對全自動(dòng)雙面鉆電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、前言電氣工程及其自動(dòng)化的觸角伸向各行各業(yè)，小到一個(gè)開關(guān)的設(shè)計(jì)，大到宇航飛機(jī)的研究，都有它的身影。本專業(yè)生能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)技術(shù)、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的工作，是寬口徑“復(fù)合型”高級工程技術(shù)人才。傳統(tǒng)的鉆床加工效率低，精度不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，使用繼電器和接觸器控制，電氣線路復(fù)雜，故障率高，操作人員的維修任務(wù)重，設(shè)備的使用率較低。用PLC 控制能克服上述缺點(diǎn)，有效提高設(shè)備的使用率。鉆擴(kuò)孔專用機(jī)床是典型的機(jī)、電 、液一體化設(shè)備，為使生產(chǎn)控制過程更平穩(wěn)可靠，向優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗要效益，采用PLC對其液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，是一理想的

2、方式。本文基于S7200PLC，介紹在全自動(dòng)雙面鉆擴(kuò)孔專用機(jī)床中通過PLC控制液壓系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對工件的加工。一、PLC向網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)發(fā)展。其中有兩個(gè)趨勢，一方面，PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外，還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交流，成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分。另一方面，現(xiàn)場總線技術(shù)得到廣泛的采用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設(shè)備，比如智能化儀表，傳感器，智能型電磁閥，智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線，同軸電纜，光纜）連接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息

3、，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的PLC遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴(kuò)容更方便，造價(jià)更低，性能價(jià)格比更好，也更具開放意義。二、PLC向高性能小型化發(fā)展。PLC的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的FX-ON系列PLC，最小的機(jī)種，體積僅為60×90×70mm2，相當(dāng)于一個(gè)繼電器，但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。PLC已不再是早期那種只能進(jìn)行開關(guān)量邏輯運(yùn)算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強(qiáng)的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，PID調(diào)節(jié)，溫度控制，精確定位，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)

4、，報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說，PLC系統(tǒng)與DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別已經(jīng)越來越小了。用PLC同樣可以為能夠更廣泛的適應(yīng)未來各種工業(yè)生產(chǎn)過程中控制場所的需要，PLC控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要部分其產(chǎn)品將會更加豐富，規(guī)格也會更加齊全，并將在人類電氣自動(dòng)化發(fā)展過程中發(fā)揮更加廣泛的作用。一、摘要隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，控制技術(shù)在其中起了無可替代的作用，它的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，它是一種集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的知識密集型技術(shù)，它是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率必不可少的物

5、質(zhì)手段。世界制造業(yè)由于數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，普通機(jī)械逐漸被高效率、高精度的數(shù)控設(shè)備所替代。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。在發(fā)達(dá)國家中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)普遍大量使用，而我國數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用及推廣同發(fā)達(dá)國家相比差距很大，因此，加快數(shù)控技術(shù)人員的培養(yǎng)步伐，培養(yǎng)符合現(xiàn)代化制造要求的各層次的數(shù)控人才已成為當(dāng)務(wù)之急。本文研究了雙面鉆機(jī)床電氣控制的全部過程，將利用電氣元件來實(shí)現(xiàn)對雙面鉆工作路徑的自動(dòng)與手動(dòng)控制，選用了繼電-接觸系統(tǒng)來完成這一控制目的，它的優(yōu)點(diǎn)是線路直觀，大部分電器均為常用電器，更換方便，價(jià)格較便宜，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)與論證結(jié)果證實(shí)所用電氣元件能準(zhǔn)確對雙面鉆機(jī)床進(jìn)行有效控制

