《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》項(xiàng)目一 常見(jiàn)繼電器控制電路的PLC改造-電路“翻譯”法

項(xiàng)目一常見(jiàn)繼電器控制電路的PLC改造——電路“翻譯”法

模塊1三相異步交流電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制模塊2三相異步交流電動(dòng)機(jī)的典型電路控制*模塊3T68鏜床的PLC改造小結(jié)習(xí)題與思考

學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠領(lǐng)會(huì)可編程序控制器的電路“翻譯”法設(shè)計(jì)思路，并以點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制電路的PLC改造為引子，以T68臥式鏜床控制電路的PLC改造為支點(diǎn)，熟練運(yùn)用PLC改造的方法，熟練掌握PLC的基本邏輯指令和一些具體的操作步驟與注意事項(xiàng)，形成一定的PLC改造實(shí)踐能力。

教學(xué)提示：本項(xiàng)目共分三個(gè)模塊，模塊與模塊之間既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，前為后用，逐步深入，從一些簡(jiǎn)單的典型控制電路入手，逐步過(guò)渡到T68臥式鏜床的控制電路，詳細(xì)介紹繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的PLC改造過(guò)程。模塊1三相異步交流電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制1.1.1點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制電路在生產(chǎn)實(shí)踐中，某些生產(chǎn)機(jī)械經(jīng)常要求既能實(shí)現(xiàn)正常啟動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)調(diào)整位置的點(diǎn)動(dòng)工作。圖1-1所示為幾種常用的繼電器-接觸器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制電路。圖1-1(a)為主電路。工作時(shí)，合上刀開(kāi)關(guān)QS，三相交流電經(jīng)過(guò)QS、熔斷器FU、接觸器KM主觸點(diǎn)、熱繼電器FR至三相交流電動(dòng)機(jī)。圖1-1(b)為最簡(jiǎn)單的點(diǎn)動(dòng)控制線路。啟動(dòng)按鈕SB沒(méi)有并聯(lián)接觸器KM的自鎖觸點(diǎn)，按下SB，KM線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。松開(kāi)SB，KM線圈又失電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。圖1-1(c)是帶手動(dòng)開(kāi)關(guān)SA的點(diǎn)動(dòng)控制線路。當(dāng)需要點(diǎn)動(dòng)控制時(shí)，把開(kāi)關(guān)SA斷開(kāi)，由按鈕SB2來(lái)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。當(dāng)需要連續(xù)運(yùn)行時(shí)，把開(kāi)關(guān)SA合上，將KM的自鎖觸點(diǎn)接入，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。圖1-1(d)中增加了一個(gè)復(fù)合按鈕SB3來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。需要點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3，其常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)自鎖電路，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通控制電路，接觸器KM線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，接通三相電源，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)松開(kāi)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3時(shí)，KM線圈失電，KM主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。若需要電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則由停止按鈕SB1及啟動(dòng)按鈕SB2控制，接觸器KM的輔助觸點(diǎn)起自鎖作用。圖1-1常用的點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制電路1.1.2用PLC實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制

【相關(guān)知識(shí)1】PLC輸入/輸出接口的原理介紹輸入/輸出接口是可編程序控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)連接的部分。輸入接口用來(lái)接收生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，輸出接口用來(lái)送出可編程序控制器運(yùn)算后得出的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。由于可編程序控制器在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作，因此對(duì)輸入/輸出接口有兩個(gè)主要要求：一是接口有良好的抗干擾能力，二是接口能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)的匹配要求。

Ⅰ．輸入接口可編程序控制器為不同的接口需求設(shè)計(jì)了不同的接口單元，主要有以下幾種。

1)數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸入接口數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸入接口的作用是把現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字(開(kāi)關(guān))量信號(hào)變成可編程序控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸入接口按可接入的外部信號(hào)電源的類型不同分為直流輸入接口單元、交流輸入接口單元和交直流輸入接口單元，如圖1-2～圖1-4所示。從圖1-2～圖1-4中可以看出，數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸入接口單元中都有濾波電路及耦合隔離電路。濾波有抗干擾的作用，耦合有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的作用。在一般整體式可編程序控制器中，輸入接口單元使用PLC本機(jī)的直流電源供電，不需要外接電源，如圖1-2所示。在模塊式可編程序控制器中，數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸入接口單元的電源部分都畫(huà)在了輸入口(虛線框外)，如圖1-3和圖1-4所示。圖1-2直流輸入接口單元電路圖1-3交流輸入/接口單元電路圖1-4交直流輸入接口單元電路

2)模擬量輸入接口模擬量輸入接口的作用是把現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合可編程序控制器內(nèi)部處理的由若干位二進(jìn)制數(shù)字表示的信號(hào)。模擬量輸入接口接收標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，無(wú)論是電壓信號(hào)還是電流信號(hào)均可。這里標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通用交互用電壓電流信號(hào)值，如4～20?mA的直流電流信號(hào)、1～10?V的直流電壓信號(hào)等。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中模擬量信號(hào)的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的，在送入模擬量接口時(shí)一般都需經(jīng)變送處理才能使用。圖1-5是模擬量輸入接口的內(nèi)部電路框圖。輸入的模擬量信號(hào)一般經(jīng)運(yùn)算放大器放大并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電耦合后為可編程序控制器提供一定位數(shù)的數(shù)字量信號(hào)。圖1-5模擬量輸入接口的內(nèi)部電路框圖

Ⅱ．輸出接口

1)數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸出接口數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸出接口的作用是把可編程序控制器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的數(shù)字(開(kāi)關(guān))量信號(hào)。數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸出接口按可編程序控制器內(nèi)使用的器件可分為繼電器輸出型、晶體管輸出型及可控硅輸出型。內(nèi)部參考電路圖如圖1-6所示。從圖1-6中可以看出，圖(a)為繼電器輸出型，圖(b)為晶體管輸出型，圖(c)為可控硅輸出型。各類輸出接口中也都具有隔離耦合電路。這里特別要指出的是，輸出接口本身都不帶電源，而且在考慮外驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，還需考慮到輸出設(shè)備器件的類型。繼電器式的輸出接口可用于交流及直流兩種驅(qū)動(dòng)電源，但接通斷開(kāi)的頻率低；晶體管式的輸出接口有較高的接通斷開(kāi)頻率，但只適用于直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合；可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。

2)模擬量輸出接口模擬量輸出接口的作用是將可編程序控制器運(yùn)算處理后的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的模擬量信號(hào)輸出，以滿足生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制信號(hào)的需求。模擬量輸出接口一般由光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換和信號(hào)驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)組成。其原理框圖見(jiàn)圖1-7。模擬量輸入/輸出接口一般安裝在專門(mén)的模擬量工作單元上。圖1-6數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸出接口的內(nèi)部參考電路圖圖1-7模擬量輸出接口的原理框圖

Ⅲ．智能輸入/輸出接口

為了適應(yīng)較復(fù)雜的控制工作的需要，可編程序控制器還有一些智能控制單元，如PID工作單元、高速計(jì)數(shù)器工作單元、溫度控制單元等。這類單元大多是獨(dú)立的工作單元。它們和普通輸入/輸出接口的區(qū)別在于其一般帶有單獨(dú)的CPU，有專門(mén)的處理能力。在具體的工作中，每個(gè)掃描周期智能單元和主機(jī)的CPU交換一次信息，共同完成控制任務(wù)。從近期的發(fā)展來(lái)看，不少新型的可編程序控制器本身也帶有PID功能及高速計(jì)數(shù)器接口，但它們的功能一般比專用智能輸入/輸出單元的功能稍弱。

【相關(guān)知識(shí)2】可編程序控制器中的軟繼電器可編程序控制器用于工業(yè)控制，其實(shí)質(zhì)是用程序表達(dá)控制過(guò)程中事物間的邏輯或控制關(guān)系。就程序而言，這種關(guān)系必須借助機(jī)內(nèi)器件來(lái)表達(dá)，這就要求在可編程序控制器內(nèi)部設(shè)置具有各種各樣的功能、能方便地代表控制過(guò)程中各種事物的元器件，這就是編程組件?？删幊绦蚩刂破鞯木幊探M件從物理實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō)是電子電路及存儲(chǔ)器。具有不同使用目的的組件電路有所不同?？紤]工程技術(shù)人員的習(xí)慣，用繼電器電路中類似的名稱命名，稱為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助(中間)繼電器、定時(shí)器、計(jì)時(shí)器等。為了區(qū)別其物理屬性，稱它們?yōu)椤败浝^電器”。從編程的角度出發(fā)，我們可以不管這些器件的物理實(shí)現(xiàn)，只注重它們的功能，像在繼電器控制電路中使用繼電器一樣。這些編程用的繼電器，其工作線圈沒(méi)有工作電壓等級(jí)、功耗大小和電磁慣性等問(wèn)題；觸點(diǎn)沒(méi)有數(shù)量限制、機(jī)械磨損和電蝕等問(wèn)題。在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無(wú)記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。在可編程序控制器中，這種“編程組件”的數(shù)量是巨大的。為了區(qū)分它們的功能，也為了不重復(fù)選用，我們給組件編上號(hào)碼，這些號(hào)碼也就是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元的地址。

