銑床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改進(jìn)

1、摘要銑床(milling machine)系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的 機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)， 工件和銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它 可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。還能加工比較復(fù) 雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。PLC (可編程序控制器)是一種專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù) 字運(yùn)算操作的電子設(shè)備。采用可編程序控制器對(duì) X62W銑床傳統(tǒng)的電 氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，簡單介紹了 X62W的用途，結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式， 詳細(xì)闡述了改造設(shè)計(jì)方案。根據(jù) X62W銑床繼電器控制電路的組成， 確定PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，并進(jìn)行PLC型號(hào)選擇，依據(jù)其繼電器控制 電路

2、的工作原理，給出了 X62W型萬能銑床PLC控制改造的設(shè)計(jì)梯形 圖，提高了 X62W臥式銑床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和干擾能力，并借 助組態(tài)軟件MCGS實(shí)現(xiàn)了 X62W的遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作。關(guān)鍵詞：PLC X62W萬能銑床電氣控制AbstractThe milling machine is one kind of machine which main use the cutter processing a variety of surfaces on the workpiece.Usually cutter rotary moti on is the main moveme nt,the moveme

3、 nt of the workpiece and cutter is feed motion.lt can machining flat,groove,also can machining all kinds of surfaces,gear.The milling machine can process more complex type of surface, more efficient than the planer,is widely used in machinery manu facturi ng and repair departme nt .PLC (programmable

4、 logic con troller) is a professi onal digital comput ing operati ons electr onic equipme nt desig ned in in dustrial en vir onmen t.Use PLC transform the electric control system of traditional X62W milling machine,simple introduced the X62W purposes,structure and motion form,tra nsformatio n desig

5、n scheme is expo un ded in detail.Accordi ng to the compositi on of X62W milli ng machi ne relay con trol circuit.Determi ne the in put and output points of PLC,a nd the PLC model select ion. Accordi ng to the working principle of the relay control circuit,gives the X62W type uni versal milli ng mac

6、h ine PLC con trol desig n of ladder diagram,to improve the reliability of electric control system of X62W horizontal milling machine and interference ability,with the help of configuration software MCGS to realize the remote mon itori ng and operati on of X62W.Keywords: PLC, X62W milli ng machi ne,

7、 electric con trol目錄摘要1.Abstract II目錄I.II前言1.1銑床的工作原理簡介21.1銑床簡介2.1.2銑床的型號(hào)及其含義32 X62W萬能銑床電氣控制42.1 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 42.1.1 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu) 41.2.2 X62W銑床運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 52.3 X62W萬能銑床電氣控制線路分析 .63可編程控制器概述及應(yīng)用1.43.1可編程控制器的產(chǎn)生和定義143.2可編程控制器的分類及編程語言 1 63.2.1 PLC 的分類1.63.2.2 PLC編程語言1.6可編程控制器的應(yīng)用和發(fā)展 1 63.3 PLC的特點(diǎn) 183.4 PLC

8、的基本組成 203.4.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 203.4.2 PLC的軟件結(jié)構(gòu) 233.5 PLC的工作原理 23可編程控制器的工作原理 2 3可編程控制器的工作過程 243.6 PLC的選型253.6.1 PLC輸入回路25362輸出回路264 X62W萬能銑床電氣控制線路的 PLC改造2 84.1 X62W銑床PLC控制系統(tǒng)的分析 284.2 PLC的I/O端口的分配 284.3 PLC程序設(shè)計(jì)304.3.1 X62W萬能銑床PLC控制梯形圖 324.4 X62W萬能銑床PLC改造后的運(yùn)行調(diào)試 325 PLC控制與電氣控制的區(qū)別 34總結(jié).3.6致謝.3.7參考文獻(xiàn)38、八 、，刖言自20

9、世紀(jì)60年代美國推出可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展， 在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也在不斷完善。隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需要 的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制 等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等 領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用，電氣控制與 PLC應(yīng)用技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域 也得到越來越廣泛的應(yīng)用，掌握電氣控制與 PLC應(yīng)用技術(shù)對(duì)提高我國 工業(yè)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率具有重要的意義。銑床是以

10、各類電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置與系統(tǒng)的對(duì)象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 過程自動(dòng)化的技術(shù)裝置。電氣系統(tǒng)是其中的主干部分，在國民經(jīng)濟(jì)各行 業(yè)中的許多部門得到廣泛應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn)中一直起著不 可替代的作用。自動(dòng)銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 低的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是 一個(gè)很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，銑 床控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù) 不勝數(shù)。在我國7080年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)

11、都 是采用繼電器控制，也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此， 繼電器本身固有的缺陷，給銑床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了不利影響，用PLC對(duì)銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢所趨。1銃床的工作原理簡介1.1銑床簡介在金屬切削機(jī)床中，銑床的數(shù)量占有非常大的比例。銑床可用來加 工平面、斜面、溝槽等。裝上分度頭，可以銑切直齒輪和螺旋面。若裝 上圓工作臺(tái)，可銑切凸輪和弧形槽。以常用的立銑和臥銑來說，刀具（銑刀）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為主運(yùn)動(dòng)，工 件（工作臺(tái)）的移動(dòng)或進(jìn)給箱的移動(dòng)稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，輔助運(yùn)動(dòng)有工作臺(tái)的 快速移動(dòng)及工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)沒有比例協(xié)調(diào)的要 求，為縮短傳動(dòng)鏈和便于分別控制，大多數(shù)

