PLC對(duì)X62W臥式萬(wàn)能銑床電氣控制線路的改造論文

1、一、 設(shè)計(jì)題目：PLC對(duì)X62W臥式萬(wàn)能銑床電氣控制線路的改造二、 設(shè)計(jì)目的：學(xué)生通過(guò)該課程設(shè)計(jì)熟練掌握用PLC技術(shù)控制工業(yè)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)方法；掌握X62W臥式萬(wàn)能銑床的工作原理，提高PLC應(yīng)用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試水平。三、 設(shè)計(jì)要求：1、 掌握X62W臥式萬(wàn)能銑床的工作原理。2、 設(shè)計(jì)出整個(gè)控制系統(tǒng)的三張圖紙：1） X62W臥式萬(wàn)能銑床的電器原理圖2） PLC的外部接線圖3） 按控制要求編制梯形圖3、 調(diào)試程序是否能按要求運(yùn)行。4、 編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（不少于15）頁(yè)內(nèi)容包括：1） 現(xiàn)有電氣控制的缺點(diǎn)，為何PLC能克服此缺點(diǎn)，兩種控制方法有什么不同，PLC控制與微機(jī)控制的區(qū)別是什么？2

2、） 如何選型，怎樣定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，闡明自己的觀點(diǎn)。3） PLC對(duì)X62W臥式萬(wàn)能銑床的工作原理。4） 編制指令語(yǔ)句表。目錄一、X62W型萬(wàn)能銑床簡(jiǎn)介 3二、PLC對(duì)X62W型萬(wàn)能銑床的工作原理 4 2.1 X62W型萬(wàn)能銑床電氣控制電路概述 4 2.2 X62W型萬(wàn)能銑床的PLC控制 52.2.1 X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配 52.2.2 X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制接線圖 6 2.2.3 X62W萬(wàn)能銑床PLC控制梯形圖 72.2.4 X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制指令語(yǔ)句表 7三、電氣控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的區(qū)別 8 四、PLC控制與微機(jī)控制的區(qū)別 10 五、PLC的選型

3、以及輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定 11 六、總結(jié) 17一、X62W萬(wàn)能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式 X62W萬(wàn)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。其操作是通過(guò)手柄同時(shí)操作電氣與機(jī)械，以達(dá)到機(jī)電緊密配合完成預(yù)定的操作，是機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作的典型控制，是自動(dòng)化程度較高的組合機(jī)床。X62W型萬(wàn)能銑床的外形結(jié)構(gòu)如左圖所示，它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤(pán)、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

4、動(dòng)）的溜板。溜板上部有可轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)盤(pán)，工作臺(tái)就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤(pán)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(lái)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。銑床主軸帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)；銑床工作臺(tái)的前后（橫向）、左右（縱向）和上下（垂直）6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；銑床其他的運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則屬于輔助運(yùn)動(dòng)。在電氣控制系統(tǒng)中，故障的查找與排除是非常困難的，特別是在繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由于電氣控制線路觸點(diǎn)多，線路復(fù)雜，故障率高，檢修周期長(zhǎng)。而PLC卻能克服這些困難。 PLC顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。將X62W萬(wàn)能銑

5、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。二、PLC對(duì)X62W型萬(wàn)能銑床的工作原理2.1. X62W型萬(wàn)能銑床電氣控制電路概述由電氣控制原理圖可知，X62W型萬(wàn)能銑床由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)M1、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2和冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3。其中，主軸電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KM1和限位型轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QC控制，將QC扳至不同地檔位即可控制主軸電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)。進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM3和KM4控制其正、反轉(zhuǎn)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QS控制。（1） 主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制。 按下按鈕SB1或SB2，接觸器KM1通電閉合，主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，按下按

6、鈕SB5或SB6，主軸電動(dòng)機(jī)M1制動(dòng)停止。 主軸變速盤(pán)瞬時(shí)壓合行程開(kāi)關(guān)ST1，接觸器KM1瞬時(shí)通電閉合，主軸電動(dòng)機(jī)M1瞬時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)主軸變速齒輪進(jìn)行沖動(dòng)。 將換刀制動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1扳至“換刀”位置，常開(kāi)觸點(diǎn)SA11接通制動(dòng)電磁鐵YC1電源，主軸被制動(dòng)，操作人員可進(jìn)行換刀操作。（2） 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2的控制。主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)后，將圓工作臺(tái)開(kāi)關(guān)SA2扳至“斷開(kāi)”位置，SA21、SA23觸點(diǎn)閉合，SA22斷開(kāi)。 將工作臺(tái)縱向操作手柄扳至“向左”或“向右”位置，行程開(kāi)關(guān)ST5或ST6壓合，接觸器KM3或KM4通電閉合，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)正轉(zhuǎn)或啟動(dòng)反轉(zhuǎn)，通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)工作臺(tái)向左或向右運(yùn)動(dòng)。 將工作臺(tái)