FX2N系列PLC具有數(shù)十種編程組件，一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時(shí)器，C代表計(jì)數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)?。?-1中列出了輸入繼電器及輸出繼電器組件的編號(hào)。FX2N系列PLC編程組件的編號(hào)分為兩個(gè)部分：第一部分是代表功能的字母，如輸入繼電器用“X”表示，輸出繼電器用“Y”表示；第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號(hào)。從組件的最大序號(hào)我們可以了解可編程序控制器可能具有的某類器件的最大數(shù)量。例如，表1-1中輸入繼電器的編號(hào)范圍為X0～X177，為八進(jìn)制編號(hào)，我們可計(jì)算出FX2N系列PLC可能接入的最大輸入信號(hào)數(shù)為128點(diǎn)。這里標(biāo)示的是CPU所能接入的最大輸入信號(hào)的數(shù)量，而不是一臺(tái)具體的基本單元或擴(kuò)展單元所安裝的輸入口的數(shù)量。表1-1輸入繼電器及輸出繼電器組件的性能指標(biāo)可編程序控制器的基本邏輯控制功能演變于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，而控制功能的實(shí)現(xiàn)是由應(yīng)用程序來(lái)完成的，應(yīng)用程序則是由使用者根據(jù)可編程序控制器生產(chǎn)廠家所提供的編程語(yǔ)言并結(jié)合所要實(shí)現(xiàn)的控制任務(wù)而形成的。梯形圖便是諸多編程語(yǔ)言中最常用的一種類型，它是以圖形符號(hào)及圖形符號(hào)在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語(yǔ)言，是從繼電器電路圖演變而來(lái)的。兩者部分符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1-2所示。表1-2符?號(hào)?對(duì)?照?表下面詳細(xì)介紹三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。

Ⅰ.輸入繼電器(X)

PLC的輸入端子是從外部開(kāi)關(guān)接收信號(hào)的窗口，PLC內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致(按八進(jìn)制輸入)，線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開(kāi)/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于10?ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為X000～X007、X010～X017、X020～X027等。它們一般位于機(jī)器的上端。

Ⅱ．輸出繼電器(Y)

PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000～Y007、Y010～Y017、Y020～Y027等。它們一般位于機(jī)器的下端。

Ⅲ．輔助繼電器(M)圖1-8輔助繼電器指令應(yīng)用

PLC內(nèi)有很多輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器也稱中間繼電器，它與外界沒(méi)有任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制(無(wú)數(shù)次)。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過(guò)輸出繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1-8中的M30，它只起到一個(gè)自鎖的功能。在FX2N中通常采用M0～M499，共500點(diǎn)輔助繼電器，其地址號(hào)按十進(jìn)制編號(hào)。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。圖1-8輔助繼電器指令應(yīng)用

Ⅳ．定時(shí)器(T)

PLC內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有1?ms、10?ms、100?ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，當(dāng)備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。定時(shí)器通道范圍如下：

100?ms定時(shí)器T0～T199，共200點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～3276.7?s；

10?ms定時(shí)器T200～T245，共46點(diǎn)，設(shè)定值：0.01～327.67?s；

1?ms積算定時(shí)器T245～T249，共5點(diǎn)，設(shè)定值：0.001～32.767?s；

100?ms積算定時(shí)器T250～T255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～3276.7?s；定時(shí)器指令符號(hào)及應(yīng)用如圖1-9所示。圖1-9定時(shí)器指令符號(hào)及應(yīng)用當(dāng)定時(shí)器線圈T200的驅(qū)動(dòng)輸入X000接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時(shí)，定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的1.23?s(10ms?×?123=1.23?s)時(shí)才動(dòng)作。當(dāng)T200觸點(diǎn)吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入X000斷開(kāi)或發(fā)生停電時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入，它與常規(guī)定時(shí)器一樣，線圈通電時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)；斷電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)為設(shè)定值寄存器，另一個(gè)是現(xiàn)時(shí)值寄存器。編程時(shí)，由用戶設(shè)定累積值。圖1-10積算定時(shí)器的符號(hào)接線如果是積算定時(shí)器，則其符號(hào)接線如圖1-10所示。圖1-10積算定時(shí)器的符號(hào)接線定時(shí)器線圈T250的驅(qū)動(dòng)輸入X000接通時(shí)，T250的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)100ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)。當(dāng)該值與設(shè)定值K345相等時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。在計(jì)數(shù)過(guò)程中，即使輸入X000在接通或復(fù)位時(shí)，計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行，其累積時(shí)間為34.5?s(100?ms?×?345?=?34.5?s)時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)復(fù)位輸入X002接通時(shí)，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。

Ⅴ．計(jì)數(shù)器(C)

FX2N中的16位遞增計(jì)數(shù)器是16位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它是在計(jì)數(shù)信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)的。它有兩個(gè)輸入：一個(gè)用于復(fù)位，另一個(gè)用于計(jì)數(shù)。每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來(lái)的數(shù)值減1，當(dāng)現(xiàn)時(shí)值減到零時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)觸點(diǎn)閉合。直到復(fù)位控制信號(hào)的上升沿輸入時(shí)，觸點(diǎn)才斷開(kāi)，設(shè)定值又寫(xiě)入，再次進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。設(shè)定值K0與K1含義相同，即在第一次計(jì)數(shù)時(shí)，其輸出觸點(diǎn)就動(dòng)作。通用計(jì)數(shù)器的通道號(hào)：C0～C99，共100點(diǎn)。保持用計(jì)數(shù)器的通道號(hào)：C100～C199，共100點(diǎn)。通用與掉電保持用的計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù)分配可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。如圖1-11所示，由計(jì)數(shù)輸入X011每次驅(qū)動(dòng)C0線圈時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1。當(dāng)?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時(shí)，計(jì)數(shù)器C0的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。之后即使計(jì)數(shù)器輸入X011再動(dòng)作，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值也保持不變。圖1-11計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用當(dāng)復(fù)位輸入X010接通(ON)時(shí)，執(zhí)行RST指令，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出接點(diǎn)也復(fù)位。應(yīng)注意的是，計(jì)數(shù)器C100～C199即使發(fā)生停電，當(dāng)前值與輸出觸點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。

Ⅵ．?dāng)?shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是計(jì)算機(jī)必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。FX2N中每一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都是16?bit(最高位為正、負(fù)符號(hào)位)，也可用兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來(lái)存儲(chǔ)32?bit數(shù)據(jù)(最高位為正、負(fù)符號(hào)位)。?通用數(shù)據(jù)寄存器D通道分配D0～D199，共200點(diǎn)。只要不寫(xiě)入其他數(shù)據(jù)，已寫(xiě)入的數(shù)據(jù)就不會(huì)變化。但是，由RUN→STOP時(shí)，全部數(shù)據(jù)均清零(若特殊輔助繼電器M8033已被驅(qū)動(dòng)，則數(shù)據(jù)不被清零)。停電保持用寄存器通道分配D200～D511，共312點(diǎn)，或D200～D999，共800點(diǎn)(由機(jī)器的具體型號(hào)而定)。除非改寫(xiě)，否則原有數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，不論電源接通與否，PLC運(yùn)行與否，其內(nèi)容也不變化。然而在兩臺(tái)PLC作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信時(shí)，D490～D509被用作通信操作。文件寄存器通道分配D1000～D2999，共2000點(diǎn)。文件寄存器是在用戶程序存儲(chǔ)器(RAM、EPROM、EEPROM)內(nèi)的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，以500點(diǎn)為一個(gè)單位，最多可在參數(shù)設(shè)置時(shí)到2000點(diǎn)。用外部設(shè)備口進(jìn)行寫(xiě)入操作。在PLC運(yùn)行時(shí)，可用BMOV指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器，但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫(xiě)入文件寄存器。用BMOV將數(shù)據(jù)寫(xiě)入RAM后，再?gòu)腞AM中讀出。將數(shù)據(jù)寫(xiě)入EEPROM時(shí)，需要花費(fèi)一定的時(shí)間，這點(diǎn)請(qǐng)務(wù)必注意。另外，還有RAM文件寄存器通道分配D6000～D7999，共2000點(diǎn)。

Ⅶ．特殊用寄存器特殊用寄存器通道分配D8000～D8255，共256點(diǎn)。其作用是寫(xiě)入特定目的數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在電源接通時(shí)，寫(xiě)入初始化值(一般先清零，然后由系統(tǒng)ROM來(lái)寫(xiě)入)。下面以圖1-12(a)為例，用PLC實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行的控制。從圖中可以看出，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行控制所需的器件有：?jiǎn)?dòng)按鈕SB2、停止按鈕SB1、交流接觸器KM、熱繼電器FR等。明確這些器件哪些用來(lái)提供電路輸入信號(hào)，哪些用來(lái)提供給執(zhí)行元件相關(guān)信號(hào)成為實(shí)現(xiàn)PLC控制的第一步工作，我們稱之為PLC的輸入/輸出端子(I/O)分配，I/O分配后根據(jù)I/O分配表畫(huà)出PLC的硬件接線圖，最后根據(jù)控制電路畫(huà)出PLC的梯形圖，編寫(xiě)出PLC的指令表。習(xí)慣上把I/O分配表、硬件接線圖、梯形圖、指令表簡(jiǎn)稱為“兩表兩圖”。下面我們按照以上步驟逐一展開(kāi)。圖1-12用PLC實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行控制的接線圖1．PLC硬件的實(shí)現(xiàn)