12、銑床將主軸和工作臺(tái)分別用 單獨(dú)的電機(jī)拖動(dòng)，對(duì)于中小型銑床來說，一般用普通三相異步電動(dòng)機(jī)拖 動(dòng)。銑削是一種高效率的加工方式，銑刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的上 下、左右、前后運(yùn)動(dòng)都是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其他的運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 則是輔助運(yùn)動(dòng)。銑床的種類很多，按照結(jié)構(gòu)型式和加工性能的不同， 可分為立式銑 床、臥式銑床、仿形銑床、龍門銑床和專用銑床等。萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以用圓柱銑刀、圓片銑刀、 成型銑刀及端面銑刀等工具對(duì)各種零件進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型 表面的加工，還可以加裝萬能銑頭和圓工作臺(tái)來擴(kuò)大加工范圍。目前， 萬能銑床常用的有兩種，一種是臥式萬能銑床，銑頭水平放置，型號(hào)為 X62

13、W;另一種是立式萬能銑床，銑頭垂直放置，型號(hào)為X52K。這兩種銑床結(jié)構(gòu)大體相似，差別在于銑頭的放置方向上，而工作臺(tái)進(jìn)給方式， 主軸變速等都一樣，電氣控制線路經(jīng)過系列化以后，也是一樣的，只不 過容量不同。X62W萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、斜面、 螺旋面及成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用幾點(diǎn)接 觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制，PLC轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn) 之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，將 X62W萬能銑床電氣控制線路 改造為可編程控制器控制，可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能， 減 少維護(hù)，維修的工作量。1.2銑床的型號(hào)及其含義銑床的型號(hào)如下表示：如XQ

14、6225, X表示銑床，Q表示輕便銑床, 6表示臥式銑床，2表示萬能升降臺(tái)銑床，25表示工作臺(tái)寬度的1/10(250mm)。銑削加工能達(dá)到的精度等級(jí)為IT97級(jí)，表面粗糙度Ra=6.31.6 ym2 X62W萬能銃床電氣控制2.1 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)X62W萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、 斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它 采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。將X62W萬能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修的工

15、作量。2.1.1 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)10圖2.1 X62W萬能銃床外形圖X62W型萬能銑床的外形結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由床身、主軸、刀 桿、懸梁、工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺(tái)、底座等幾部分組成。在 床身的前面有垂直導(dǎo)軌，升降臺(tái)可沿著它上下移動(dòng)。在升降臺(tái)上面的水 平導(dǎo)軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動(dòng)（前后移動(dòng)）的溜板。溜板 上部有可轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)盤，工作臺(tái)就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導(dǎo)軌上作垂直 于主軸軸線方向移動(dòng)（左右移動(dòng)）。工作臺(tái)上有T形槽用來固定工件。 這樣，安裝在工作臺(tái)上的工件就可以在三個(gè)坐標(biāo)上的六個(gè)方向調(diào)整位置 或進(jìn)給。2.1.2 X62W銑床運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（1）主運(yùn)動(dòng)：主軸帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)

16、動(dòng)。銑削加工有順銑和逆銑兩種加工方式，所以要求主軸電動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)，用組合開關(guān)來控制主軸電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 銑削加工是一種 不連續(xù)的切削加工方式，為減小振動(dòng)，主軸上裝有慣性輪，但這樣會(huì)造 成主軸停車?yán)щy，為此主軸電動(dòng)機(jī)采用電磁離合器制動(dòng)以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停 車。銑削加工過程中需要主軸調(diào)速，采用改變變速箱的齒輪傳動(dòng)比來實(shí) 現(xiàn)，主軸電動(dòng)機(jī)不需要調(diào)速。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：加工中工作臺(tái)的上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)及圓工作 臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。銑床的工作臺(tái)要求有前后、左右和上下六個(gè)方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快 速移動(dòng)，所以要求進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)。 為擴(kuò)大加工能力，在工作臺(tái)上 可加裝圓形工作臺(tái)，圓形工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)

17、構(gòu)驅(qū) 動(dòng)。為保證機(jī)床和刀具的安全，在銑削加工時(shí)，任何時(shí)刻工件都只能有 一個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因此采用機(jī)械操作手柄和行程開關(guān)相配合的方式 實(shí)現(xiàn)六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的聯(lián)鎖。為防止刀具和機(jī)床的損壞，要求只有主軸旋 轉(zhuǎn)后，才允許有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；同時(shí)為了減小加工件的表面粗糙度，要求進(jìn) 給停止后，主軸才能停止或同時(shí)停止。進(jìn)給變速采用機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，進(jìn) 給電動(dòng)機(jī)不需要調(diào)速。（3）輔助運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)在各個(gè)方向的快速移動(dòng)及主軸和進(jìn)給的變 速?zèng)_動(dòng)。工作臺(tái)的快速運(yùn)動(dòng)是指工作臺(tái)在前后、左右和上下六個(gè)方向之一上 的快速移動(dòng)。它是通過快速移動(dòng)電磁離合器的吸合， 改變機(jī)械傳動(dòng)鏈的 傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)的。為保證變速后齒輪能良好嚙合， 主軸和進(jìn)給變速后

18、，都 要求電動(dòng)機(jī)做瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)，即變速?zèng)_動(dòng)。2.2 X62W萬能銑床電氣控制線路分析X62W萬能銑床的電氣控制線路。分為主電路，控制電路和照明電 路三部分。一弓S 二ZTAC八圖22 X62W萬能銃床的電氣控制線路(1) 主軸電動(dòng)機(jī) M1的控制。主電路中共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1是主電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工；M2是工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)升降臺(tái)及工作臺(tái)進(jìn)給；M3是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，供應(yīng)冷卻液。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)均有熱繼電 器作過載保護(hù)。M1由交流接觸器 KM1控制，為操作方便，在機(jī)房的不同位置 各安裝了一套啟動(dòng)和停止按鈕；SB2和SB6裝在床身上，SB1和SB5裝在升降臺(tái)上。對(duì) M1的控制包括有主軸的啟動(dòng)