6、，對機(jī)床控制的改進(jìn)有一定的參考價(jià)值。PLC 在全自動(dòng)雙面鉆擴(kuò)孔專用機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。根據(jù)全自動(dòng)雙面鉆、孔專用機(jī)床的控制特點(diǎn)，確定系統(tǒng)控制方案，選擇PLC，分配 PLC 輸 入/輸出端口，繪制出PLC 硬件接線圖，最后用順序功能圖編程語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：PLC；鉆、孔專用機(jī)床；順序功能圖；梯形圖;雙面鉆;電氣控制;自動(dòng)控制;液壓泵電動(dòng)機(jī)等.With the rapid development of world economy, control technology in which play an irreplaceable role, its application is not

7、 only to the traditional manufacturing industry has brought revolutionary changes, so that the manufacturing sector to become a symbol of industrialization, it is a collection of machine, electricity, liquid, light, computer, automatic control technology for the integration of knowledge intensive te

8、chnology, it is the manufacturing industry to realize modern, flexible, integrated production base, but also improve the quality of products, improve productivity essential material means. World manufacturing industry because of the extensive application of numerical control technology, general mach

9、inery gradually being highly efficient, high-precision CNC equipment replacement. CNC machine manufacturing industry in a wide range of applications, has become a powerful driving force for national economic development. In developed countries, CNC machine tools has been widely used, but our country

10、 numerical control technology application and promotion of great gap compared with developed countries, therefore, to speed up the training of technical personnel NC pace, education accords with the requirements of modern manufacturing various CNC talents has become a pressing matter of the moment.T

11、his paper studies the double sided drilling machine electrical control of the entire process, will use the electrical components to achieve the double sided drilling work path of automatic and manual control, selection of relay contact system to complete the control purpose, it has the advantage of

12、line directly, most appliances are all commonly used electrical appliances, convenient replacement, the price is cheaper, by repeated experiments and demonstration results confirm the electrical components can accurately on double-sided drilling machine for effective control of machine tool control

13、system improvement, has a certain reference value. PLC in automatic double-sided drilling reaming machine control system application. According to the automatic two-sided drill hole, special machine tool control characteristics, determine the system control scheme, selection of PLC, distribution of

14、PLC transmission in / output port, drawing PLC wiring diagram of the hardware, finally uses the sequential function chart programming language for system programming.Key words: PLC; drilling, hole machine; sequential function chart; ladder diagram; double sided drilling; electrical control; automati

15、c control; hydraulic pump motor.二.設(shè)備介紹及設(shè)計(jì)要求全自動(dòng)雙面鉆是對棒料兩面同時(shí)進(jìn)行鉆孔加工或擴(kuò)孔加工的專用機(jī)床。這種機(jī)床的自動(dòng)程度較高，能自動(dòng)上、下料，自動(dòng)進(jìn)、退刀，并且有可靠的危險(xiǎn)區(qū)保護(hù)裝置。其工作示意圖如下：雙面鉆是由液壓系統(tǒng)控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力頭的主軸由JQ2-Z1-4電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，各運(yùn)動(dòng)采用行程原則控制，動(dòng)力頭進(jìn)退及上、下料采用液壓傳動(dòng)，油泵電機(jī)為3kW。雙面鉆床有液壓控制系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力頭主軸采用1000kw電機(jī)，液壓系統(tǒng)是2000w電機(jī)，各運(yùn)動(dòng)采用行程的原則控制。設(shè)計(jì)要求：1.能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制循環(huán)加工。2主軸電動(dòng)機(jī)要求單向運(yùn)轉(zhuǎn)。3有工作狀態(tài)指示及照

16、明。4具有緊急停止和危險(xiǎn)區(qū)保護(hù)以及必要的電氣控制保護(hù)和連鎖。三. PLC介紹3.1 PLC編程簡介PLC = Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分PLC = Programmable Logic Controller，可編程控制器另外PLC還有以下幾個(gè)名稱：PLC = Power Line Communicatio