1)?PLC的I/O分配表將圖1-12(a)中的停止按鈕SB1、啟動(dòng)按鈕SB2、熱繼電器FR作為輸入控制，分別接到圖1-12(b)中PLC的輸入接口X000、X001、X002端，將交流接觸器KM接到PLC的輸出接口Y000端。PLC的輸入/輸出接口地址分配如表1-3所示。表1-3PLC的輸入/輸出接口地址分配

2)?PLC的接線圖用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行控制電路的硬件接線圖如圖1-12(b)所示，它在圖1-12(a)的基礎(chǔ)上加入可編程序控制器，并對(duì)原電路作了一定的改動(dòng)。其中，停止按鈕SB1接于PLC的輸入接口X000端，啟動(dòng)按鈕SB2接于PLC的輸入接口X001端，熱繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)FR接于輸入接口X002端，交流接觸器KM線圈接于PLC的輸出接口Y000端。其接線方式與PLC的輸入/輸出地址分配表是一致的，其實(shí)質(zhì)是為程序安排控制系統(tǒng)中的機(jī)內(nèi)元件。至于圖1-12(a)控制電路中FR的常閉觸點(diǎn)，在PLC的接線圖畫(huà)作常開(kāi)觸點(diǎn)的原因，我們將在項(xiàng)目二中闡述。

2．PLC的軟件設(shè)計(jì)

【相關(guān)知識(shí)3】PLC的梯形圖和相關(guān)指令介紹

FX2N系列可編程序控制器共有20條基本指令，供設(shè)計(jì)者編制語(yǔ)句表時(shí)使用，它與梯形圖有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

Ⅰ．邏輯取及輸出線圈(LD、LDI、OUT)

LD、LDI、OUT指令的功能、電路表示、操作元件、所占的程序步如表1-4所示。這里的一個(gè)程序步即是一個(gè)字。

LD指令是從母線取用常開(kāi)觸點(diǎn)的指令，LDI是從母線上取用常閉觸點(diǎn)的指令，它們還可以與后面介紹的ANB、ORB指令配合用于分支回路的開(kāi)頭；OUT指令是對(duì)輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的指令，但不能用于輸入繼電器。LD、LDI指令只能連續(xù)使用8次。表1-4邏輯取及輸出線圈

Ⅱ．觸點(diǎn)串聯(lián)(AND、ANI)

AND、ANI指令的功能、電路表示、操作元件、程序步如表1-5所示。

AND、ANI指令為單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)連接指令，AND用于常開(kāi)觸點(diǎn)，ANI用于常閉觸點(diǎn)，串聯(lián)接點(diǎn)的數(shù)量無(wú)限制。圖1-13是使用AND、ANI指令的實(shí)例。圖中OUT指令后，通過(guò)觸點(diǎn)對(duì)其他線圈使用OUT指令(如圖中的OUTY004)，稱之為縱接輸出或連續(xù)輸出。在圖1-13中，驅(qū)動(dòng)M101之后可通過(guò)觸點(diǎn)T1驅(qū)動(dòng)Y004。但是，若驅(qū)動(dòng)順序換成圖1-14所示的形式，則不能在OUTY004指令后連續(xù)跟著輸出OUTY004，正確的指令編程方式應(yīng)該使用后面介紹的MPS、MPP指令，在這里暫不作敘述。表1-5觸點(diǎn)串聯(lián)圖1-13AND、ANI指令的應(yīng)用圖1-14不能使用連續(xù)輸出的例子

Ⅲ．觸點(diǎn)并聯(lián)(OR、ORI)

OR、ORI指令的功能、操作元件等如表1-6所示。

OR、ORI指令為單個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。OR為常開(kāi)觸點(diǎn)的并聯(lián)，ORI為常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)。要將兩個(gè)以上觸點(diǎn)的串聯(lián)回路和其他回路并聯(lián)，可采用下面介紹的ORB指令。

OR、ORI指令緊接在LD、LDI指令后使用，即對(duì)LD、LDI指令規(guī)定的觸點(diǎn)再并聯(lián)一個(gè)觸點(diǎn)，并聯(lián)的次數(shù)無(wú)限制。OR、ORI指令的使用如圖1-15所示。表1-6觸點(diǎn)并聯(lián)圖1-15OR、ORI指令的使用

Ⅳ．串聯(lián)電路塊的并聯(lián)(ORB)

ORB指令的功能、電路表示等如表1-7所示。

ORB指令是不帶操作元件的指令。兩個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路為串聯(lián)電路塊。將串聯(lián)電路塊并聯(lián)使用時(shí)，用LD、LDI指令表示分支開(kāi)始，用ORB指令表示分支結(jié)束。圖1-16給出了ORB指令的使用情況。若有多條并聯(lián)電路，則在每個(gè)電路塊后使用ORB指令，對(duì)并聯(lián)電路數(shù)沒(méi)有限制，但考慮到LD、LDI指令只能連續(xù)使用8次，故ORB指令的使用次數(shù)也應(yīng)限制為8次。表1-7串聯(lián)電路塊的并聯(lián)圖1-16ORB指令的使用

Ⅴ．并聯(lián)電路塊的串聯(lián)(ANB)

ANB指令的功能、電路表示等如表1-8所示。

ANB指令是不帶操作元件編號(hào)的指令。兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián)電路塊。當(dāng)分支電路并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)，使用ANB指令，即分支起點(diǎn)用LD、LDI指令，并聯(lián)電路塊結(jié)束后使用ANB指令，表示與前面的電路串聯(lián)。ANB指令原則上可以無(wú)限制使用，但受LD、LDI指令只能連續(xù)使用8次的影響，ANB指令的使用次數(shù)也應(yīng)限制為8次。圖1-17為ANB指令使用的梯形圖實(shí)例。表1-8并聯(lián)電路塊的串聯(lián)圖1-17ANB指令的使用

Ⅵ．程序結(jié)束(END)

END指令的功能、電路表示如表1-9所示。

END為程序結(jié)束指令?？删幊绦蚩刂破靼凑蛰斎胩幚?、程序執(zhí)行、輸出處理循環(huán)工作，若在程序中不寫(xiě)入END指令，則可編程序控制器從用戶程序的第一步掃描到程序存儲(chǔ)器的最后一步。若在程序中寫(xiě)入END指令，則END以后的程序步不再掃描，而是直接進(jìn)行輸出處理。也就是說(shuō)，使用END指令可以縮短掃描周期。END指令的另一個(gè)用處是分段程序調(diào)試。調(diào)試時(shí)，可將程序分段后插入END指令，從而依次對(duì)各程序段的運(yùn)算進(jìn)行檢查。而后，在確認(rèn)前面電路塊動(dòng)作正確無(wú)誤后依次刪除END指令。表1-9程序結(jié)束指令

1)繪制梯形圖本項(xiàng)目的主要任務(wù)是把繼電器-接觸器控制電路“翻譯”成梯形圖，這是電路改造過(guò)程中最為關(guān)鍵的一步。根據(jù)控制電路、PLC的輸入/輸出端口地址分配表和接線圖，把控制電路“翻譯”成PLC梯形圖的過(guò)程如圖1-18所示。對(duì)照?qǐng)D1-18中的(a)、(c)兩圖，除了圖形符號(hào)不同外，結(jié)構(gòu)形式是一模一樣的，其一一對(duì)應(yīng)關(guān)系在圖1-18(c)中已經(jīng)反映出來(lái)。正因?yàn)檫@樣一個(gè)原因，我們就把繼電器-接觸器控制電路“翻譯”成梯形圖的方法稱為電路“翻譯”法。圖1-18控制電路“翻譯”成梯形圖結(jié)合PLC的輸入/輸出接線圖，分析梯形圖的工作過(guò)程如下：按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，輸入繼電器X001的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y000接通，并通過(guò)輸出繼電器Y000常開(kāi)觸點(diǎn)自鎖，接觸器KM得電吸合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。此時(shí)，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)未過(guò)熱，所以熱繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)不閉合，輸入繼電器X002不接通，其常閉觸點(diǎn)保持閉合狀態(tài)。若要使電動(dòng)機(jī)停止工作，按下SB1按鈕(或FR過(guò)載保護(hù)動(dòng)作)，輸入繼電器觸點(diǎn)X002或X000斷開(kāi)，不論電動(dòng)機(jī)是在啟動(dòng)或運(yùn)行情況下都可使主控接點(diǎn)Y000斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。注意，在PLC接線圖中使用的熱繼電器的觸點(diǎn)為常開(kāi)觸點(diǎn)，與繼電器-接觸器控制線路中的接法不同。請(qǐng)思考，如果在PLC接線圖中使用常閉觸點(diǎn)，則梯形圖應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？圖1-18(c)又稱為啟-保-停電路。這個(gè)名稱主要來(lái)源于圖中的自鎖觸點(diǎn)Y000。并聯(lián)在X001常開(kāi)觸點(diǎn)上的Y000常開(kāi)觸點(diǎn)的作用是當(dāng)按鈕SB2松開(kāi)，輸入繼電器X001斷開(kāi)時(shí)，線圈Y000仍然能保持接通狀態(tài)。工程中把這個(gè)觸點(diǎn)叫做“自保持觸點(diǎn)”。啟-保-停電路是梯形圖中最典型的單元，它包含了梯形圖程序的全部要素，它們是：