19、、停止制動(dòng)、 換刀制動(dòng)和變速?zèng)_動(dòng)。啟動(dòng)：在啟動(dòng)前先按照順銑或逆銑的工藝要求，用組合開關(guān) SA3預(yù)先確定 M1的轉(zhuǎn)向。按下 SB1或SBKM1線圈通電 M1 啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí) KM1動(dòng)合輔助觸點(diǎn)(7 13)閉合為 KM3、KM4 線圈支路接通做好準(zhǔn)備。SA3的功能如下表所示。表2.1主軸轉(zhuǎn)換開關(guān)位置表觸點(diǎn)位置正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)SA3-1+SA3-2+SA3-3+SA3-4+停車與制動(dòng)：按下 SB5或SB6 SB5或SB6動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(3 5或1 3) KM1線圈斷電，M1停車一 SB5或SB6動(dòng)合觸點(diǎn)閉 合(105 107 )制動(dòng)電磁離合器 YC1線圈通電M1制動(dòng)。制動(dòng)電磁離合器 YC1裝在主軸傳動(dòng)系統(tǒng)

20、與 M1轉(zhuǎn)軸相連的第1 根傳動(dòng)軸上，當(dāng) YC1通電吸合時(shí)，將摩擦片壓緊，對(duì)M1進(jìn)行制動(dòng)。停轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)按住 SB5或SB6直至主軸停轉(zhuǎn)才能松開，一般主 軸的制動(dòng)時(shí)間不超過 0.5s。主軸的變速?zèng)_動(dòng)：主軸的變速?zèng)_動(dòng)是通過改變齒輪的傳動(dòng)比實(shí) 現(xiàn)的。在需要變速是，將變速手柄拉出，轉(zhuǎn)動(dòng)變速盤至所需的轉(zhuǎn)速， 然后將變速手柄復(fù)位。在手柄復(fù)位的過程中，在瞬間壓動(dòng)了行程開 關(guān)SQ1，手柄復(fù)位后，SQ1也隨之復(fù)位。在 SQ1動(dòng)作的瞬間，SQ1 的動(dòng)合觸點(diǎn)（5 7）先斷開其他支路，然后動(dòng)合觸點(diǎn)（1 9）閉合， 點(diǎn)動(dòng)控制KM1，使M1產(chǎn)生瞬間的沖動(dòng)，利用齒輪的嚙合；如果點(diǎn) 動(dòng)一次齒輪還不能嚙合，可重復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作。主軸

21、換刀控制：在上刀或換刀時(shí)，主軸應(yīng)處于制動(dòng)狀態(tài)，以避 免發(fā)生事故。只要將換刀制動(dòng)開關(guān)SA1拔至“接通”位置，其動(dòng)斷觸點(diǎn)SA1-2（ 4 6）斷開控制電路，保證在換刀時(shí)機(jī)床沒有任何 動(dòng)作；其動(dòng)合觸點(diǎn) SA1-1 （ 105 107）接通YC1，使主軸處于制動(dòng) 狀態(tài)。換刀結(jié)束后，要記住將SA1扳回“斷開”位置。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制。工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分常速（工作）進(jìn)給和快速進(jìn)給，常速進(jìn)給 必須在M1啟動(dòng)運(yùn)行后才能進(jìn)行，而快速進(jìn)給屬于輔助運(yùn)動(dòng)，可以 在M1不啟動(dòng)的情況下進(jìn)行。工作臺(tái)在6個(gè)方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由機(jī)械操作手柄帶動(dòng)相關(guān)的行程開關(guān)SQ3SQ6,通過控制接觸器 KM3、KM4來控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2正反

22、轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。行程開關(guān) SQ5和 SQ6分別控制工作臺(tái)的向右和向左運(yùn)動(dòng)，SQ3和SQ4則分別控制工作臺(tái)的向前、向下和向后、向上運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給拖動(dòng)系統(tǒng)使用的兩個(gè)電磁離合器 YC2和YC3都安裝在進(jìn) 給傳動(dòng)鏈中的第 4根傳動(dòng)軸上。當(dāng) YC2吸合而YC3斷開時(shí)，為常 速進(jìn)給；當(dāng)YC3吸合而YC2斷開時(shí)，為快速進(jìn)給。工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)的縱向（左右）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由“工作臺(tái)縱向操縱手柄”來控制的。手柄有3個(gè)位置：向左、向右、零位（停止）。其控制關(guān)系如下表所示。表2.2工作臺(tái)縱向進(jìn)給開關(guān)位置觸點(diǎn)位置左停右SQ5-1+SQ5-2+SQ6-1+SQ6-2+將縱向進(jìn)給操作手柄扳向右邊f(xié)行程開關(guān)SQ5動(dòng)作f其動(dòng)斷觸點(diǎn)

23、SQ5 2(27 29)先斷開，動(dòng)合觸點(diǎn) SQ5 1 ( 21 23)后閉合 f KM3 線圈通過(13 15 17 19 21 23 25)路徑通電f M2 正轉(zhuǎn)f工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)。若將操作手柄扳向左邊，則SQ6動(dòng)作f KM4線圈通電f M2反轉(zhuǎn)f工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)。SA2為圓工作臺(tái)控制開關(guān)，此時(shí)應(yīng)處于“斷開”位置，3組觸點(diǎn)狀態(tài)為 SA2 1、SA2 3接通，SA2 2斷開。工作臺(tái)的垂直與向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái)垂直與橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一個(gè)十字形手柄有上、下、前、后和中間5個(gè)位置，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如下表所示。將手柄扳至向下或向上位置時(shí)，分別壓動(dòng)行程開關(guān) SQ3或SQ4,控制M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