17、n，電力線通信，即我們俗稱的“電力線上網(wǎng)”。PLC = Public Limited Company，公共有限公司，股票上市公司。PLC = Power-line Carrier，輸電線載波，電力線載波，電源線車。PLC = Power Loading Control，動(dòng)力負(fù)載控制。PLC = Preparative Layer Chromatography，制備層色譜法。PLC = Programming Language Committee，程序設(shè)計(jì)語言委員會美。3.2 PLC的簡史及定義 用弱電信號控制強(qiáng)電信號。故障查找與排除非常困難、改造工期長、費(fèi)用高。GM首先提出【可編程序控制器】設(shè)

18、想編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；維護(hù)方便，采用插件；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；成本可與繼電器控制柜競爭；可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)；可直接使用115V交流輸入電壓；輸出采用115V交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等負(fù)載；通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便；能存儲程序，存儲器容量可以擴(kuò)展到4KB. 1969年DEC研制出世界上第一臺可編程序控制器從上述10項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器最基本的功能。將它們歸納一下，其核心為以下四點(diǎn)： (1) 用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤。 (2) 用程序代替硬件接線。 (3) 輸入/輸出電平可與外部裝置直接連接。 (4) 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。3.3 P

19、LC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，基本構(gòu)成為： a、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)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 b. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(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

20、掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(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。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 1、

21、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 e、功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等3.4 PLC的特點(diǎn)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾十萬個(gè)小時(shí) 。 硬件方面：I/O接口采用采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用

22、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。 軟件方面：采用掃描工作方式，減少了外界的干擾；設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測和判斷；當(dāng)由干擾引起故障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。目前，各種PLC都采用梯形圖語言為第一編程語言，是，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。 同時(shí)，PLC編程器的操作和

23、使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。 許多PLC還針對具體問題，設(shè)計(jì)了各種專用編程指令及編程方法，進(jìn)一步簡化了編程。 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。 PLC的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。 在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很小；而且

24、PLC具很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 無觸電免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 編程簡單，容易掌握 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 維修工作量小，維護(hù)方便 體積小，能耗低3.5 常用編程方法PLC的編程方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。邏輯設(shè)計(jì)是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過列寫輸入與輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。由于一般邏輯設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，而且周期較大，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。如

25、果控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，可以借助流程圖。所謂經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在一些典型應(yīng)用基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，選用一些基本環(huán)節(jié)，適當(dāng)組合、修改、完善，使其成為符合控制要求的程序。一般經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒有普通的規(guī)律可以遵循，只有在大量的程序設(shè)計(jì)中不斷地積累、豐富自己，并且逐漸形成自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格。一個(gè)程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以及所用的時(shí)間往往與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。所謂常用基本環(huán)節(jié)很多是借鑒繼電接觸器控制線路轉(zhuǎn)換而來的。它與繼電接觸器線路圖畫法十分相似，信號輸入、輸出方式及控制功能也大致相同。對于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的工程技術(shù)人員來講，掌握梯形圖語言設(shè)計(jì)無疑是十分方便和快捷的。3.6 PLC的工作原理雖

26、然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說明如下：一. 掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃

27、描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的

28、順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/

29、O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為PLC 之反應(yīng)時(shí)間，PLC 輸入訊號之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生

30、”。       PLC內(nèi)部運(yùn)作架構(gòu)3.7 PLC的應(yīng)用與發(fā)展前景 開關(guān)量邏輯控制自動(dòng)生產(chǎn)線、機(jī)床電氣控制、沖壓機(jī)械、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)、飛剪等控制 運(yùn)動(dòng)控制金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)器人、電梯等。 閉環(huán)過程控制溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)處理數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作。 通信聯(lián)網(wǎng)PLC與遠(yuǎn)程I/O、PLC之間、PL與其它智能控制器之間。 高性能、高速度、大容量發(fā)展l 多CPU結(jié)構(gòu)l 高性能、流水RISC結(jié)構(gòu)CPU(32位機(jī))l 增加智能控制功能l 支持組態(tài)設(shè)計(jì) 大力發(fā)展微型PLC,不斷增強(qiáng)微型PL