(1)事件：每一個(gè)梯形圖支路都針對(duì)一個(gè)事件。事件用輸出線圈(或功能框)表示，本例中為Y000。

(2)事件發(fā)生的條件：梯形圖支路中除了線圈外還有觸點(diǎn)的組合，使線圈置1的條件即是事件發(fā)生的條件，本例中為啟動(dòng)按鈕X001置1。

(3)事件得以延續(xù)的條件：觸點(diǎn)組合中使線圈置1得以持久的條件，本例中為與X001并聯(lián)的Y000的自保持觸點(diǎn)。

(4)使事件終止的條件：觸點(diǎn)組合中使線圈置1中斷的條件，本例中為X000或X002的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

2)編寫(xiě)指令表根據(jù)圖1-18(c)所示梯形圖編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的指令表，如圖1-19所示。圖1-19指令表同樣，我們可以對(duì)圖1-1的另外兩個(gè)控制電路進(jìn)行PLC改造，設(shè)計(jì)出異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行的梯形圖，如圖1-20(a)所示。其工作過(guò)程分析如下：當(dāng)按下SB1時(shí)，輸入繼電器X000得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)未過(guò)熱，所以熱繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)不閉合，輸入繼電器X002不接通，其常閉觸點(diǎn)保持原態(tài)，輸出繼電器Y000接通，接觸器KM得電，其主觸點(diǎn)接通電動(dòng)機(jī)的電源，則電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)松開(kāi)按鈕SB1時(shí)，X000失電，其觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y000失電，接觸器KM斷電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)之一是在不改變硬件接線的情況下，通過(guò)變更軟件設(shè)計(jì)，可完成不同的控制任務(wù)。圖1-20(b)為圖1-1(c)所示的帶手動(dòng)開(kāi)關(guān)的點(diǎn)動(dòng)控制電路的梯形圖，其工作過(guò)程分析如下：點(diǎn)動(dòng)工作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB2，X000接通，Y000置1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，需要停車時(shí)，松開(kāi)SB2按鈕即可；需要連續(xù)工作時(shí)，首先讓開(kāi)關(guān)SA1閉合，X003接通，然后按下啟動(dòng)按鈕SB2，X000接通，Y000置1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí)Y000自鎖觸點(diǎn)閉合，形成自鎖回路，保證松開(kāi)SB2按鈕后電動(dòng)機(jī)仍正常運(yùn)行，需要停車時(shí)，按下停止按鈕SB1，串聯(lián)于Y000線圈回路中的X001的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y000置0，電機(jī)失電停車。圖1-20電動(dòng)機(jī)控制梯形圖模塊2三相異步交流電動(dòng)機(jī)的典型電路控制1.2.1繼電接觸式三相異步交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路控制

1．繼電接觸式三相異步交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路分析圖1-21為三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。圖1-21(a)為三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的主電路。圖1-21(b)是將兩個(gè)單向旋轉(zhuǎn)控制電路組合起來(lái)，主電路由正、反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2的主觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)三相電源任意兩相的換相，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，KM1線圈通電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3，KM2線圈通電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)。此線路的缺點(diǎn)是：若按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正轉(zhuǎn)運(yùn)行后，又按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3，則由于正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2線圈均通電吸合，其主觸頭均閉合，于是發(fā)生電源兩相短路，致使熔斷器FU1熔體熔斷，電動(dòng)機(jī)無(wú)法工作。因此，該線路在任何時(shí)候只能允許一個(gè)接觸器通電工作。為此，通常在控制電路中將KM1、KM2正反轉(zhuǎn)接觸器常閉輔助觸頭串接在對(duì)方線圈電路中，形成相互制約的控制，這種互相制約的控制關(guān)系稱為互鎖，這兩對(duì)起互鎖作用的常閉觸頭稱為互鎖觸頭。圖1-21三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路圖1-21(c)就是接觸器互鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。它利用正反轉(zhuǎn)接觸器常閉觸頭進(jìn)行互鎖，這種互鎖稱為電氣互鎖。這種電路的缺點(diǎn)是：要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)，或由反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)，都必須先按下停止按鈕，然后才可進(jìn)行反向啟動(dòng)。圖1-21(d)是在圖1-21(c)的基礎(chǔ)上又增加了一對(duì)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕的常閉輔助觸頭串接在對(duì)方接觸器線圈電路中，這種互鎖稱為按鈕互鎖，又稱機(jī)械互鎖。所以，圖1-21(d)是具有雙重互鎖的控制電路。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：可以實(shí)現(xiàn)不按停止按鈕，就能正轉(zhuǎn)直接變反轉(zhuǎn)，或反轉(zhuǎn)直接變正轉(zhuǎn)。

2．用PLC控制的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路

1)?PLC硬件的實(shí)現(xiàn)

(1)?PLC的I/O分配表。下面首先對(duì)圖1-21(c)所示的電氣互鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路進(jìn)行分析，停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)按鈕SB2、反轉(zhuǎn)按鈕SB3、熱繼電器FR作為輸入控制，分別接到PLC的輸入接口X000、X001、X002、X003端，正反轉(zhuǎn)交流接觸器KM1、KM2接到PLC的輸出接口Y000和Y001端。PLC的輸入/輸出接口地址分配如表1-10所示。

(2)?PLC的電氣接線圖。按照?qǐng)D1-21(c)完成PLC的接線，如圖1-22所示。輸入端的電源利用PLC提供的內(nèi)部直流電源，也可以根據(jù)功率單獨(dú)提供電源。表1-10PLC的輸入/輸出接口地址分配表圖1-22PLC接線圖

2)?PLC的軟件設(shè)計(jì)

【相關(guān)知識(shí)4】PLC的相關(guān)指令介紹

Ⅰ．SET、RST指令

1)指令的使用方法

SET、RST指令的符號(hào)、功能與操作元件等如表1-11所示。

SET：置位指令，使操作保持ON的指令。

RST：復(fù)位指令，使操作保持OFF的指令。

SET指令用于Y、M和S；RST指令可以用于復(fù)位Y、M、S、T、C，或?qū)⒆衷﨑、V和Z清零。表1-11SET、RST指令的符號(hào)、功能與操作元件

2)指令說(shuō)明

(1)對(duì)同一編程元件，可以多次使用SET和RST指令，最后一次執(zhí)行SET、RST指令的功能與數(shù)字電路中R-S觸發(fā)器的功能相似，SET與RST指令之間可以插入別的指令。如果它們之間沒(méi)有別的指令，則后一條指令有效。

(2)在任何情況下，RST指令都優(yōu)先執(zhí)行。計(jì)數(shù)器處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，輸入的計(jì)數(shù)脈沖不起作用。如果不希望計(jì)數(shù)器和積算定時(shí)器具有斷電保持功能，則可以在用戶程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)用初始化脈沖M8002將它們復(fù)位。

3)指令仿真及物理意義

【例】SET/RST指令的應(yīng)用舉例如圖1-23所示。圖1-23SET和RST指令的應(yīng)用——梯形圖、指令表和時(shí)序圖該例中X000一接通，Y000被驅(qū)動(dòng)，保持接通狀態(tài)，此時(shí)再斷開(kāi)X000，Y000還保持接通，即X000的開(kāi)或關(guān)(ON/OFF)與Y000無(wú)關(guān)；X001一接通，Y000還是不被驅(qū)動(dòng)，此時(shí)X001的開(kāi)或關(guān)(ON/OFF)與Y000無(wú)關(guān)。M與Y相同，同一軟元件可多次使用SET、RST指令，以最后一次為有效。RST指令可以使數(shù)據(jù)寄存器D、變址寄存器V和Z的內(nèi)容清零。如果圖1-23中X000的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，Y000變?yōu)镺N并保持該狀態(tài)，則即使X000的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，它也仍然保持ON狀態(tài)；若X001的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y000變?yōu)镺FF并保持該狀態(tài)，則即使X001的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，它也仍然保持OFF狀態(tài)(見(jiàn)圖1-23中的時(shí)序波形圖)。

