)，工件通過(guò)拔盤拔桿和固定在工件上的夾頭傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)必須擰緊螺釘）。（4）橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)：用于實(shí)現(xiàn)砂輪架周期或連續(xù)橫向工作進(jìn)給，調(diào)整位移，快速進(jìn)退以控制被磨工件的直徑尺寸，因此，對(duì)它的基本要求是保證砂輪架的高定位精度和進(jìn)給精度。可分為：自動(dòng)：定距離快進(jìn)快退由液壓油缸自動(dòng)控制，周期自動(dòng)切入進(jìn)給由油缸柱塞控制。手動(dòng)：用于調(diào)整位移2.1.4傳動(dòng)控制的特點(diǎn)以及要求一、傳動(dòng)特點(diǎn)：1、 能實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并能在0.054m/min之間無(wú)級(jí)調(diào)速，工作臺(tái)換向平穩(wěn)，起動(dòng)制動(dòng)迅速，換向精度高。 2、 在裝卸工件和測(cè)量工件時(shí)，為縮短輔助時(shí)間，砂輪架

18、具有快速進(jìn)退動(dòng)作，為避免慣性沖擊，控制砂輪架快速進(jìn)退的液壓缸設(shè)置有緩沖裝置。3、 為方便裝卸工件，尾架頂尖的伸縮采用液壓傳動(dòng)。4、 工作臺(tái)可作微量抖動(dòng)：切入磨削或加工工件略大于砂輪寬度時(shí)，為了提高生產(chǎn)率和改善表面粗糙度，工作臺(tái)可作短距離(13mm)、頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)(100150次/min)。 2、 傳動(dòng)系統(tǒng)具有必要的聯(lián)鎖動(dòng)作： 1、 工作臺(tái)的液動(dòng)與手動(dòng)聯(lián)鎖，以免液動(dòng)時(shí)帶動(dòng)手輪旋轉(zhuǎn)引起工傷事故。2、 砂輪架快速前進(jìn)時(shí)，可保證尾架頂尖不后退，以免加工時(shí)工件脫落。3、 磨內(nèi)孔時(shí)，為使砂輪不后退，傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有與砂輪架快速后退聯(lián)鎖的機(jī)構(gòu)，以免撞壞工件或砂輪。4、 砂輪架快進(jìn)時(shí)，頭架

19、帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻泵啟動(dòng)；砂輪架快速后退時(shí)，頭架與冷卻泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。2.2 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的電氣控制系統(tǒng)分析M1432A 型萬(wàn)能外圓磨床電氣控制線路如圖2.2所示。圖2.2 電氣原理圖2.2.1 主電路分析 主電路共有5臺(tái)電動(dòng)機(jī)。其中M1是液壓泵電動(dòng)機(jī)，給液壓傳動(dòng)系統(tǒng)供給壓力油；M2是雙速電動(dòng)機(jī)，是能帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的頭架電動(dòng)機(jī)；M3是內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)；M4是外圓砂輪電動(dòng)機(jī)；M5是給砂輪和工件供冷卻液的冷卻泵電動(dòng)機(jī)。5臺(tái)電動(dòng)機(jī)都具有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)。 2.2.2 控制電路 M1432型萬(wàn)能外圓磨床電氣控制原理詳細(xì)分析如下：合上電源總開關(guān)QS，380V交流電壓加在9區(qū)控制變壓器TC的初級(jí)繞組

20、的兩端，經(jīng)降壓后輸入110V交流電壓作為控制電路的電源，24V交流電壓作為機(jī)床工作照明燈電源，6V交流電壓作為信號(hào)燈電源。在9區(qū)中，熔斷器FU4為控制電路的總短路保護(hù)，熔斷器FU5為機(jī)床工作照明的短路保護(hù)，熔斷器FU6為信號(hào)指示短路保護(hù)。12區(qū)中熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5的動(dòng)斷觸點(diǎn)串接組成了機(jī)床的過(guò)載保護(hù)電路，當(dāng)任何一臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，它們中間的動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)作斷開，切斷控制電路的電源，使機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)。（1） 油泵電動(dòng)機(jī)M1控制電路。13區(qū)中按鈕SB2為油泵電動(dòng)機(jī)M1的起動(dòng)按鈕，按鈕SB1為停止按鈕。13區(qū)中接觸器KM1的動(dòng)合觸點(diǎn)不僅為接觸器KM1閉合時(shí)的自鎖觸點(diǎn)，而且還控制著后