31、C的功能l 掌上PLCl 高性能l 支持多種編程方式 PLC編程語言標(biāo)準(zhǔn)化IEC1131-3 (IEC 1994年5月公布)l 順序功能圖（SFC）l 梯形圖l 功能塊圖l 指令表l 結(jié)構(gòu)文本 PLC與其它工業(yè)控制器產(chǎn)品相互融合 與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC 集散控制系統(tǒng)DCS 計(jì)算機(jī)數(shù)控CNC 大力開發(fā)智能I/O模塊模擬量I/O、高速計(jì)數(shù)輸入、中斷輸入、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、熱電偶輸入、條形碼閱讀器、多路BCD輸入/輸出、模糊控制器、PID回路控制、通信模塊 3.8 plc目前的主要品牌美國AB，ABB，松下，西門子，三菱，歐姆龍，臺達(dá)，富士，施耐德，信捷等。四.設(shè)計(jì)工作原理4.1 設(shè)計(jì)流程及原理全自動(dòng)雙面鉆工

32、作原理全自動(dòng)雙面鉆液壓系統(tǒng)圖具體工作流程（壓緊裝置和送料裝置未畫出）如圖所示， 共有六個(gè)行4.2 電氣原理圖的設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)1）由接觸器KM1,KM2,KM3，KM4分別控制液壓泵電動(dòng)機(jī)、冷氣泵電動(dòng)機(jī)、主電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)2）由熔斷器FU1,FU2,FU3,FU4實(shí)現(xiàn)短路保護(hù),由熱繼電器 FR1,FR2,FR3實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)；3）由隔離開關(guān)QF 作為電源控制；4）為保證準(zhǔn)確停位,并考慮前進(jìn)與后退運(yùn)動(dòng)均由同一型號的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),故停車時(shí)可采用一直流電源實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng),直流電源可采用低壓交流電源經(jīng)單相橋式整流得到，能耗制動(dòng)由接觸器KM4控制。 控制電源的設(shè)計(jì)控制電源采用110v交流電壓、照明燈采用24v電壓、

33、指示燈采用6v電壓，查簡明電工手冊，選用型號為110的變壓器 控制電路的設(shè)計(jì)（1）電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)： （電磁閥控制）（中間繼電器）YV1YV2YV3YV4YV5KA1KA2KA3定位(SB1)+-100夾緊（YJ1）+-110入位 (YJ2)-+-111工進(jìn)(SQ1SQ5)-+-011退位(SQ2SQ4)-+-+001復(fù)位(SQ3SQ6)-000退位：拖板左右兩邊的動(dòng)力頭對零件進(jìn)行兩端面銑削加工（工進(jìn)），當(dāng)動(dòng)力頭達(dá)到加工終點(diǎn)時(shí)，壓下限位開關(guān)SQ2/SQ4，其常開觸點(diǎn)SQ2/SQ4閉合，使YV5得電，系統(tǒng)進(jìn)入退位環(huán)節(jié)。復(fù)位：當(dāng)動(dòng)力頭退回原位時(shí)，壓下限位開關(guān)SQ3/SQ6，其常閉觸點(diǎn)SQ3/SQ

34、6斷開，則復(fù)位工序結(jié)束，同時(shí)夾緊工序也結(jié)束，指示燈HL2滅，夾具打開，取出零件。經(jīng)過上述六個(gè)步驟，機(jī)床的一次進(jìn)給循環(huán)即2）因設(shè)備調(diào)整需要，系統(tǒng)定位，夾緊，入位，工進(jìn)及退位/復(fù)位操作環(huán)節(jié)既可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)循環(huán)，又可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的控制，用SA2,SB2,SB3,SB4分別對其完成進(jìn)行手動(dòng)控制。3）由FU6對控制電路進(jìn)行短路保護(hù)。4) 控制線路邏輯表達(dá)式推理：Y=（開啟條件*限制條件+保持）*關(guān)閉條件由邏輯狀態(tài)表及分析結(jié)果可得： （3）局部照明與信號指示電路的設(shè)計(jì)在機(jī)床上設(shè)置電源接通指示燈HL2(綠色)，在電源開關(guān)QS接通后，HL2立即發(fā)光顯示，表示機(jī)床電氣線路已出入供電狀態(tài)；設(shè)置指示燈HL1（紅色），亮?xí)r