Ⅱ．PLS、PLF指令

1)指令使用方法

PLS、PLF指令的符號(hào)與功能如表1-12所示。

2)指令說(shuō)明

(1)使用PLS指令，輸入脈沖前沿使指定繼電器Y、M接通一個(gè)掃描周期后復(fù)位。

(2)使用PLF指令，輸入脈沖后沿使指定繼電器Y、M接通一個(gè)掃描周期后復(fù)位。

(3)特殊繼電器不能用作PLS或PLF的操作元件。

(4)在驅(qū)動(dòng)輸入接通時(shí)，PLC由運(yùn)行→停機(jī)→運(yùn)行，此時(shí)PLSM0動(dòng)作，但PLSM600不動(dòng)作。這是因?yàn)镸600是保持繼電器，即使在斷電停機(jī)時(shí)其動(dòng)作也能保持。

3)指令仿真及物理意義

【例】說(shuō)明PLS與PLF指令的使用(見(jiàn)圖1-24)。表1-12PLS、PLF指令的符號(hào)與功能圖1-24使用PLS和PLF指令的梯形圖、指令表和時(shí)序圖

Ⅲ．檢測(cè)上升沿和下降沿的觸點(diǎn)指令

1)指令使用方法

LDP、LDF指令的符號(hào)、功能與操作元件等如表1-13所示。

LDP是用來(lái)檢測(cè)上升沿的觸點(diǎn)指令，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)僅在指定位元件波形的上升沿(由OFF變?yōu)镺N)時(shí)接通一個(gè)掃描周期。

LDF是用來(lái)檢測(cè)下降沿的觸點(diǎn)指令，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)僅在指定位元件波形的下降沿(由ON變?yōu)镺FF)時(shí)接通一個(gè)掃描周期。

2)指令說(shuō)明

(1)這是一組與LD、AND、OR指令相對(duì)應(yīng)的脈沖觸點(diǎn)指令。指令中P對(duì)應(yīng)上升沿脈沖，F(xiàn)對(duì)應(yīng)下降沿脈沖。指令中的觸點(diǎn)僅在操作元件有上升沿/下降沿時(shí)導(dǎo)通一個(gè)掃描周期。

(2)這組指令只是在某些場(chǎng)合為編程提供方便。表1-13LDP、LDF指令的符號(hào)、功能與操作元件

(3)當(dāng)這組指令以輔助繼電器M作為操作元件時(shí)，會(huì)影響程序的執(zhí)行情況。

3)指令仿真及物理意義用于高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，用此指令會(huì)很好地解決誤動(dòng)作問(wèn)題。

【例】已知圖1-25中X000的波形，畫(huà)出M001和Y000的波形。假設(shè)圖1-25中Y000的初始狀態(tài)為OFF，在X000由OFF變?yōu)镺N的第一個(gè)上升沿，X000的上升沿檢測(cè)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，但是Y000的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，所以執(zhí)行完第一行的電路后，M1為OFF。因?yàn)閱?保-停電路中X000的上升沿觸點(diǎn)和M1的常閉觸點(diǎn)均接通，所以Y000的線圈“通電”并保持。從上升沿之后的第二個(gè)掃描周期開(kāi)始，因?yàn)閄000的上升沿檢測(cè)觸點(diǎn)一直斷開(kāi)，所以M1一直為OFF。圖1-25雙穩(wěn)態(tài)電路在X000的第二個(gè)上升沿，X000的上升沿檢測(cè)觸點(diǎn)和Y000的常開(kāi)觸點(diǎn)均閉合，所以執(zhí)行完第一行的電路后，M1為ON，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使Y000的線圈“斷電”。在第二個(gè)上升沿之后的第二個(gè)掃描周期和以后的掃描周期，X000的上升沿檢測(cè)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使M1變?yōu)镺FF，其常閉觸點(diǎn)閉合，但是因?yàn)閱?保-停電路的啟動(dòng)觸點(diǎn)斷開(kāi)，所以Y000一直為OFF。在X000的第三個(gè)上升沿，重復(fù)第一個(gè)上升沿的過(guò)程，因此Y000的狀態(tài)交替變化，變化的頻率是X000的兩倍。這個(gè)電路有分頻功能，與FX系列的ALT(交替輸出)指令的功能相同，可以用于用一個(gè)按鈕控制設(shè)備的啟動(dòng)和停止的場(chǎng)合。

(1)繪制接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路梯形圖。圖1-26為電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制程序，采用自鎖和互鎖控制。應(yīng)該注意的是，雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖觸點(diǎn)(X001與X000、Y001與Y000)，但在I/O接線圖的輸出電路中還必須使用KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行硬件互鎖，因?yàn)镻LC軟繼電器互鎖只相差一個(gè)掃描周期，而外部硬件接觸器觸點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間往往大于一個(gè)掃描周期，來(lái)不及響應(yīng)，且觸點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間一般較閉合時(shí)間長(zhǎng)。例如Y000雖然斷開(kāi)，可能KM1的觸點(diǎn)還未斷開(kāi)，在沒(méi)有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點(diǎn)可能接通，引起主電路短路，因此必須采用軟硬件雙重互鎖。采用了雙重互鎖，同時(shí)也避免了因接觸器KM1或KM2的主觸點(diǎn)熔焊引起電動(dòng)機(jī)主電路短路。由圖1-26可見(jiàn)，通電后，先按正轉(zhuǎn)按鈕X001，Y000導(dǎo)通并形成自鎖。同時(shí)Y000的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，即使按下反轉(zhuǎn)按鈕Y001也無(wú)法接通，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。在正轉(zhuǎn)的情況下，要想實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只要先按一下停止按鈕X000，使Y000失電，從而正轉(zhuǎn)接觸器斷電，即使松開(kāi)停止按鈕Y000，Y001仍失電。再按下反轉(zhuǎn)按鈕X002，因Y000的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，故Y001導(dǎo)通，反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈得電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。同樣，在反轉(zhuǎn)狀態(tài)要實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)，都需要先按下停止按鈕。圖1-26接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路梯形圖和指令表

(2)繪制雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路梯形圖。為了克服以上缺點(diǎn)，我們?cè)谏厦娴某绦蛑蟹謩e加上正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕X001和反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕X002的動(dòng)斷觸點(diǎn)就可以在正轉(zhuǎn)情況下直接實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，或反轉(zhuǎn)時(shí)直接切換到正轉(zhuǎn)。梯形圖請(qǐng)讀者自行完成。

(3)繪制具有過(guò)載保護(hù)及報(bào)警控制的線路梯形圖。①任務(wù)要求：設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)程序，要求電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)能自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)發(fā)出10秒鐘的聲光報(bào)警信號(hào)(以電動(dòng)機(jī)只需正轉(zhuǎn)為例)。

注意：如果熱繼電器屬于自動(dòng)復(fù)位型，則其觸點(diǎn)提供的過(guò)載信號(hào)必須通過(guò)輸入電路提供給PLC，借助梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)載保護(hù)；如果屬于手動(dòng)復(fù)位型，則其動(dòng)斷觸點(diǎn)可以接在PLC的輸出電路中，也可以接在輸入電路中。②輸入和輸出地址分配表見(jiàn)表1-14。③?PLC接線圖如圖1-27所示。④程序設(shè)計(jì)。采用PLC控制的梯形圖如圖1-28所示。電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制采用SETY001指令，按下SB1，X001動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使Y001通電自鎖，KM1得電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的停止控制采用RSTY001指令，按下SB2，X002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合或熱繼電器動(dòng)作(X000動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合)均可使Y001失電，導(dǎo)致接觸器KM1失電，電動(dòng)機(jī)停車。表1-14輸入和輸出地址分配表圖1-27PLC接線圖圖1-28電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制梯形圖和指令表當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，熱繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)FR閉合，使得輸入繼電器X000線圈得電，因而X000動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。X000動(dòng)合觸點(diǎn)閉合時(shí)，由于沒(méi)有下降沿，不執(zhí)行“PLFM0”，因此Y000、T0線圈不能得電，處于斷開(kāi)狀態(tài)；又因?yàn)閄000動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，沒(méi)有上升沿脈沖，不執(zhí)行“PLSM1”指令，所以Y002、M1線圈不能得電，處于斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)過(guò)載時(shí)，熱繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)FR斷開(kāi)，使得輸入繼電器X000線圈失電，因而X000動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)，動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合。動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)瞬間，產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖，“PLFM0”指令使M0線圈得電一個(gè)掃描周期，M0動(dòng)合觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，使Y000、T0線圈同時(shí)得電，Y000線圈得電后，使Y000動(dòng)合觸點(diǎn)閉合自鎖，接通報(bào)警燈。與此同時(shí)，X000動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合瞬間，產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖，“PLSM1”指令使M1線圈得電一個(gè)掃描周期，M1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，使Y002線圈得電，Y002動(dòng)合觸點(diǎn)閉合自鎖，接通報(bào)警鈴，發(fā)出報(bào)警聲音。當(dāng)T0線圈得電10?s后，其動(dòng)斷觸點(diǎn)T0斷開(kāi)，使Y000、T0、Y002同時(shí)失電，聲光報(bào)警均停止。1.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的星形/三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制