24、使工作臺(tái) 分別向下和向上運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)手柄扳至向前或向后位置時(shí)，雖然同樣 是壓動(dòng)行程開關(guān) SQ3和SQ4,但此時(shí)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)分別 向前和向后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手柄在中間位置時(shí)，SQ3和SQ4均不動(dòng)作。下面就是以向上運(yùn)動(dòng)的操作為例分析電路的工作情況，其余的可自行分析。表2.3工作臺(tái)橫向與垂直操縱手柄功能手柄位置工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向離合器接通的絲桿行程開關(guān)動(dòng)作接觸器動(dòng)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)向上向上進(jìn)給或快速向上垂直絲桿SQ4KM4M2反轉(zhuǎn)向下向下進(jìn)給或快速向下垂直絲桿SQ3KM3M2正轉(zhuǎn)向前向前進(jìn)給或快速向刖橫向絲桿SQ3KM3M2正轉(zhuǎn)向后向后進(jìn)給或快速向后橫向絲桿SQ4KM4M2反轉(zhuǎn)中間升降或橫向停止橫向絲桿-停止將

25、十字形手柄扳至“向上”位置， SQ4的動(dòng)作斷觸點(diǎn) SQ4 1 先斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)SQ4 1后閉合-KM4線圈經(jīng)(13 27 29 19 21 31 33)路徑通電 M2反轉(zhuǎn)工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)：與主軸變速時(shí)一樣，進(jìn)給變速時(shí)也需要使M2瞬間點(diǎn)動(dòng)一下，使齒輪易于嚙合。進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)由行程開關(guān)SQ2控制，在操縱進(jìn)給變速手柄和變速盤時(shí)， 瞬間壓動(dòng)了行程開關(guān) SQ2，在SQ2通電的瞬間，其動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2 1（13 15）先斷開而動(dòng)合觸點(diǎn) SQ22（ 15 23）后閉合，使 KM3 線圈經(jīng)（13 2729 19 17 152325）路徑通電，M2正向點(diǎn)動(dòng)。由 KM3的通電路徑 可見：只有在進(jìn)給操作手柄

26、均處于零位（即SQ3SQ6均不動(dòng)作）時(shí)，才能進(jìn)行進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)。工作臺(tái)快速進(jìn)給的操作：要使工作臺(tái)在6個(gè)方向快速進(jìn)給，在按常速進(jìn)給的操作方法操作進(jìn)給控制手柄的同時(shí)，還要按下快速進(jìn)給按鈕開關(guān)SB3或SB4 （兩地控制），使KM2線圈通電，其動(dòng)斷 觸點(diǎn)（105 109）切斷 YC2線圈支路，動(dòng)合觸點(diǎn)（105 111）接 通YC3線圈支路，使機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給， 由于與KM1的動(dòng)合觸點(diǎn)（713）并聯(lián)了 KM2的一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)， 所以在M1不啟動(dòng)的情況下也可以進(jìn)行快速進(jìn)給。（3）圓工作臺(tái)的控制。在需要加工弧形槽、弧形面和螺旋槽時(shí)，可以在工作臺(tái)上加工 裝圓工作臺(tái)。圓工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也是由進(jìn)給

27、電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)的。在使用圓工作臺(tái)時(shí)，將控制開關(guān)SA2扳至“接通”的位置，此時(shí)SA2 2接通而 SA2 1、SA2 3斷開。在主軸電動(dòng)機(jī) M1啟動(dòng)的 同時(shí)，KM3 線圈（13 15 17 19 29272325）的路徑通電， 使M2正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圓工作臺(tái)只需要單向旋轉(zhuǎn)）。由KM3線圈的通電路徑可見，只要扳動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)給操作的任何一 個(gè)手柄，SQ3SQ6其中一個(gè)行程開關(guān)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，都會(huì)切斷 KM3線圈支路，使圓工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，這就實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)進(jìn)給和 圓工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)鎖關(guān)系。表2.4圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1情況說明觸點(diǎn)位置圓工作臺(tái)接通斷開SA2-1+SA2-2+SA2-3+(4) 照

28、明電路照明燈EL由照明變壓器 T1提供24V的工作電壓，SA4為燈開關(guān)，F(xiàn)U5提供短路保護(hù)。3可編程控制器概述及應(yīng)用3.1可編程控制器的產(chǎn)生和定義可編程控制器（Programmable Logic Controller），簡稱 PLC， 是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee ）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草 案中對(duì)PLC做了如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用 而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ) 器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算 術(shù)運(yùn)算等操作的指

29、令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控 制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，人們要求產(chǎn)品品種齊全且優(yōu)質(zhì)價(jià)廉。為 適應(yīng)市場的需要，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷更新?lián)Q代，從而要求產(chǎn) 品的生產(chǎn)線及附屬的控制系統(tǒng)不斷地修改及更換。在20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)線的控制主要采用繼電器控制。修改一條生產(chǎn)線，要更換 許多硬件設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的接線，即浪費(fèi)了許多硬件，又大大拖延 了施工周期，增加了產(chǎn)品的成本。于是人們開始尋找一種新型的通 用控制設(shè)備，1968年美國通用公司（GM ）液壓部，提出了以下10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：（1

30、）編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序；（2）維護(hù)方便，各部件最好采用插件方式；（3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；（4）設(shè)備體積小于繼電器控制柜；（5）數(shù)據(jù)可以直接送給管理計(jì)算機(jī)；（6）成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭；（7）輸入電壓是 115V交流電；（8） 輸出電壓也是 115V交流電，輸出電流達(dá)2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；(9) 系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需做小的變動(dòng)；(10) 用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到4KB。美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC )中標(biāo)，于1969年研制成功了一臺(tái) 符合要求的控制器，稱為可編程控制器，在通用汽車公司(GM)的汽車裝配生產(chǎn)線上試驗(yàn)并獲得成功。美國電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA )經(jīng)過調(diào)查，

31、于 1980年把這種 控制正式命名為可編程控制器( Programmable Controller )，英文縮 寫為PC。為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) PC(Personal Computer)相區(qū)別，就在 PC中間加入 L( Logical )而寫成 PLC。國際電工委員會(huì)(IEC)于1982年頒布了 PLC標(biāo)準(zhǔn)菜草案第一 稿，1987年2月頒布了第三稿，對(duì)可編程控制定義如下：可編程 控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(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，并通過數(shù)字式或模 擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械動(dòng)作過程

32、?？删幊炭刂破?及其相關(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) 展其功能的原則設(shè)計(jì)。可編程控制器的出現(xiàn)，立即引起了各國的注意。日本于1971年引進(jìn)可編程控制器技術(shù)，德國于1973年引進(jìn)可編程控制器技術(shù)，中國于1973年開始研制可編程控制器，1977年應(yīng)用到生產(chǎn)線上。自20世紀(jì)60年代以來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)代控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)器人、CAD、CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。如果說初期發(fā)展起來的 PLC主要是以它的高速可靠性、靈活性和小型化來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電 接觸控制的，那么當(dāng)今的PLC則吸取了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果，得到了更新的發(fā)展

33、。從單機(jī)自動(dòng)化到整條生產(chǎn)線 的自動(dòng)化，甚至到整個(gè)工廠的生產(chǎn)自動(dòng)化，從柔性制造系統(tǒng)，工業(yè) 機(jī)器人到大型分散控制系統(tǒng)，PLC均承擔(dān)著重要角色。3.2可編程控制器的分類及編程語言321 PLC的分類可編程控制器已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最常見、最重要的控制裝置，它代表著一個(gè)國家的工業(yè)水平。世界上生產(chǎn)可編程控制器的廠家非常多，其中著名的廠家有美國A.B公司，日本的三菱公司，德國的西門子公司等。可編程控制器通常以輸入 /輸出點(diǎn)I/O總數(shù)的多少進(jìn)行分類。I/O點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下為小型機(jī)；I/O點(diǎn)數(shù)在129512點(diǎn)為中型機(jī)； I/O點(diǎn)數(shù)在513點(diǎn)以上為大型機(jī)。可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)越多，其存儲(chǔ)容量也越大。PLC

34、按結(jié)構(gòu)形式分類可分為整體式和模塊式兩種。整體式又稱為單元式或箱體式。整體式 PLC將電源、CPU、I/O部件都集中裝 在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低，一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊化結(jié)構(gòu)是將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各種功能模塊。有的PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。它除基本單元和擴(kuò)展 單元外，還有擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊，其配置更加靈活。3.2.2 PLC編程語言可編程控制器的編程語言常用的有梯形圖、指令表和狀態(tài)流程圖。由于梯形圖比較直觀，容易掌握，因而很受普通技術(shù)人員的歡 迎?？删幊炭刂破鞯某Ｓ镁幊坦ぞ哂校海?）手持式編

35、程器，一般供現(xiàn)場調(diào)試及修改使用。（2）個(gè)人電腦，利用專用的編程軟件進(jìn)行編程?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用和發(fā)展可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石化、機(jī)械制造、 汽車裝置、電力、輕紡等各行各業(yè)，目前PLC主要有以下幾個(gè)方面應(yīng)用（1） 用于開關(guān)邏輯控制。這是PLC最基本的應(yīng)用?？捎?PLC取代傳統(tǒng)繼電器接觸器控制，如普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床電氣PLC控制，也可取代順序控制，如高爐上料、電梯控制、貨物存取、運(yùn)輸、 檢測等?？傊琍LC可用于單機(jī)、多機(jī)群控以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制。（2）閉環(huán)過程控制。過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬（Analog ）

36、量和數(shù)字（Digital ）量之間的轉(zhuǎn)換，一般稱為AD轉(zhuǎn)換和DA轉(zhuǎn)換，這一閉環(huán)控制功能可以用PID子程序或?qū)Ｓ玫?PID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成形機(jī)、加熱爐、熱處理 爐和鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力及建材等行 業(yè)。（3） 數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代的 PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、 排序和查表以及位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的參數(shù)值進(jìn)行比較，也可以用通信功能傳送到其他智能裝置，或者將其打印制表。（4） 通信聯(lián)網(wǎng)。PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、 數(shù)控裝

37、置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布控制系統(tǒng)。自從美國研制出第一臺(tái)PLC以后，日本、德國、法國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼研制出各自的PLC o 20世紀(jì)70年代中期在PLC中引入了微機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)，使PLC的功能不斷增強(qiáng)，質(zhì)量不斷提高，應(yīng)用日益廣泛。1971年日本從美國引進(jìn)PLC技術(shù)，很快就研制出日本第一臺(tái)DSC 8型PLC。1984年日本就有 30多個(gè)PLC生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品達(dá) 到60多種以上。西歐在1973年研制出第一臺(tái) PLC，并且發(fā)展很快， 年銷售增長20%以上。目前，世界上眾多的PLC制造廠家中，比較著名的幾個(gè)大公司有美國AB公司、歌德公司、德州儀器公

38、司、通用電氣公司，德國的西門子公司，日本的三菱、東芝、富士和立 石公司等，它們的產(chǎn)品控制著世界上大部分的PLC市場。PLC技 術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化 3大技術(shù)（PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)與分析）支柱之一。我國研制與應(yīng)用 PLC起步較晚，1973年開始研制，1977年開 始應(yīng)用，20世紀(jì)80年代初期以前發(fā)展較慢，20世紀(jì)80年代隨著成套設(shè)備或?qū)Ｓ迷O(shè)備引進(jìn)了不少PLC，如寶鋼一期工程整個(gè)生產(chǎn)線上就是使用了數(shù)百臺(tái)PLC，二期工程使用得更多。近幾年來國外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，我國已有許多單位在消化吸收引進(jìn) PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上，仿制和研制了PLC產(chǎn)品。例如，北京機(jī)械自動(dòng)化研究所、上海起重電器

39、廠、上海電力電子設(shè)備廠、無錫電器廠 等。目前，PLC主要是朝著小型化、廉價(jià)化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、智 能化、高速化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，這將使PLC功能更強(qiáng)、可靠性更高、使用更方便、適應(yīng)面更廣。3.3 PLC的特點(diǎn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜的、多樣的，他們對(duì)控制的要求也各 不相同，PLC由于具備以下特點(diǎn)，一經(jīng)出現(xiàn)就受到廣大工程技術(shù)人 員的歡（1）高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn) 的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從PLC的外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)節(jié)點(diǎn)已

40、減少到數(shù)百或數(shù)千之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警。在應(yīng)用 軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自我診斷程序，使系統(tǒng) 中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。主要有以下 方面特點(diǎn)：所有的I/O接口電路均采用光電隔，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；各輸入端均采用 RC濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 1020ms ；各模塊均采用屏蔽措施，以防輻射干擾；采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源；對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選；良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟件、 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。大型PLC還可以采用

41、由雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三個(gè) CPU立 即構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進(jìn)一步提高。（2）豐富的10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10模塊與工業(yè)現(xiàn)場器件或設(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，他 還有多種人和機(jī)對(duì)話的接口模塊；另外為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它 還有多種通信聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)除了單元式的小型 PLC以外，絕大多數(shù) PLC均采用模塊式結(jié) 構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括 CPU、電源、10接口等均采用模塊化 設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各

42、個(gè)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、使用方便PLC的編程大多采用類似于繼電器-接觸器線路的梯形圖形式，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)人員理解和掌握。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近， 只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電 路的功能。為不熟悉電子電路、計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì) 算機(jī)從事工業(yè)控制打開方便之門。（5）設(shè)計(jì)安裝簡單，維修方便PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需要將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的10端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊均 有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行

43、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。(6) 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新出產(chǎn)的品種底步尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅為數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部， 是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.4 PLC的基本組成3.4.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC型號(hào)品種繁多，但實(shí)質(zhì)都是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與通用計(jì)算機(jī)相比，可編程控制器不僅具有與工業(yè)過程直接相連的接口， 而且具有更適應(yīng)于工業(yè)控制的編程語言?？删幊炭刂破鞯木幊檀笾律现饕芍醒胩幚韱卧?CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元(I/O)、電源 和編程器

44、等及部分組成。(1) 中央處理器(CPU)CPU是PLC的核心部件，起著控制和運(yùn)算的作用。它能夠執(zhí) 行程序規(guī)定的各種操作，處理輸入信號(hào)，發(fā)送輸出信號(hào)等，PLC的整個(gè)工作過程都是在 CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。(2) 存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序監(jiān)控運(yùn)行程序、用戶程序、邏輯及數(shù)字運(yùn)算 的過程變量及其他所有信息。PLC的存儲(chǔ)器可分為三類：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器由POM或EPROM組成，用以固化系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序，對(duì)用戶程序作編譯處理。系統(tǒng)程序 由廠家編寫，它決定了PLC的基本功能，用戶不能更改。用戶程序存儲(chǔ)器：用戶程序存儲(chǔ)器通常采用低功率的 CMOS-RAM，由后備電池供電，在斷開電源后仍能

45、夠保存。目前 比較先進(jìn)的PLC采用可隨時(shí)讀寫的快閃存儲(chǔ)器，可不需要后備電 池，斷電時(shí)存儲(chǔ)器的內(nèi)容也不會(huì)丟失。在PLC的產(chǎn)品說明書中給出的“內(nèi)存容量”或“程序容量”就是指用戶程序存儲(chǔ)容量。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按輸入、輸出和內(nèi)部寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等單元的定義序號(hào)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或狀態(tài)，不同廠家 出品的PLC有不同的定義序號(hào)，在 PLC斷電時(shí)能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ) 器區(qū)稱數(shù)據(jù)保存區(qū)。（3）電源電源包括系統(tǒng)電源、 備用電源及記憶電源。PLC大多使用220V 交流電源，PLC內(nèi)部的直流穩(wěn)壓單元用于為PLC的內(nèi)部電路提供穩(wěn)定直流電壓，某些 PLC還能夠?qū)ν馓峁?DC0224V的問點(diǎn)電壓， 為外部傳感器供

46、電。PLC 一般還帶有后備電池，為防止因外部電源發(fā)生故障而造成 PLC內(nèi)部主要信息意外丟失。（4）輸入/輸出單元輸入/輸出單元又稱為I/O接口電路，是 PLC與外部被控對(duì)象 聯(lián)系的紐帶與橋梁。根據(jù)輸入/輸出信號(hào)的不同，I/O接口電路有開關(guān)量和模擬量兩種 I/O接口電路輸入單元用來進(jìn)行輸入信號(hào)的隔 離濾波及電平轉(zhuǎn)換；輸出單元用來對(duì)PLC的輸出進(jìn)行放大及電平轉(zhuǎn)換,驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。輸入單元接口是用于接收和采集現(xiàn)場設(shè)備及生產(chǎn)過程的各類 輸入數(shù)據(jù)輸出信息（如從各類開關(guān)、操作按鈕等送來的開關(guān)量，或 由電位器、傳感器提供的模擬量），并將其轉(zhuǎn)換成 CPU所能接收和 處理的數(shù)據(jù)；輸出接口則用于將CPU的控制的控制

47、信息轉(zhuǎn)換成外設(shè)備所需要的控制信號(hào)，并送到有關(guān)設(shè)備或現(xiàn)場（如接觸器、指示 燈等）。輸入單元接口電路由輸入數(shù)據(jù)寄存器、選通脈沖及電路及中斷請(qǐng)求邏輯電路組成。當(dāng)PLC掃描在允許輸入階段時(shí)，發(fā)出允許中斷請(qǐng)求信號(hào)，選通電路選中對(duì)應(yīng)輸入數(shù)據(jù)寄存器，在允許輸入后期 通過數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)成批輸入至輸 入映像存儲(chǔ)區(qū)，供 CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算用。通常，輸入接口電路有 直流1224V輸入，交流輸入，交、直流輸入三種。I/O接口電路大多采用光電耦合器來傳遞I/O信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。這可以使生產(chǎn)現(xiàn)場的電路與 PLC的內(nèi)部電路隔離，既能有效地避免因外電 路的故障而損壞 PLC，同時(shí)又能抑制外部干擾

48、信號(hào)侵入PLC，從而提高PLC的工作可靠性。PLC通過輸出接口電路向現(xiàn)場控制對(duì)象輸出控制信號(hào)。輸出接口電路由輸出鎖存器、電平轉(zhuǎn)換電路及輸出功率發(fā)大電路組成。PLC功率輸出電路有 3種形式：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管 輸出。繼電器型輸出。負(fù)載電流大于2A，響應(yīng)時(shí)間為810ms，機(jī)械壽命大于106次。根據(jù)負(fù)載需要可接交流或主流電源。晶體管型輸出。負(fù)載電流約為0.5A，響應(yīng)時(shí)間小于1ms，電流小于100叭,擇36V以下的直流電源。晶閘管輸出。一般采用三端雙向晶閘管輸出，其耐壓較高，帶 負(fù)載能力強(qiáng)，響應(yīng)時(shí)間小于1ms。但晶閘管輸出應(yīng)用較小。（5）編程器編程器主要供用戶進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和編輯用戶

49、程序。用 戶還可以通過其鍵盤和顯示器去調(diào)試和顯示PLC內(nèi)部的一些狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。一般有以下三種：手編程器。手編程器具有編輯、檢查和修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè) 置、內(nèi)存監(jiān)控等功能，使用時(shí)與PLC主機(jī)相連，編程完畢就可以拔下，不但使用方便，而且一臺(tái)手編程器可供多臺(tái)主機(jī)使用。其缺 點(diǎn)是屏幕小，只能采用助記符語言編程。手編程器分為簡易型和智 能型兩種，簡易型只能聯(lián)機(jī)編程（即編程時(shí)必須與主機(jī)相連接），而智能型即可聯(lián)機(jī)編程又可脫機(jī)編程（編程時(shí)不需要與主機(jī)相連 接，待程序編制、調(diào)試好之后再輸入給主機(jī)）。手編程器適用于小型機(jī)。專用編程器。PLC的專用編程器實(shí)際上是一臺(tái)專用的計(jì)算機(jī)， 可在屏幕上用梯形圖編程，

50、而且可以脫機(jī)編程。它的功能比較完善，能夠監(jiān)控整個(gè)程序的運(yùn)行，還可以對(duì)掛在PLC網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)分站進(jìn)行監(jiān)控和管理。但其價(jià)格較昂貴，且要用專門的機(jī)房，一般適用 于大、中型機(jī)。計(jì)算機(jī)輔助編程。許多 PLC生產(chǎn)廠家都開發(fā)了專用的編程軟 件，將PLC與計(jì)算機(jī)通過 RS-232通信口相連接（如果PLC用的是 RS 422通信口，則須另加適配器），就可以在計(jì)算機(jī)上采用各種 編程語言編程并實(shí)現(xiàn)各種功能。342 PLC的軟件結(jié)構(gòu)PLC的軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件主要是系統(tǒng)的管理程序和用戶指令的解釋程序，已固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，用 戶不能更改。應(yīng)用軟件即用戶程序，是由用戶指令根據(jù)控制要求， 按照PLC編

51、程語言自行編制的程序。由于PLC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此各廠家 生產(chǎn)的PLC所用的編程語言也不同，即并不是所有的PLC都支持全部的編程語言，但梯形圖和指令表語言卻是幾乎所有類型的PLC都適用的。3.5 PLC的工作原理可編程控制器的工作原理傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是由輸入、邏輯控制和輸出三個(gè)基本部分組成的，其邏輯控制部分是由各種繼電器（包括接觸器、時(shí)間繼 電器等）及其觸點(diǎn)，按一定的邏輯關(guān)系用導(dǎo)線而成的電路，若需要 改變系統(tǒng)的邏輯控制功能，必須改變繼電器電路。PLC控制系統(tǒng)也是由輸入、邏輯控制和輸出三個(gè)部分組成的， 但其邏輯控制部分采用 PLC來代替繼電器電路。 因此，可以將PLC 等

52、效為一個(gè)由許多個(gè)各種可編程繼電器（如輸入繼電器、輸出繼電 器、定時(shí)器等）組成的整體，PLC內(nèi)的這些可編程元件，由于在使用上與真實(shí)元件有很大的差異，因此稱“軟”繼電器。PLC控制系統(tǒng)也是利用 CPU和存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)的用戶程序所 實(shí)現(xiàn)的各種“軟”繼電器及其“軟”觸點(diǎn)和“軟”接線來實(shí)現(xiàn)邏輯 控制，它可以通過改變用戶程序，靈活地改變其邏輯控制功能。因 此，PLC控制的適應(yīng)性很強(qiáng)。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符號(hào)又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，這種方式是在系統(tǒng)軟件控制下， 順序掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序運(yùn)算處理，然后順

53、序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。整個(gè)過程可分為五個(gè)階段：自診斷、與編 輯器計(jì)算機(jī)等通信、輸入采用（讀入現(xiàn)場信號(hào)）、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新（輸出結(jié)果）?？删幊炭刂破鞯墓ぷ鬟^程PLC系統(tǒng)通電后，首先進(jìn)行內(nèi)部處理。（1）系統(tǒng)的初始化系統(tǒng)的初始化包括設(shè)計(jì)堆棧指針，工作單元清零，初始化編程 接口，設(shè)置工作標(biāo)志及工作指針等。（2）工作狀態(tài)選擇工作狀態(tài)選擇，如編程裝態(tài)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。至于PLC系統(tǒng)工作過程對(duì)用戶編程來說影響不大。但是PLC在運(yùn)行用戶程序狀態(tài)時(shí)過程對(duì)于用戶編程者來講關(guān)系密切，務(wù)必引起用戶編程人員注意、。嚴(yán)格來講，一個(gè)掃描周期主要包括：為保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的公 共操作占用時(shí)間、系統(tǒng)與外界交換信息占用時(shí)

54、間及執(zhí)行用戶程序過 程占用時(shí)間3部分。對(duì)于用戶編程者來說，沒有必要詳細(xì)了解PLC系統(tǒng)的動(dòng)作過程，但對(duì)PLC在運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令的動(dòng)作過程務(wù)必要了解。PLC在運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令的動(dòng)作過程可分3個(gè)階段。第一為輸入采樣階段，第二段是用戶指令執(zhí)行階段，第三個(gè)是 結(jié)果輸出階段。輸入信號(hào)采樣階段又叫輸入刷新階段。PLC成批讀入外面信號(hào)的輸入狀態(tài)（接通或斷開狀態(tài)），并將此狀態(tài)輸入到輸入映像存儲(chǔ)器中。PLC工作在輸入刷新階段，只允許PLC接收輸入口的狀態(tài)信息，PLC的第二、第三階段的動(dòng)作是在屏蔽狀態(tài)。執(zhí)行用戶程序階段。PLC執(zhí)行用戶程序總是根據(jù)梯形圖的順序 先左而右、從上而下地對(duì)每條指令進(jìn)行讀取及解釋，并

55、從輸入映像 存儲(chǔ)器和輸出映像存儲(chǔ)器中讀取輸入和輸出的狀態(tài)，結(jié)合原來的各軟元件的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算出每條指令的結(jié)果，并 馬上把結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器（如果輸出的是丫狀態(tài)就暫存在輸出 映像存儲(chǔ)器）中，然后再執(zhí)行下一條指令，直至“ END ”。在進(jìn)行 用戶程序執(zhí)行階段，PLC的第一、第三階段動(dòng)作是在屏蔽狀態(tài)的， 既此時(shí)，PLC的輸入口信息既使變化，輸入數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容也不 會(huì)發(fā)生改變，輸出鎖存器的動(dòng)作也不會(huì)改變。結(jié)果輸出階段，也叫輸出刷新。當(dāng)PLC指令執(zhí)行階段完成后，輸出映像存儲(chǔ)器的狀態(tài)將成批輸出到輸出鎖存寄存器中，輸出鎖存寄存器一一對(duì)應(yīng)著物理點(diǎn)輸出口，這時(shí)才是PLC的實(shí)際輸出。在輸出刷新時(shí)，PLC對(duì)第一、第二階段是處于屏蔽狀態(tài)的。這個(gè)階段 CPU對(duì)用戶程序的掃描已處理完畢，并將輸出信號(hào)從輸出暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng) 的動(dòng)作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)掃描周期。輸入刷新、程序執(zhí)行及輸出刷新構(gòu)成了PLC用戶程序的一個(gè)掃描周期。在 PLC內(nèi)部設(shè)置了監(jiān)控定時(shí)器，用來監(jiān)視每個(gè)掃描周 期是否超出規(guī)定的時(shí)間，一旦超出，PLC就停止運(yùn)行，從而避免了由于PLC內(nèi)部CPU出故障程序運(yùn)行進(jìn)入死循環(huán)（死機(jī)現(xiàn)象）。實(shí)際上，從每個(gè)掃描周期內(nèi)，PLC除了要執(zhí)行用戶程序外，還要進(jìn)行系統(tǒng)自診斷和