35、表示電動(dòng)機(jī)M1,M2已運(yùn)行。其中指示燈HL1由接觸器KM1的常開觸點(diǎn)控制通電顯示，如電氣原理圖所示。設(shè)置照明燈EL，供安全照明使用。(4)按設(shè)計(jì)要求檢查各動(dòng)作程序，各種保護(hù)，聯(lián)鎖等，便于繪制電氣控制原理圖。4.3 電氣元件型號的選擇（一）電源開關(guān)的選擇空氣開關(guān)主要起短路保護(hù)和過載保護(hù)兩個(gè)作用，并不用它直接啟停電動(dòng)機(jī)，可按電動(dòng)機(jī)額定電流來選。顯然，應(yīng)根據(jù)四臺電動(dòng)機(jī)來選。中小型機(jī)床常用組合開關(guān)，選用HZ10-25/3型，額定電流為25A，三極組合開關(guān)。（2）熱繼電器的選擇熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量，使檢測元件受熱彎曲而推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種繼電器。由于熱繼電器中發(fā)熱元件的發(fā)熱慣性，在電路中不能

36、做瞬時(shí)過載保護(hù)和短路保護(hù)。它主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相保護(hù)和三相電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其它電氣設(shè)備狀態(tài)的控制<1>一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)熱繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動(dòng)機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)該選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。 <2>、熱繼電器額定電流選擇。 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。 <3>、熱元件額定電流的選擇和整定。熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為其額定電流的6倍及啟動(dòng)時(shí)間不超過5S時(shí)，熱元件的整定電流

37、調(diào)節(jié)到等于電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間較長、拖動(dòng)沖擊性負(fù)載或不允許停車時(shí)，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的1.11.15倍。<4>如果啟動(dòng)，制動(dòng)，反轉(zhuǎn)頻繁將額定電流上升一級 由公式 得 I N主軸11.3A I N冷1.3A ， I N油11.3A 故選FR1、FR2選2個(gè)JR20107 參數(shù)為電流范圍7.829A（3）接觸器的選擇<1>交流接觸器的選用方法 接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進(jìn)行，除額定工作電壓應(yīng)與被控設(shè)備的額定電壓相同外，被控設(shè)備的負(fù)載功率、使用類別、操作頻率、工作壽命、安裝方式及尺寸以及經(jīng)濟(jì)性等是選擇的依據(jù)。 <2>選擇接

38、觸器時(shí)應(yīng)從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素： 1、控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器； 2、接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。 3、主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電流；還要注意的是接觸器主觸頭的額定工作電流是在規(guī)定的條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當(dāng)實(shí)際使用條件不同時(shí)，這個(gè)電流值也將隨之改變。 4、主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓。 5、吸引線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓85及以上時(shí)應(yīng)能可靠地吸合 交流接觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟： <3>選擇接觸器的類型 交流

39、接觸器按負(fù)荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC1 、AC2 、AC3和AC4 。一類交流接觸器對應(yīng)的控制對象是無感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止；三類交流接觸器的典型用途是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行中分?jǐn)?；四類交流接觸器用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。 <4>選擇接觸器的額定參數(shù) 根據(jù)被控對象和工作參數(shù)如電壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。 1）接觸器的線圈電壓，一般應(yīng)低一些為好，這樣對接觸器的絕緣要求可以降低，使用時(shí)也較安全。但為了方便和減少設(shè)備，常按實(shí)際電網(wǎng)電壓選取。 2）電動(dòng)機(jī)的