1．繼電接觸式星形/三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制電路在啟動(dòng)時(shí)，三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組首先接成星形(Y)，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組的接線換成三角形(△)，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行狀態(tài)。圖1-29(a)、(b)為繼電器-接觸器實(shí)現(xiàn)的Y/△降壓?jiǎn)?dòng)控制電路。圖1-29異步電動(dòng)機(jī)Y/△降壓?jiǎn)?dòng)控制電路該電路是根據(jù)啟動(dòng)過(guò)程中的時(shí)間變化，利用時(shí)間繼電器來(lái)控制Y/△的換接的。由圖1-29(a)可知，工作時(shí)，首先合上刀開(kāi)關(guān)QS，當(dāng)接觸器KM1及KM3接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)Y形啟動(dòng)。當(dāng)接觸器KM1及KM2接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)△形運(yùn)行。圖1-29(b)為控制電路，其工作過(guò)程簡(jiǎn)單分析如圖1-30所示。線路中KM2和KM3的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成電氣互鎖，保證電動(dòng)機(jī)繞組只能接成一種形式，即Y形或△形，以防止同時(shí)連接成Y形及△形而造成電源短路。圖1-30控制電路的工作過(guò)程

2．用PLC控制的星形/三角形降壓?jiǎn)?dòng)電路

【相關(guān)知識(shí)5】PLC的基本指令

Ⅰ.多重輸出(MPS、MRD、MPP)指令

MPS、MRD、MPP指令的功能、電路表示等如表1-15所示。這組指令分別為進(jìn)棧、讀棧、出棧指令，用于多重輸出電路，可將連續(xù)點(diǎn)先存儲(chǔ)，用于連接后面的電路，如圖1-31所示。在FX2N系列可編程序控制器中有11個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果的存儲(chǔ)區(qū)域，被稱為棧存儲(chǔ)器。使用一次MPS指令，便將此刻的運(yùn)算結(jié)果送入堆棧的第一層，而將原存于第一層的數(shù)據(jù)移到堆棧的下一層。使用MPP指令，各數(shù)據(jù)順次向上一層移動(dòng)，最上層的數(shù)據(jù)被讀出，同時(shí)該數(shù)據(jù)就從堆棧內(nèi)消失。表1-15MPS、MRD、MPP指令的功能、電路表示圖1-31PLC接線圖

MRD指令用來(lái)讀出最上層的最新數(shù)據(jù)，此時(shí)堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不移動(dòng)。

MPS、MRD、MPP指令都是不帶軟元件的指令。

MPS、MPP必須成對(duì)使用，而且連續(xù)使用應(yīng)少于11次。以下給出了幾個(gè)堆棧的實(shí)例。

【例】一層堆棧見(jiàn)圖1-32。

【例】二層堆棧見(jiàn)圖1-33。圖1-32一層堆棧圖1-33二層堆棧

Ⅱ.編程技巧利用PLC進(jìn)行程序編制時(shí)，為了減少指令條數(shù)，節(jié)省內(nèi)存和提高運(yùn)行速度，應(yīng)掌握以下編程技巧。

(1)把串聯(lián)觸點(diǎn)多的電路編在上方，如圖1-34所示?？梢?jiàn)，最佳形式為減少使用OBR指令或多重輸出指令等。

(2)并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路放在左邊，如圖1-35所示。可見(jiàn)，最佳形式為減少使用ANB指令。

(3)對(duì)于多重輸出電路，最好將串聯(lián)接點(diǎn)多的電路放在下邊，如圖1-36所示，可以不使用MPS、MPP指令等。

(4)如果電路復(fù)雜，采用ANB、ORB等指令實(shí)現(xiàn)比較困難，則可以重復(fù)使用一些觸點(diǎn)改成等效電路，再進(jìn)行編程，如圖1-37所示。圖1-34編程技巧(1)舉例圖1-35編程技巧(2)舉例圖1-36編程技巧(3)舉例圖1-37編程技巧(4)舉例

1)硬件配置與接線圖1-38輸入/輸出接線圖用PLC實(shí)現(xiàn)的Y/△降壓?jiǎn)?dòng)電路所需的硬件及輸入/輸出端口分配如圖1-38所示。注意，用PLC實(shí)現(xiàn)的Y/△降壓?jiǎn)?dòng)電路與繼電器控制的Y/△降壓?jiǎn)?dòng)電路的不同之處就在于：在元器件的選用上，PLC取代了Y/△降壓?jiǎn)?dòng)電路中的時(shí)間繼電器KT。請(qǐng)思考，PLC的市場(chǎng)價(jià)格是KT的十幾倍甚至幾十倍，這樣的取代是否合理？有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的闡述，將留在繼電器控制系統(tǒng)與可編程序控制器系統(tǒng)的特點(diǎn)比較部分中加以說(shuō)明。在明確了控制電路的輸入/輸出元件后，可列出PLC外部I/O信號(hào)與PLC的I/O端地址編號(hào)對(duì)照表。PLC的輸入/輸出端口地址分配表見(jiàn)表1-16。圖1-38輸入/輸出接線圖表1-16PLC的輸入/輸出端口地址分配表

2)軟件設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的重點(diǎn)任務(wù)之一是把繼電器-接觸器控制電路“翻譯”成梯形圖，這是電路改造過(guò)程中最為關(guān)鍵的一步。對(duì)照?qǐng)D1-29(b)所示的Y/△控制電路“翻譯”的可編程控制的梯形圖如圖1-39所示。結(jié)合PLC的輸入/輸出接線圖，分析可知梯形圖的工作過(guò)程如下：按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，輸入繼電器X001的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，并通過(guò)輸出繼電器Y000動(dòng)合觸點(diǎn)自鎖，輸出繼電器Y000接通，接觸器KM1得電吸合，接著Y001接通，接觸器KM3得電吸合，電動(dòng)機(jī)在Y形接線方式下啟動(dòng)；同時(shí)定時(shí)器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)8秒后T0動(dòng)作,使Y001斷開(kāi)，Y001斷開(kāi)后，KM3失電，互鎖解除，使輸出繼電器Y002接通，接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)在△形接線方式下運(yùn)行。圖1-39Y/△控制電路與梯形圖和指令表若使電動(dòng)機(jī)停止工作，則可按下SB1按鈕或過(guò)載保護(hù)(FR)動(dòng)作，輸入繼電器觸點(diǎn)X002或X000將斷開(kāi)。不論電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)或運(yùn)行情況下，都可使主控接點(diǎn)Y000～Y002斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

【拓展知識(shí)1】FX2系列可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)

FX2系列可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)，分別如表1-17～表1-21所示。表1-17FX2的一般技術(shù)指標(biāo)表1-18FX2的輸入技術(shù)指標(biāo)表1-19FX2的輸出技術(shù)指標(biāo)注：①當(dāng)外接電源電壓小于等于24?V時(shí)，盡量保持5?mA以上的電流。②響應(yīng)時(shí)間0.2?ms是在條件為24?V200?mA時(shí)，實(shí)際所需時(shí)間為電路切斷負(fù)載電流到電流為0的時(shí)間，可用并接續(xù)流二極管的方法改善響應(yīng)時(shí)間。若希望響應(yīng)時(shí)間短于0.5?ms，則應(yīng)保證電源為24?V60?mA。表1-20FX2的電源技術(shù)指標(biāo)表1-21FX2的性能技術(shù)指標(biāo)*模塊3T68鏜床的PLC改造1.3.1T68鏜床控制電路

鏜床是冷加工中使用比較普遍的設(shè)備，它主要用于加工精度、光潔度要求較高的孔以及各孔間距離要求較為精確的零件(如一些箱體零件)，屬于精密機(jī)床。T68鏜床是應(yīng)用最廣泛的一種，其原控制電路為繼電器控制，接觸觸點(diǎn)多，線路復(fù)雜，故障多，操作人員維修任務(wù)較大。針對(duì)這種情況，我們用PLC控制改造其繼電器控制電路，克服了以上缺點(diǎn)，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用效率，運(yùn)行效果良好。圖1-40所示為T(mén)68臥式鏜床繼電器控制系統(tǒng)的電路圖。圖1-40T68臥式鏜床繼電器控制系統(tǒng)的電路圖

1．主電路分析電源經(jīng)低壓斷路器QS引入，M1為主電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM1、KM2控制其正、反轉(zhuǎn)，KM3控制M1低速運(yùn)轉(zhuǎn)(定子繞組接成三角形，為4極)，KM4、KM5控制M1高速運(yùn)轉(zhuǎn)(定子繞組接成雙星形，為2極)，KM3控制M1反接制動(dòng)限流電阻。M2為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由KM6、KM7控制其正反轉(zhuǎn)。熱繼電器FR用作M1過(guò)載保護(hù)，M2為短時(shí)運(yùn)行，不需過(guò)載保護(hù)。

2．控制電路分析由控制變壓器TC供給110?V控制電路電壓。

1)?M1主電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2和正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3、SB4組成M1電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。點(diǎn)動(dòng)時(shí)，M1三相繞組接成三角形且串入電阻R實(shí)現(xiàn)低速點(diǎn)動(dòng)。以正向點(diǎn)動(dòng)為例，合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下SB3按鈕，KM1線圈通電，主觸頭接通三相正相序電源，KM1(4-14)閉合，KM6線圈通電，電動(dòng)機(jī)M1三相繞組接成三角形，串入電阻R低速啟動(dòng)。由于KM1、KM6此時(shí)都不能自鎖，因此為點(diǎn)動(dòng)，當(dāng)松開(kāi)SB3按鈕時(shí)，KM1、KM6相繼斷電，M1斷電而停車。反向點(diǎn)動(dòng)由SB4、KM2和KM6控制。

2)?M1電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

M1電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1、SB2操作，由中間繼電器KA1、KA2及正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2，并配合接觸器KM3、KM6、KM7、KM8來(lái)完成M1電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行控制。

M1電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，主軸變速，進(jìn)給變速均已完成，即主軸變速與進(jìn)給變速手柄置于推合位置，此時(shí)行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ3被壓下，觸頭SQ1(10-11)、SQ3(5-10)閉合。當(dāng)選擇M1低速運(yùn)行時(shí)，將主軸速度選擇手柄置于“低速”擋位，此時(shí)經(jīng)速度選擇手柄聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使高低速行程開(kāi)關(guān)SQ處于釋放狀態(tài)，其觸頭SQ(12-13)斷開(kāi)。按下SB1，KA1通電并自鎖，觸頭KA1(11-12)閉合，使KM3通電吸合；觸頭KM3(5-18)與KA1(15-18)閉合使KM1線圈通電吸合，觸頭KM1(4-14)閉合又使KM6線圈通電。于是，M1電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形，接入正相序三相交流電源全電壓?jiǎn)?dòng)低速正向運(yùn)行。反向低速啟動(dòng)SB2、KA2、KM3、KM2和KM6的控制過(guò)程與正向低速運(yùn)行類似，此處不再?gòu)?fù)述。

3)?M1電動(dòng)機(jī)高低速的轉(zhuǎn)換控制行程開(kāi)關(guān)SQ是高低速的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，即SQ的狀態(tài)決定M1是在三角形接線下運(yùn)行還是在雙星形接線下運(yùn)行。SQ的狀態(tài)由主軸孔盤(pán)變速機(jī)構(gòu)機(jī)械控制，高速時(shí)SQ被壓動(dòng)，低速時(shí)SQ不被壓動(dòng)。下面以正向高速啟動(dòng)為例來(lái)說(shuō)明高低速轉(zhuǎn)換控制過(guò)程。將主軸速度選擇手柄置于“高速”擋，SQ被壓動(dòng)，觸頭SQ(12-13)閉合。按下SB1按鈕，KA1線圈通電并自鎖，相繼使KM3、KM1和KM6通電吸合，控制M1電動(dòng)機(jī)低速正向啟動(dòng)運(yùn)行；在KM3線圈通電的同時(shí)KT線圈通電吸合，待KT延時(shí)時(shí)間到來(lái)，觸頭KT(14-21)斷開(kāi)使KM6線圈斷電釋放，觸頭KT(14-23)閉合使KM7、KM8線圈通電吸合，這樣使M1定子由三角形接法自動(dòng)換接成雙星形接法，M1自動(dòng)由低速變高速運(yùn)行。由此可知，主電動(dòng)機(jī)在高速擋為兩級(jí)啟動(dòng)控制，以減少電動(dòng)機(jī)高速擋啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流。反向高速擋啟動(dòng)運(yùn)行是由SB2、KA2、KM3、KT、KM2、KM6、KM7和KM8控制的，其控制過(guò)程與正向高速啟動(dòng)運(yùn)行類似。

4)?M1電動(dòng)機(jī)的停車制動(dòng)控制由SB6停止按鈕、KS速度繼電器、KM1和KM2組成了正反向反接制動(dòng)控制電路。下面仍以M1電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行時(shí)的停車反接制動(dòng)為例加以說(shuō)明。若M1為正向低速運(yùn)行，即由按鈕SB1操作，則由KA1、KM3、KM1和KM6控制使M1運(yùn)轉(zhuǎn)。欲停車時(shí)，按下停止按鈕SB6，使KA1、KA3、KM1和KM6相繼斷電釋放。由于電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)時(shí)速度繼電器KS-1(14-19)觸頭閉合，所以按下SB6后使KM2線圈通電并自鎖，使KM6線圈仍通電吸合。此時(shí)M1定子繞組仍接成三角形，并串入限流電阻R進(jìn)行反接制動(dòng)，當(dāng)速度降至KS復(fù)位時(shí)，KS-1(14-19)斷開(kāi)，使KM2和KM6斷電釋放，反接制動(dòng)結(jié)束。若M1為正向高速運(yùn)行，即在KA1、KM3、KM1、KM7、KM8的控制下使M1運(yùn)轉(zhuǎn)，則欲停車時(shí)，按下SB6按鈕，使KA1、KM3、KM1、KT、KM7、KM8線圈相繼斷電，于是KM2和KM6通電吸合，此時(shí)M1定子繞組接成三角形，并串入不對(duì)稱電阻R反接制動(dòng)。

M1電機(jī)的反向高速或低速運(yùn)行時(shí)的反接制動(dòng)與正向的類似，都是M1定子繞組接成三角形接法，串入限流電阻R，由速度繼電器控制。

5)主軸及進(jìn)給變速控制

T68臥式鏜床的主軸變速與進(jìn)給變速可在停車時(shí)進(jìn)行，也可在運(yùn)行中進(jìn)行。變速時(shí)將變速手柄拉出，轉(zhuǎn)動(dòng)變速盤(pán)，選好速度后，再將變速手柄推回。拉出變速手柄時(shí)，相應(yīng)的變速行程開(kāi)關(guān)不受壓；推回變速手柄時(shí)，相應(yīng)的變速行程開(kāi)關(guān)壓下。SQ1、SQ2為主軸變速用行程開(kāi)關(guān)。SQ3、SQ4為進(jìn)給變速用行程開(kāi)關(guān)。

(1)停車變速。由SQ1～SQ4、KT、KM1、KM2和KM6組成主軸和進(jìn)給變速時(shí)的低速脈動(dòng)控制，以便齒輪順利嚙合。下面以主軸變速為例加以說(shuō)明。因?yàn)檫M(jìn)給運(yùn)動(dòng)未進(jìn)行變速，所以進(jìn)給變速手柄處于推回狀態(tài)，進(jìn)給變速開(kāi)關(guān)SQ3、SQ4均為受壓狀態(tài)，觸頭SQ3(4-14)斷開(kāi)，SQ4(17-15)斷開(kāi)。主軸變速時(shí)，拉出主軸變速手柄，主軸變速形成開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2不受壓，此時(shí)觸頭SQ1(4-14)、SQ2(17-15)由斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，使KM1通電并自鎖，同時(shí)也使KM6通電吸合，則M1串入電阻R低速正向啟動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到140?r/min左右時(shí)，KS-1(14-17)常閉觸頭斷開(kāi)，KS-1(14-19)常開(kāi)觸頭閉合，使KM1線圈斷電釋放，而KM2通電吸合，且KM6仍通電吸合，于是，M1進(jìn)行反接制動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速降到100?r/min時(shí)，速度繼電器KS釋放，觸頭復(fù)原KS-1(14-17)常閉觸頭由斷開(kāi)變?yōu)榻油ǎ琄S-1(14-19)常開(kāi)觸頭由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，使KM2斷開(kāi)釋放，KM1通電吸合，KM6仍通電吸合，M1又正向低速啟動(dòng)。由上述分析可知，當(dāng)主軸變速手柄拉出時(shí)，M1正向低速啟動(dòng)，而后又制動(dòng)為緩慢脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便于齒輪嚙合。當(dāng)主軸變速完成將主軸變速手柄推回原位時(shí)，主軸變速開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2壓下，使SQ1、SQ2常閉觸頭斷開(kāi)，SQ1常開(kāi)觸頭閉合，則低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)停止。進(jìn)給變速時(shí)的低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)與主軸變速時(shí)類同，但此時(shí)起作用的是進(jìn)給變速開(kāi)關(guān)SQ3和SQ4。

(2)運(yùn)行中變速控制。主軸或進(jìn)給變速可以在停車狀態(tài)下進(jìn)行，也可以在運(yùn)行中進(jìn)行。下面以M1電動(dòng)機(jī)向高速運(yùn)行中的主軸變速為例，說(shuō)明運(yùn)行中變速的控制過(guò)程。