21、面控制電路電源的接通和斷開。所以只有當(dāng)接觸器KM1閉合，油泵電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，其他電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2） 頭架電動(dòng)機(jī)M2控制電路。15區(qū)和16區(qū)頭架電動(dòng)機(jī)M2的控制電路中，按鈕SB3為頭架電動(dòng)機(jī)M2的點(diǎn)的按鈕，其作用是點(diǎn)動(dòng)控制頭架電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)動(dòng)，以便對(duì)加工工件進(jìn)行校正與調(diào)試。SA1為頭架電動(dòng)機(jī)M2高、低速轉(zhuǎn)換開關(guān)，它有“高速”、“低速”、“停止”三檔。具體控制如下：當(dāng)需要頭架電動(dòng)機(jī)M2低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將頭架電動(dòng)機(jī)M2的高、低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至“低速”檔位置，然后按下油泵電動(dòng)機(jī)M1的起動(dòng)按鈕SB2，油泵電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，供給機(jī)床液壓系統(tǒng)液壓油。扳動(dòng)砂輪架快速移動(dòng)操作手柄至“快進(jìn)”位置，此

22、時(shí)液壓油通過(guò)砂輪架快速移動(dòng)操作手柄控制的液壓閥進(jìn)入砂輪架快速移動(dòng)油缸，驅(qū)動(dòng)砂輪架快速移動(dòng)。當(dāng)砂輪架接近工件時(shí)，壓合16區(qū)中的行程開關(guān)SQ1，行程開關(guān)SQ1在16區(qū)的動(dòng)合觸點(diǎn)被壓下閉合，接通接觸器KM2線圈的電源，接觸器KM2通電閉合，其在3區(qū)的主觸點(diǎn)將頭架電動(dòng)機(jī)M2的定子繞組接成接法低速起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)加工完畢后，扳動(dòng)砂輪架快速移動(dòng)操作手柄至“快退”位置，此時(shí)液壓油通過(guò)砂輪架快速移動(dòng)操作手柄控制的液壓閥進(jìn)入砂輪架快退移動(dòng)油缸，驅(qū)動(dòng)砂輪架快退移動(dòng)?？焱艘苿?dòng)至適當(dāng)位置，將砂輪架快速移動(dòng)操作手柄扳至“停止”位置，砂輪架移動(dòng)停止。同理，當(dāng)需要頭架電動(dòng)機(jī)M2高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將頭架電動(dòng)機(jī)M2的高、低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA

23、1扳至“高速”檔位置，然后按下油泵電動(dòng)機(jī)M1的起動(dòng)按鈕SB2，油泵電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，供給機(jī)床液壓系統(tǒng)液壓油。扳動(dòng)砂輪架快速移動(dòng)操作手柄至“快進(jìn)”位置，此時(shí)液壓油通過(guò)砂輪架快速移動(dòng)操作手柄控制的液壓閥進(jìn)入砂輪架快速移動(dòng)油缸，驅(qū)動(dòng)砂輪架快速移動(dòng)。當(dāng)砂輪架接近工件時(shí)，壓合16區(qū)中的行程開關(guān)SQ1，行程開關(guān)SQ1在16區(qū)的動(dòng)合觸點(diǎn)被壓下閉合，接通接觸器KM3線圈的電源，接觸器KM3通電閉合，其在3區(qū)、5區(qū)的主觸點(diǎn)及接觸器KM2在4區(qū)的動(dòng)斷觸點(diǎn)將頭架電動(dòng)機(jī)M2的定子繞組接成Y接法高速起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)頭架電動(dòng)機(jī)M2需要停止時(shí)，只需將頭架電動(dòng)機(jī)的高、低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳至“停止”檔位置，頭架電動(dòng)機(jī)停止高速或低

24、速運(yùn)轉(zhuǎn)。（3） 外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3的控制。20區(qū)外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4的控制電路中，按鈕SB4為外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4的起動(dòng)按鈕，行程開關(guān)SQ2的動(dòng)合觸點(diǎn)為外圓工作狀態(tài)行程開關(guān)，它與16區(qū)中SQ2內(nèi)圓工作狀態(tài)的動(dòng)斷觸點(diǎn)聯(lián)鎖，即在任何時(shí)候，在內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3與外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4中只能選擇其中一種工作狀態(tài)。18區(qū)中按鈕SB5的動(dòng)斷觸點(diǎn)為內(nèi)、外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3、M4的停止按鈕。當(dāng)需要外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將砂輪架上的內(nèi)圓磨具往上翻，行程開關(guān)SQ2被壓下，其在20區(qū)中的動(dòng)合觸點(diǎn)被壓下閉合，為接通接觸器KM5的電源做好準(zhǔn)備。按下內(nèi)、外圓砂輪電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB4，接觸器KM5通電閉合并自鎖，其6區(qū)中的主

25、觸點(diǎn)接通外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3的電源，外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB5，外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3失電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（4） 內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4的控制。18、19區(qū)內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4的控制電路中，按鈕SB4的動(dòng)合觸點(diǎn)為內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4的起動(dòng)按鈕，行程開關(guān)SQ2的動(dòng)斷觸點(diǎn)為內(nèi)圓工作狀態(tài)行程開關(guān)，它與20區(qū)中SQ2外圓工作狀態(tài)的動(dòng)合觸點(diǎn)聯(lián)鎖。同樣，18區(qū)中按鈕SB5的動(dòng)斷觸點(diǎn)為內(nèi)、外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3、M4的停止按鈕。當(dāng)需要內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將砂輪架上的內(nèi)圓磨具往下翻，行程開關(guān)SQ2被松開復(fù)位，其在18區(qū)中的動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位閉合，為接通接觸器KM4線圈的電源做好了準(zhǔn)備。按下內(nèi)、外圓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按

26、鈕SB4，接觸器KM4通電閉合并自鎖，其7區(qū)中的主觸點(diǎn)接通內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4的電源，內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB5，內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4失電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)圓砂輪磨削時(shí)，砂輪架是不允許快速退回的，因?yàn)榇藭r(shí)內(nèi)圓磨頭在工件的內(nèi)孔，砂輪架若快速移動(dòng)易造成損壞磨頭及工件報(bào)廢的嚴(yán)重事故。為此內(nèi)圓磨削與砂輪架的快速退回進(jìn)行連鎖。當(dāng)內(nèi)圓磨具翻下時(shí)，由于行程開關(guān) SQ2 復(fù)位，使電磁鐵 YA 線圈得電吸合，砂輪架快速進(jìn)退的操縱手柄鎖住液壓回路，使砂輪架不能快速退回。（5） 冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5控制電路。21區(qū)冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5控制電路中，當(dāng)接觸器KM2或接觸器KM3閉合時(shí)，接觸器KM2或KM3并接在21區(qū)

27、中的動(dòng)合觸點(diǎn)要閉合，接通接觸器KM6線圈的電源，接觸器KM6閉合，其主觸點(diǎn)接通冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5的電源，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)當(dāng)頭架電動(dòng)機(jī)M2高速或低速起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5都會(huì)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，當(dāng)當(dāng)頭架電動(dòng)機(jī)M2未起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在修理砂輪，需要冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)供給冷卻液，此時(shí)，只需將手動(dòng)接通開關(guān)SA2扳至接通位置，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5即可起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，供給修理砂輪時(shí)的冷卻液。第3章 PLC控制系統(tǒng)的介紹3.1可編程控制器概況可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人

28、們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令

29、形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。定義強(qiáng)調(diào)了PLC是：1. 數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)也是一種計(jì)算機(jī)2. 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)3. 面向用戶指令編程方便4. 邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)算和算術(shù)操作5. 數(shù)字量或模擬量輸入輸出控制6. 易與控制系統(tǒng)聯(lián)成一體7. 易于擴(kuò)充3.2PLC結(jié)構(gòu)及其基本配置PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源

30、模塊組成，見圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過(guò)電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。1. 中央處理器中央處理器(CPU)由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成并集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機(jī)，如8031、M68000等，這類芯片價(jià)格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機(jī)，如8086、96系列單片機(jī)等，這類芯片主要特點(diǎn)是集成度高、運(yùn)算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處

31、理器。CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)。2. 存儲(chǔ)器PLC內(nèi)的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運(yùn)行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言指令，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲(chǔ)器采用ROM或EPROM。ROM是

32、只讀存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲(chǔ)的內(nèi)容。EPEROM為可電擦除只讀存儲(chǔ)器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器還有E2PROM、FLASH等。2)用戶程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。通過(guò)修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長(zhǎng)期使用。3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PLC運(yùn)行過(guò)程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù)

33、(如輸入/輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等)和組態(tài)數(shù)據(jù)(如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲(chǔ)區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計(jì)數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等)，這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化，且不需要長(zhǎng)期保存，所以采用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM。RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過(guò)鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容。3. 接口輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘

34、管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無(wú)觸點(diǎn)輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載；繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路，用于低頻負(fù)載?，F(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件輸入給PLC各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過(guò)輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。1)輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電

35、機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路組成，這些電路集成在一個(gè)芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動(dòng)，光電耦合電路可防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。由于輸入電信號(hào)與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號(hào)耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力。現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)通過(guò)光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。2）輸出接口輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字

36、顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線將輸出信號(hào)送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號(hào)放大。3）其它接口若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過(guò)I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。4. 編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程

37、序存儲(chǔ)器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過(guò)程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。編程器有簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。簡(jiǎn)易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語(yǔ)句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。圖形編程器既可用語(yǔ)句形式編程，又可用梯形圖編程，同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程。目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。3.3 PLC改造M1432A電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義3.3.1PL

38、C的特點(diǎn)1、通用性好PLC是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。同一臺(tái)PLC可用于不同的控制對(duì)象，只需改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求。另外，PLC產(chǎn)品已系列化，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按功能不同又有低檔，中檔，高檔機(jī)之分，可適應(yīng)各種不同要求的工業(yè)控制。同一檔次的PLC，不同機(jī)型的功能基本相同，可以互換。PLC的功能模塊品種多，可以靈活組合成各種不同大小和不同功能的控制裝置。2、可靠性高PLC由于采用了微電子計(jì)數(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成；另外還采取了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾的措施，因此可靠性很高，其平均故障間隔時(shí)間為25萬(wàn)小時(shí)甚至更高。PLC還具有完善的自診斷功能，檢查判斷故障迅速方便，因而便

39、于維修。3、境適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的控制裝置，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。4、功能強(qiáng)前面介紹國(guó)，現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，步進(jìn)等功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換，數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通訊聯(lián)網(wǎng)，生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。因此，它既可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)機(jī)群，多條生產(chǎn)線；既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)距離控制；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。5、接線簡(jiǎn)單PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備與PLC輸入端子連接，將接收輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件與PLC輸出端子連接。接線簡(jiǎn)單，工作量少。6、

40、編程簡(jiǎn)單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語(yǔ)言匯編，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。PLC采用面向控制過(guò)程，面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，容易掌握。這種面向控制過(guò)程，面向問(wèn)題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的匯編語(yǔ)言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的。用微機(jī)控制，還要在輸入輸出口上做大量工作，才能與控制現(xiàn)場(chǎng)連接起來(lái)，調(diào)試也比較繁瑣。而PLC的輸入輸出接口已經(jīng)做好，可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備直接連接，輸入接口可以與各種開關(guān)和傳感器連接，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接與繼電器，接觸器，電磁閥等連接，使

41、用很方便。7、體積小，重量輕，功耗低由于PLC采用半導(dǎo)體集成電路，其體積小，重量輕，功耗低。例如法國(guó)的TS21型PLC,它具有128各I/O口，可以完成相當(dāng)于400多個(gè)繼電器組成的控制功能，但其重量只有2.3kg,體積只有216X127X10mm2,不帶接口的空載功能只有1.2W,其成本也只有同功能繼電器系統(tǒng)的1020。PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用。又具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和較高的抗干擾能力，因此是實(shí)現(xiàn)和機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.3.2繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的比較在繼電器控制系統(tǒng)和電子器件控制系統(tǒng)中，要完成一個(gè)控制任務(wù)，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件（繼電器、接觸器、電子元件

42、等）用導(dǎo)線連接起來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的，這樣的控制成為接線程序控制系統(tǒng)。其程序就在接線之中，所以又稱為接線程序。輸入設(shè)備用以向系統(tǒng)輸入控制信號(hào)。輸出設(shè)備（接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件）用以控制生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程中的各種被控對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電爐、電磁閥等）。在接線程序控制中，控制程序的修改必須通過(guò)改變接線來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果支配控制系統(tǒng)工作的程序是存放在存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)是通過(guò)存儲(chǔ)器中的程序來(lái)完成，這樣的控制系統(tǒng)稱為存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)。其程序是由程序語(yǔ)言表達(dá)的，因此又稱軟件程序?？删幊绦蚩刂破骶褪且环N存儲(chǔ)控制器，其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們是直接接到可編程序控制器的輸入斷和輸出端的?？刂瞥?/p>

43、序是通過(guò)一個(gè)編程器而寫到可編程序控制器的程序存儲(chǔ)器中。每個(gè)程序語(yǔ)句確定了一個(gè)順序，運(yùn)行時(shí)依次讀取存儲(chǔ)中的程序語(yǔ)句，對(duì)它們的內(nèi)容解釋并加以執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果用以接通輸出設(shè)備，控制被控對(duì)象工作。在存儲(chǔ)程序控制設(shè)備中，控制程序的修改不需要改變控制器內(nèi)部的接線，而只需要通過(guò)編程序改變程序存儲(chǔ)器中某些語(yǔ)句的內(nèi)容。任何一種繼電器控制系統(tǒng)都可以認(rèn)為是由三個(gè)部分組成：1.輸入部分 用戶輸入設(shè)備組成，如按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等。它們直接接在繼電器控制線路中，用以產(chǎn)生控制信號(hào)。這些控制信號(hào)或來(lái)自操作臺(tái)上的操作命令，或來(lái)自被控對(duì)象上的各種開關(guān)信息。2.控制部分 是按照被控對(duì)象實(shí)際要求而動(dòng)作的繼電器控制線路。其

44、“程序”已固定在線路中，不能靈活改變。3.輸出部分 由用戶輸出設(shè)備組成，如繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件以及信號(hào)燈、電鈴等信號(hào)元件。用以控制各種對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)、電爐等）以及指示輸出的狀態(tài)（接同或斷開）。與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)也可以認(rèn)為是由輸入部分、控制部分、輸出部分這三部分組成。但是PLC的控制部分采用大規(guī)模集成電路的微處理器以及存儲(chǔ)器來(lái)代替繼電器控制線路，其控制作用是通過(guò)編制好的并存入內(nèi)存的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。綜上所述PLC改造M1432A電氣控制系統(tǒng)的意義有：(1) 控制部分通用性大大提高，降低了設(shè)備硬件投入成本；(2) 讓控制系統(tǒng)方便維護(hù)，減少了機(jī)械停工時(shí)間；(3) 可靠性，穩(wěn)

45、定性都得以提高，操作簡(jiǎn)單；(4) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和一控制多臺(tái)機(jī)械的目的。3.4 FX系列產(chǎn)品的PLC簡(jiǎn)介三菱公司FX系列PLC吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元和擴(kuò)展模塊的高度和寬度相同。其體積小，很適合與在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。FX系列PLC是基本單元、擴(kuò)展單元及特殊功能單元構(gòu)成?；締卧–PU、存儲(chǔ)器、I/O接口部件和電源，是PLC的主要部分。擴(kuò)展單元式擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部有電源；擴(kuò)展模塊用于增加I/O點(diǎn)數(shù)和改變I/O點(diǎn)數(shù)的比例，內(nèi)部無(wú)電源，由基本單元和擴(kuò)展單元供給。擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊內(nèi)無(wú)CPU，必須與基本單元一起使用。第4章 M1432A萬(wàn)能外圓磨床的PLC控

46、制系統(tǒng)改造4.1 PLC型號(hào)的選擇FX系列PLC有、和三種基本型號(hào)。的功能簡(jiǎn)單使用，價(jià)格便宜，可用于小型開關(guān)量控制系統(tǒng)；可用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)；的功能最強(qiáng)，可用于要求很高的系統(tǒng)。選用PLC上，考慮到對(duì)M1432型萬(wàn)能外圓磨床做電氣部分的改造，輸出端口需要9個(gè)，輸入端口需要12個(gè)。所以決定使用為本設(shè)計(jì)的PLC型號(hào)。是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器。用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16K步。I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)。它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過(guò)了很多大型PLC。有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊。有多種RS-23

47、2C/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板。使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制。位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)調(diào)補(bǔ)指針、15點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。4.2 采用三菱系列PLC編程1、 M1432型萬(wàn)能外圓磨床三菱FX2N系列PLC控制I/O口分配表如下表4.1表4.1 I/O口分配表輸 入 信 號(hào)輸 出 信 號(hào)名 稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名 稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)熱繼電器KR1R5X0油泵電動(dòng)機(jī)M1接觸器KM1Y0總停止按鈕

48、SB1X1頭架電動(dòng)機(jī)M2低速接觸器KM2Y1油泵電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)按鈕SB2X2頭架電動(dòng)機(jī)M2高速接觸器KM3Y2頭架電動(dòng)機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3X3內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)M3接觸器KM4Y3內(nèi)、外圓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB4X4外圓砂輪電動(dòng)機(jī)M4接觸器KM5Y4內(nèi)、外圓電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB5X5冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5接觸器KM6Y5砂輪架快速聯(lián)鎖開關(guān)SQ1X6照明燈ELY6內(nèi)外圓砂輪電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖開關(guān)SQ2X7油泵指示燈HL2Y7照明開關(guān)SA1X10電磁鐵YAY10頭架電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2X11頭架電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2X12冷卻泵電動(dòng)機(jī)M5手動(dòng)開關(guān)SA3X132、 M1432型萬(wàn)能外圓磨床三菱FX2N系列PLC控制接

49、線圖如圖4.1圖4.1PLC接線圖3、M1432型萬(wàn)能外圓磨床三菱FX2N系列PLC控制梯形圖如圖4.2圖 4.24.3 PLC指令程序ANI X1OUT Y0LD Y0OUT Y7LD Y0MC N0 M100LD X3LD X6AND X11ORB ANI Y2OUT Y1LD X6AND X12ANI Y1OUT Y2LDI X5MC N1 M101 LDI X7OUT Y10 LD X4OR Y3ANI X7 AND Y4OUT Y3LD X4OR Y4AND X7ANI Y3OUT Y4MCR N1LD X13OR Y1OR Y2OUT Y5MCR N0LD X10OUT Y6END

50、以上程序經(jīng)PLC控制臺(tái)調(diào)試成功。第5章 用MCGS組態(tài)軟件模擬動(dòng)畫效果5.1 MCGS軟件簡(jiǎn)介MCGS (Monitor and Control Generated System)，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 MCGS的主要特點(diǎn)和基本功

51、能如下：1、 簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面；2、 實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能；3、 豐富、生動(dòng)的多媒體畫面；4、 開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能；5、 完善的安全機(jī)制；6、 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能；7、 多樣化的報(bào)警功能；8、 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶分部組態(tài)提供極大方便；9、 支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”；10、 方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程；11、 用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高；12、 設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便；13、 實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理?？傊琈CGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同

52、時(shí)使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問(wèn)題，集中精力去解決工程問(wèn)題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。5.2 用MCGS組態(tài)軟件模擬動(dòng)畫使用MCGS組態(tài)軟件，將M1432型萬(wàn)能外圓磨床的運(yùn)動(dòng)模擬出來(lái)，即：實(shí)現(xiàn)外圓砂輪主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及其縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、內(nèi)圓砂輪主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工件頭架的橫向移動(dòng)及其轉(zhuǎn)動(dòng)、尾架的橫向移動(dòng)、液壓泵與冷卻泵的工作狀態(tài)。圖5.1為MCGS模擬磨外圓動(dòng)畫界面圖5.1圖5.2為MCGS模擬磨內(nèi)圓動(dòng)畫界面圖5.2腳本程序：IF y=1 THEN 冷卻泵=1ENDIFIF 液壓泵=1 AND 急停=0 AND 夾緊=1 THEN IF i<15 THEN i=i+1 ELSE i=15 ENDIFENDIFIF 內(nèi)圓磨=1 THEN 外圓磨=0ENDIFIF 外圓磨=1 AND 手動(dòng)換磨=0 AND 液壓泵=1 AND i=15 THEN IF p<15 THEN p=p+1 ELSE p=15 ENDIFENDIFIF p=15 A