40、操作頻率不高，如壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負(fù)荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJl0、CJ20等。 3）對重任務(wù)型電機(jī)，如機(jī)床主電機(jī)、升降設(shè)備、絞盤、破碎機(jī)等，其平均操作頻率超過100次min，運(yùn)行于起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反向制動(dòng)、反接制動(dòng)等狀態(tài)，可選用CJl0Z、CJl2型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容使用。選用時(shí)，接觸器額定電流大于電機(jī)額定電流。 4）對特重任務(wù)電機(jī)，如印刷機(jī)、鏜床等，操作頻率很高，可達(dá)60012000次h，經(jīng)常運(yùn)行于起動(dòng)、反接制動(dòng)、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動(dòng)電流選用，接觸器型號選CJl0Z、CJl2等。 5）接觸器額定電流是指接觸器

41、在長期工作下的最大允許電流，持續(xù)時(shí)間8h，且安裝于敞開的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接觸器時(shí)，接觸器的額定電流按負(fù)荷額定電流的110%120%選取。對于長時(shí)間工作的電機(jī)，由于其氧化膜沒有機(jī)會得到清除，使接觸電阻增大，導(dǎo)致觸點(diǎn)發(fā)熱超過允許溫升。實(shí)際選用時(shí)，可將接觸器的額定電流減小30%使用故選KM1選2個(gè)CJ2025 參數(shù)為額定工作電壓380V 額定制動(dòng)功率為11KW 不間斷制下的額定工作電流32A KM2、KM3、KM4選3個(gè)CJ179 參數(shù)為額定工作電壓380V 主觸頭額定電流9A 輔助觸頭額定電流4A 吸引線圈電壓為110V 控制功率在4KW內(nèi)（4）繼電器的選擇<1>繼電器

42、的定義 繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。 從動(dòng)作的原理上有電子式、機(jī)械式等。電子式的是采用電容充放電再配合電子元件的原理來實(shí)現(xiàn)延時(shí)動(dòng)作。機(jī)械式的樣式較多，有利用氣囊、彈簧的氣囊式；鐘表擒縱裝置的；也有使用小型罩極同步電機(jī)帶動(dòng)凸輪的。 <2>時(shí)間繼電器的繼電特性當(dāng)線圈通電時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡皮膜隨之向下凹, 上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下

43、降。經(jīng)過一定時(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動(dòng)作，這段時(shí)間就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。 時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型。 空氣阻尼型時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大(有0.460s和0.4180s兩種) ，它結(jié)構(gòu)簡單,但準(zhǔn)確度較低。1)機(jī)械式。機(jī)械式主要是通過氣囊阻尼空氣來控制動(dòng)做。2）電子式。電子式就是通過脈沖來控制觸頭工作。它又分通電延時(shí)動(dòng)作和斷電延時(shí)動(dòng)作。通電延時(shí)動(dòng)作是指時(shí)間繼電器線圈開始通電就計(jì)時(shí)，到所設(shè)定的時(shí)間就觸頭動(dòng)作。反之就是斷電延時(shí)動(dòng)作原理。延時(shí)觸

44、頭又分延時(shí)斷開和延時(shí)閉合。延時(shí)斷開分常閉延時(shí)斷開和常開延時(shí)斷開。延時(shí)閉合也分常閉和常開。圖形符號中的圖弧開口方向就是延時(shí)后的動(dòng)作方向。 <3>電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開

45、、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。<4>繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) 1、額定工作電壓 是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 2、直流電阻 是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 3、吸合電流 是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 4、釋放電流 是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作

46、的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 5、觸點(diǎn)切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn). <5>繼電器的選用 1.先了解必要的條件 控制電路的電源電壓，能提供的最大電流； 被控制電路中的電壓和電流； 被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 2.查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。 3.注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品. （5）熔斷器的選擇（5）變壓器最大負(fù)載時(shí)是接觸器KM1、KM2、KM3和中間繼電器KA1、K