M1電動(dòng)機(jī)在KA1、KM3、KT、KM1、KM7和KM8的控制下高速運(yùn)行。要進(jìn)行主軸變速，欲拉出主軸變速手柄，主軸變速開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2不再受壓，此時(shí)SQ1(10-11)觸頭由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，SQ1(4-14)、SQ2(17-15)觸頭由斷開(kāi)變?yōu)榻油?，則KM3、KT線圈斷開(kāi)釋放，KM1斷開(kāi)釋放，KM2通電吸合，KM7、KM8斷電釋放，KM6通電吸合。于是M1定子繞組接為三角形連接，串入限流電阻R進(jìn)行正向低速反接制動(dòng)，使M1轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器KS釋放轉(zhuǎn)速時(shí)，又由KS控制M1進(jìn)行正向低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以利于齒輪嚙合。待推回主軸變速手柄時(shí)，SQ1、SQ2行程開(kāi)關(guān)壓下，SQ1常開(kāi)觸頭由斷開(kāi)變?yōu)榻油顟B(tài)。此時(shí)KM3、KT和KM1、KM6通電吸合，M1先正向低速(三角形連接)啟動(dòng)，而后在時(shí)間繼電器KT的控制下自動(dòng)轉(zhuǎn)為高速運(yùn)行。由上述可知，所謂運(yùn)行中變速，是指機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行中可拉出變速手柄進(jìn)行變速，而機(jī)床電氣控制系統(tǒng)可使電動(dòng)機(jī)接入電氣制動(dòng)，制動(dòng)后又控制電動(dòng)機(jī)低速脈動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以利于齒輪嚙合。待變速完成后，推回變速手柄又能自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

6)快速移動(dòng)控制主軸箱、工作臺(tái)或主軸的快速移動(dòng)由快速手柄操作并聯(lián)動(dòng)SQ7、SQ8行程開(kāi)關(guān)，控制接觸器KM4或KM5，進(jìn)而控制快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)。將快速手柄扳在中間位置，SQ7、SQ8均不被壓下，M2電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。若將快速手柄扳到正向位置，則SQ7壓下，KM4線圈通電吸合，M2正轉(zhuǎn)，使相應(yīng)部件正向快速移動(dòng)。反之，若將快速手柄扳到反向位置，則SQ8壓下，KM5線圈通電吸合，M2反轉(zhuǎn)，使相應(yīng)部件獲得反向快速移動(dòng)。

7)聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)分析

T68臥式鏜床電氣控制電路具有完善的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。

(1)主軸箱或工作臺(tái)與主軸機(jī)動(dòng)進(jìn)給聯(lián)鎖。為了防止在工作臺(tái)或主軸箱機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)將主軸或平旋盤(pán)刀具溜板也扳到機(jī)動(dòng)進(jìn)給的誤操作，安裝了與工作臺(tái)、主軸箱進(jìn)給操作手柄有機(jī)械聯(lián)動(dòng)的行程開(kāi)關(guān)SQ5，在主軸箱上安裝了與主軸進(jìn)給手柄、平旋盤(pán)刀具溜板進(jìn)給手柄有機(jī)械聯(lián)動(dòng)的行程開(kāi)關(guān)SQ6。若工作臺(tái)或主軸的操縱手柄扳在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)，壓下SQ5，其常閉觸頭SQ5(3-4)斷開(kāi)；當(dāng)主軸或平旋盤(pán)刀具溜板進(jìn)給操作手柄扳在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)，壓下SQ6，其常閉觸頭SQ6(3-4)斷開(kāi)。所以，當(dāng)這兩個(gè)進(jìn)給操作手柄中的任一個(gè)扳在機(jī)動(dòng)進(jìn)給位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)M1和M2都可啟動(dòng)運(yùn)行。但若兩個(gè)進(jìn)給操作手柄同時(shí)扳在機(jī)動(dòng)進(jìn)給位置，則SQ5、SQ6常閉觸頭都斷開(kāi)，切斷了控制電路電源，電動(dòng)機(jī)M1、M2無(wú)法啟動(dòng)，這也就避免了誤操作造成事故的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)鎖保護(hù)作用。

(2)?M1電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、高低速控制、M2電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制均設(shè)有互鎖控制環(huán)節(jié)。

(3)熔斷器FU1～FU4實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)；熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)M1過(guò)載保護(hù)；電路采用按鈕、接觸器或繼電器構(gòu)成的自鎖環(huán)節(jié)，具有欠電壓與零電壓保護(hù)作用。1.3.2用PLC實(shí)現(xiàn)T68鏜床電路的控制

1．改造方案的確定

(1)原鏜床的工藝加工方法不變。

(2)在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變?cè)刂葡到y(tǒng)的電氣操作方法。

(3)電氣控制系統(tǒng)控制元件(包括按鈕、行程開(kāi)關(guān)、熱繼電器、接觸器)的作用與原電氣線路相同。

(4)主軸和進(jìn)給啟動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變。

(5)主電路、照明電路和指示電路同原電路不變，將控制電路的功能改為PLC實(shí)現(xiàn)。

2．硬件配置與接線

1)輸入/輸出點(diǎn)的分配輸入/輸出設(shè)備和PLC的輸入/輸出端子分配見(jiàn)表1-22。

2)?PLC的電氣接線圖輸入/輸出設(shè)備與PLC的接線如圖1-41所示。

3．軟件設(shè)計(jì)

【相關(guān)知識(shí)6】PLC的相關(guān)指令介紹

Ⅰ.主控及主控復(fù)位(MC、MCR)指令的使用方法主控及主控復(fù)位指令的使用方法如表1-23所示。

MC(MasterControl)：主控指令或公共觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，用于表示主控區(qū)的開(kāi)始。MC指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M(不包括特殊輔助繼電器)。表1-22輸入/輸出設(shè)備和PLC的輸入/輸出端子分配一覽表圖1-41輸入/輸出設(shè)備與PLC的接線表1-23主控和主控復(fù)位指令助記符及功能

MCR(MasterControlReset)：主控指令MC的復(fù)位指令，用來(lái)表示主控區(qū)的結(jié)束。在編程時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到許多線圈同時(shí)受一個(gè)或一組觸點(diǎn)控制的情況，如果在每個(gè)線圈的控制電路中都串入同樣的觸點(diǎn)，則將占用很多存儲(chǔ)單元，主控指令可以解決這一問(wèn)題。使用主控指令的觸點(diǎn)稱為主控觸點(diǎn)，它在梯形圖中與一般的觸點(diǎn)垂直。主控觸點(diǎn)是控制一組電路的總開(kāi)關(guān)。與主控觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)必須用LD或LDI指令。換句話說(shuō)，執(zhí)行MC指令后，母線移到主控觸點(diǎn)的后面去了，MCR使左側(cè)母線(LD點(diǎn))回到原來(lái)的位置。

Ⅱ.指令說(shuō)明

(1)輸入接通時(shí)執(zhí)行MC與MCR之間的指令。輸入斷開(kāi)時(shí)，跳過(guò)主控指令控制的梯形圖電路。這時(shí)MC/MCR之間的梯形圖電路中積算定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、置位、復(fù)位指令驅(qū)動(dòng)元件保持?jǐn)嚅_(kāi)前的狀態(tài)不變。非積算定時(shí)器、OUT指令驅(qū)動(dòng)元件均變成OFF狀態(tài)。

(2)執(zhí)行MC指令后，母線移至MC觸點(diǎn)以后，返回鍵必須用MCR。MC與MCR必須成對(duì)使用。

(3)?MC與MCR只能針對(duì)軟元件Y、M。使用不同的Y、M元件時(shí)，可以多次使用MC指令，但是不能用同一軟元件編號(hào)，否則就與OUT指令一樣成為雙線圈輸出。

(4)在MC指令內(nèi)再次使用MC指令時(shí)，嵌套級(jí)N的編號(hào)應(yīng)順次增大。

Ⅲ.指令仿真及物理意義在實(shí)際的控制中，有時(shí)要用一個(gè)或一組按鍵或開(kāi)關(guān)控制許多設(shè)備，此指令就是專門(mén)解決這類問(wèn)題而設(shè)置的。

【例】無(wú)嵌套級(jí)主控指令編程實(shí)例，如圖1-42所示。圖1-42中X000的常開(kāi)觸點(diǎn)接通時(shí)，執(zhí)行從MC到MCR之間的指令。MC指令的輸入電路X000斷開(kāi)時(shí)，不執(zhí)行上述區(qū)間的指令，其中的積算定時(shí)器、計(jì)數(shù)器及用復(fù)位／置位(SET/RST)指令驅(qū)動(dòng)的元件保持其當(dāng)時(shí)的狀態(tài)。其余的元件被復(fù)位，非積算定時(shí)器和用OUT指令驅(qū)動(dòng)的元件變?yōu)镺FF。圖1-42主控指令應(yīng)用程序在MC指令區(qū)內(nèi)使用MC指令稱為嵌套(見(jiàn)圖1-43)。MC和MCR指令中包含嵌套的層數(shù)為N0～N7，N0為最高層，N7為最低層。在沒(méi)有嵌套結(jié)構(gòu)時(shí)，通常用N0編程，N0的使用次數(shù)沒(méi)有限制。在有嵌套時(shí)，MCR指令將同時(shí)復(fù)位低的嵌套層，例如指令“