7、橫向和垂直手柄扳至“向下”或“向上”位置，行程開(kāi)關(guān)ST3或ST4 被壓合，接觸器KM3或KM4通電閉合，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)正傳或啟動(dòng)反轉(zhuǎn)，通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)工作臺(tái)向下或向上運(yùn)動(dòng)。 將工作臺(tái)橫向或垂直手柄扳至“向前”或“向后”位置，行程開(kāi)關(guān)ST3或ST4 被壓合，接觸器KM3或KM4通電閉合，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)正轉(zhuǎn)或啟動(dòng)反轉(zhuǎn)，通過(guò)機(jī)械裝置帶動(dòng)工作臺(tái)向前或向后運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)進(jìn)給變速盤(pán)瞬時(shí)壓合行程開(kāi)關(guān)ST2時(shí)，接觸器KM3瞬時(shí)通電閉合，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2瞬時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)進(jìn)給變速齒輪進(jìn)行沖動(dòng)。（3） 按下按鈕SB3或SB4，接觸器KM2通電閉合，電磁鐵YC2失電，YC3通電，工作臺(tái)向六個(gè)進(jìn)給方向快速移動(dòng)。（4）

8、 將圓工作臺(tái)開(kāi)關(guān)SA2扳至“接通”位置，SA21、SA23斷開(kāi)，SA22閉合，接觸器KM3通電閉合，帶動(dòng)圓工作臺(tái)工作。2.2.X62W型萬(wàn)能銑床的PLC控制 2.2.1 X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配表見(jiàn)下表。X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制輸入輸出點(diǎn)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)主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)按鈕SB1、SB2X0主軸電動(dòng)機(jī)M1接觸器KM1Y0主軸電動(dòng)M1制動(dòng)停止按鈕XB5、SB6X1快速進(jìn)給接觸器KM2Y1快速進(jìn)給按鈕SB3、SB4X2向左、前、下接觸器KM3Y2主軸沖動(dòng)行程開(kāi)關(guān)ST1X3向右、后、上接觸器KM4Y3進(jìn)給沖動(dòng)行程開(kāi)關(guān)ST2X4主軸制動(dòng)

9、電磁鐵YC1Y4“向前”、“向下”行程開(kāi)關(guān)ST3X5工作臺(tái)快速移動(dòng)電磁鐵YC2Y5“向后”“向上”行程開(kāi)關(guān)ST4X6工作臺(tái)快速移動(dòng)電磁鐵YC3Y6“向左”行程開(kāi)關(guān)ST5X7“向右”行程開(kāi)關(guān)ST6X10換刀制動(dòng)開(kāi)關(guān)SA1X11圓工作臺(tái)開(kāi)關(guān)SA2X12主軸、冷卻泵電動(dòng)機(jī)熱繼電器KR1、KR2X13進(jìn)給電動(dòng)機(jī)熱繼電器KR32.2.2 X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制接線圖如下所示：2.2.3 X62W萬(wàn)能銑床PLC控制梯形圖：2.2.4 X62W型萬(wàn)能銑床PLC控制指令語(yǔ)句表如下圖所示0LDX034LDIX41ORY035ANIX52ANIX136ANIX63ANIX337ANIX74ANIX1138A

10、NIX105ANDX1439ANDX126ORX340ORB7OUTYO41ANB8LDX142ANIY39ORX1143OUTY210OUTY444MRD11LDX245LDIX412OUTY146ANIX513LDY047ANIX614ORY148ANDX1315ANDX1549ANDX1016MPS50LDX1317LDIX451ANIX718ANIX552ANIX1019ANIX653ANDX620ANDX1354ORB21ANDX755ANB22LDX1356ANIY223ANIX757OUTY324ANDX1058MRD25ANDX559ANIY126ORB60OUTY527LDX

11、1361MPP28ANDX462ANIY129ANIX563OUTY630ANIX664END31ANIX732ANIX1033ORB三、：PLC控制與電氣控制的區(qū)別1、PLC控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的不同之處主要在以下幾個(gè)方面： 1）從控制方法上看，電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電氣機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電氣的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電氣控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功

12、能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電氣”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電氣”的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。 2）從工作方式上看，在繼電氣控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電氣都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電氣都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電氣受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電氣都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電氣的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。 3）從控制速度上看，繼電氣控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)

13、出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而PLC通過(guò)程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問(wèn)題。 4）從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電氣控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電氣的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電氣的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計(jì)數(shù)功能，而電氣控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。 5）從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電氣控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性

14、較差。而PLC大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。在電氣控制系統(tǒng)中,故障的查找與排除是非常困難的,特別是在繼電氣接觸式控制系統(tǒng)，由于電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長(zhǎng),給生產(chǎn)與維護(hù)帶來(lái)諸多不便,嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。而PLC控制系統(tǒng)無(wú)論是硬件還是軟件,控制穩(wěn)定可靠, 具有極高的可靠性與靈活性, 更容易維修,更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件。四、PLC與微機(jī)的區(qū)別微型計(jì)算機(jī)是在以往計(jì)算機(jī)與大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其最大特點(diǎn)是運(yùn)算速度快

15、，功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，在科學(xué)計(jì)算，科學(xué)管理和工業(yè)控制中都得到廣泛應(yīng)用。所以說(shuō)，微機(jī)是通用計(jì)算機(jī)。而PLC是一種為適應(yīng)工業(yè)控制環(huán)境而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)。但人工業(yè)控制的角度來(lái)看，PLC又是一種通用機(jī)，只要選配對(duì)應(yīng)的模塊便可適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，而用戶只需改變用戶程序即可滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的具體控制要求。而微機(jī)就必須根據(jù)實(shí)際需要考慮抗干擾問(wèn)題及硬件軟件的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)設(shè)備控制的專門(mén)需要。 1、PLC控制與微機(jī)控制的主要區(qū)別： （1）PLC抗干擾性能為微機(jī)高 （2）PLC編程比微機(jī)編程簡(jiǎn)單 （3）PLC設(shè)計(jì)調(diào)試周期短 （4）PLC的I/0響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象（MS），而微機(jī)的響應(yīng)速度快（US）。

16、（5）PLC易于操作，人員培訓(xùn)時(shí)間短；而微機(jī)則較難人員培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)； （6）PLC易于維修，微機(jī)則較困難 五、PLC的選型，及輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定1、PLC如何選型在PLC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PLC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)。PLC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PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC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(yǔ)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

17、工藝過(guò)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PLC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PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 2、確定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)（一）確定I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加10%20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。表2列出了典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的開(kāi)關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)。（二）開(kāi)關(guān)量I/O開(kāi)關(guān)量I/O接口可從傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

18、器等）接收信號(hào)。典型的交流輸入/輸出信號(hào)為24240V，直流輸入/輸出信號(hào)為5240V。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除錯(cuò)誤信號(hào)的抖動(dòng)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。在評(píng)估離散輸出時(shí)，應(yīng)考慮熔絲、瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開(kāi)始時(shí)花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。（三）模擬量I/O模擬量輸入/輸出接口一般用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測(cè)量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為-10+10V、0+11V、420mA或1050mA

19、。一些制造廠家在PLC上設(shè)計(jì)有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號(hào)，如RTD、熱電偶等。一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)接口模塊可用于接收同一模塊上不同類(lèi)型的熱電偶或RTD混合信號(hào)。（四）特殊功能I/O在選擇一臺(tái)PLC時(shí)，用戶可能會(huì)面臨一些特殊類(lèi)型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定（如定位、快速輸入、頻率等）。此時(shí)用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷(xiāo)廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使CPU從繁重的任務(wù)處理中解脫出來(lái)。（五）智能式I/O當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。一般智能式I/O模塊本身帶有處理器，可對(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處

20、理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。3、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(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)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

21、量。 4、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。 (一)運(yùn)算功能 簡(jiǎn)單PLC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PLC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PLC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(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC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(chǎng)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

22、數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)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。 (二)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。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)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PLC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。 (三)通信功能 大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)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

23、接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。 PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。 PLC系統(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%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接

24、到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC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(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 (四)編程功能 離線編程方式：PLC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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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)，

25、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PLC中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 (五)診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)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(guò)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(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功

26、能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC的診斷功能的強(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。 (六)處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)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PLC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(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。5、機(jī)型的選擇 (一)PLC的類(lèi)型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按CPU字長(zhǎng)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PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，

27、用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC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)。(二)輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電氣輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便

28、提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。(三)電源的選擇 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。(四)存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器

29、容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 (五)冗余功能的選擇 1控制單元的冗余 (1)重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng)1B1冗余。 (2)在需要時(shí)也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。2I/O接口單元的冗余 (1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。 (2)重要檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配置。3）根據(jù)需要對(duì)重要的I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。 (六)經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)

30、行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。六、設(shè)計(jì)總結(jié)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)工業(yè)智能化程度的要求越來(lái)越高，以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必需具有極高的可靠性與靈活性，這就需要使用智能化程度高的控制系統(tǒng)來(lái)取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更加靈活、可靠，更容易維修，更能適應(yīng)常變動(dòng)的工藝條件。而由于PLC所具有的優(yōu)點(diǎn)很多，因此它必定會(huì)被更廣泛地應(yīng)用于各種高要求的領(lǐng)域。tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCU