基于PLC的機(jī)械滑臺(tái)設(shè)計(jì)

《基于PLC的機(jī)械滑臺(tái)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于PLC的機(jī)械滑臺(tái)設(shè)計(jì)（27頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)裝 訂 線 第一章 緒論 1.1 本課題的意義 滑臺(tái)作為組合機(jī)床完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件,它可根據(jù)加工零件的工藝要求,在其上配置動(dòng)力箱、多軸箱、鉆、鏜、銑、車、攻絲等工藝，亦可在其上安裝工件組成輸送運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)。是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代科技的一個(gè)重要組成部分。 機(jī)械動(dòng)力滑機(jī)臺(tái)是用來組成專用機(jī)床一個(gè)通用部件,它能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如在滑臺(tái)面上裝上被加工工件后,能使工件進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng),像龍門銑床,普通銑床,鏜床的工作臺(tái)一樣使用,也可裝上銑,鉆,鏜等動(dòng)力頭,使刀具進(jìn)行

2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng),因此,可組成各種專用機(jī)床,形成生產(chǎn)流水線。 機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)----工作進(jìn)給----快退---原位停止典型工作循環(huán),能滿足銑、鏜、鉆、鉸等工序的需要。 滑臺(tái)由工作臺(tái)、滑座、傳動(dòng)絲杠與螺母,防屑板等部件組成,滑臺(tái)在滑座上移動(dòng),其動(dòng)力來自進(jìn)給箱。 進(jìn)給箱采用全齒輪傳動(dòng),裝有兩個(gè)電機(jī),一個(gè)工作進(jìn)給使用,另一個(gè)電機(jī)帶電磁摩擦離合器能使滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)和原位停止作用。 在組合機(jī)床自動(dòng)線中，一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺(tái)（1）液壓滑臺(tái)，用于切削量大，加工精度要求較低的粗加工工序中；（2）機(jī)械滑臺(tái)，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中；（3）數(shù)控滑臺(tái)，用于切削量小，

3、加工精度要求很高的精加工工序中。 目前工業(yè)機(jī)械滑臺(tái)主要用于流水線工件傳送，焊接。裝配，機(jī)床加工，鍛造，熱處理等方面，無論數(shù)量，品種和性能方面都滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 機(jī)械滑臺(tái)的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一，它能部分地代替人的勞動(dòng)并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動(dòng)條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因此，受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。 在機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械滑

4、臺(tái)應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床，模短壓力機(jī)的上下料以及點(diǎn)焊，噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，有些還就具有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化，如果機(jī)械滑臺(tái)發(fā)生偏離時(shí)，會(huì)引起零部件甚至機(jī)械滑臺(tái)本身的損壞，但若有了傳感反饋?zhàn)詣?dòng)，機(jī)械滑臺(tái)就可以根據(jù)反饋?zhàn)孕姓{(diào)整。 1.2 本文主要做的工作 本文主要介紹PLC的基礎(chǔ)知識(shí)、PLC的編程語言、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法等，通過PLC對(duì)機(jī)械滑臺(tái)的控制，來進(jìn)一步了解滑臺(tái)的工作過程，能在工業(yè)控制中實(shí)現(xiàn)利用PLC對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，獨(dú)立完成了PLC控制機(jī)械滑臺(tái)程序的編制。 第二章 可編程

5、控制器概述 PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。 2.1可編程序控制器的歷史 美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)于1969年研制成功了第一臺(tái)可編程序控制器(PDP-14)，并在汽車自動(dòng)裝配線上使用成功。第一個(gè)商品化的PLC是美國的歌德（Gould）公司，PLC的型號(hào)為Gould-084，并推向了市場，在工業(yè)界產(chǎn)生了巨大的影響。從此可編程序控制器在世界各地迅速發(fā)展起來。 1971年，日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，日立公司并很快研制成功了日本第

6、一臺(tái)可編程序控制器，型號(hào)為DSC-8，緊接著橫濱公司研制成功了YOUDIC’S PLC。 1973年，德國西門子公司研制出了第一臺(tái)PLC，型號(hào)為SIMATIC S4。法國也相繼研制成功了他們的可編程序控制器。我國從1974年開始研制，1977年研制成功了以一位微處理器MC14500為核心的可編程序控制器，并開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)控制。 從第一臺(tái)PLC誕生至今，PLC大致經(jīng)歷了五次更新?lián)Q代。 第一代PLC，多數(shù)用1位機(jī)開發(fā)，采用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，僅具有邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 第二代PLC，使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增強(qiáng)，已能實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算、傳送、比較等功

7、能。 第三代PLC，采用了高性能微處理器及位片式CPU，工作速度大幅度提高，同時(shí)促使其向多功能和聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，并具有較強(qiáng)的自診斷能力。 第四代PLC，不僅全面使用16位、32位微處理器作為CPU，內(nèi)存容量也更大?？梢灾苯佑糜谝恍┮?guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng)：編程語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外，還可以使用高級(jí)語言；外設(shè)也更多樣化。 第五代PLC，PLC保持了強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，并不斷擴(kuò)展其功能，發(fā)展了冗余技術(shù)、人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)通信功能等。 2.2 可編程控制器的組成 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，

8、這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 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，如圖2-1所示： 圖2-1PLC的基本結(jié)構(gòu) 1. CPU CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程

9、中的語法錯(cuò)誤等。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 2.I/O模塊 　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 3. 電源模塊 　 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：

10、交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。 2.3 可編程控制器PLC的應(yīng)用 目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金，石油，化工，剪彩，機(jī)械制造，電力，汽車，輕工，環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格 的不斷提高，器應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從應(yīng)用類型看大致可歸納為以下幾個(gè)方面： 1．邏輯運(yùn)算 利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)收等功能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，可取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機(jī)控制，多機(jī)群控制，生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例：機(jī)床，注塑機(jī)印刷機(jī)械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 2. 運(yùn)動(dòng)控制 大多數(shù)

11、PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，例如：各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。 3.過程控制 大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能。有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出，所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐，反應(yīng)堆，水處理，釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 4.數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞，轉(zhuǎn)換，排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理，同時(shí)的通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如：CNC設(shè)備進(jìn)行處理。

12、5. 通信聯(lián)網(wǎng) PLC的通信包括PLC與PLC，PLC與計(jì)算機(jī)，PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，已實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。集中管理分散控制的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 2.3可編程序控制器的發(fā)展趨勢 PLC自問世以來，經(jīng)過近40年的發(fā)展，在美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。近年來世界總銷售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC，著名的有美國的AB通用電氣、莫迪康公司；日本的松下、三菱、富士、

13、歐姆龍等；德國的西門子公司；法國的TE施耐德公司；韓國的三星、LG公司等。 1．產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)，32位微處理器，多CPU并行工作 ，大容量存儲(chǔ)器，掃描速度快高速；大型的PLC一般為多微處理器系統(tǒng)，有較大的存儲(chǔ)能力和功能強(qiáng)筋的輸入/輸出接口通過豐富的職能外設(shè)借口，可以實(shí)現(xiàn)流量、溫度、壓力、位置等閉環(huán)控制；通過網(wǎng)絡(luò)接口，可以連不同類型的PLC和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局域網(wǎng)絡(luò)，適用于大型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)?！? ?。簡纹瑱C(jī)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了PLC向緊湊型發(fā)展，體積減小，價(jià)格降低，可靠性不斷提高。這種小型的PLC可以廣泛取代繼電器控制系統(tǒng)，應(yīng)用于單機(jī)

14、控制和小型生產(chǎn)的控制，如OMRON公司的C20、C20P、C28P、C40P、C60P、C20H、C40H等 2．PLC在閉環(huán)過程中應(yīng)用日益廣泛； 3.不斷加強(qiáng)通訊功能； 4.新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還帶有處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊高速計(jì)數(shù)模塊，運(yùn)程I/O模塊等專用滑模塊。 5.編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有多種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語言表等編程語言，示有高檔的PLC指令系統(tǒng)； 6．容錯(cuò)技術(shù)； 采用熱備用或并行工作，多數(shù)

15、表決的工作方式； 7.追求組件的標(biāo)準(zhǔn)化。 現(xiàn)在，PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)共同構(gòu)成了工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展, 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。 第三章 PLC程序設(shè)計(jì)方法 PLC在控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，外部硬件接線部分較為簡單，對(duì)被控對(duì)象的控制作用，都體現(xiàn)在PLC的程序上。因此，PLC程序設(shè)計(jì)的好壞，直接影響控制系統(tǒng)的性能。 3.1 梯形圖編程語言 梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是PLC編程

16、中被最廣泛使用的一種圖形化語言，因其圖形結(jié)構(gòu)類似于登高用的梯子，故名梯形圖。由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式。 梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過各個(gè)觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線。每一個(gè)觸點(diǎn)代表了一個(gè)布爾變量的狀態(tài)，每一個(gè)線圈代表了一個(gè)實(shí)際設(shè)備的狀態(tài)，一個(gè)簡單的梯形圖程序如圖3.1所示。 圖3.1梯形圖程序?qū)嵗? 梯形圖的每個(gè)梯級(jí)表示一個(gè)因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果表示在梯級(jí)的右面。 梯形圖編程語言

17、具有如下特點(diǎn): 1．梯形圖的特點(diǎn) （1）梯形圖自上而下、從左到右的順序排列。每個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一邏輯行起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連線，最后中止與繼電器線圈或右母線（有些PLC右母線可省略）。 注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈于右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。 （2）梯形圖中的繼電器不是物理繼電器，每個(gè)繼電器均為存儲(chǔ)器中的一位，因此稱為“軟繼電器”。當(dāng)存儲(chǔ)器相應(yīng)位的狀態(tài)為“1”，表示該繼電器線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合或動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。 梯形圖中的線圈是廣義的，除了輸出繼電器、輔助繼電器線圈外，還包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器以及各種運(yùn)算的結(jié)果等。 （3）梯形

18、圖是PLC形象化的編程手段，梯形圖兩端的母線并非實(shí)際電源的兩端。因此，梯形圖中流過的電流也不是實(shí)際的物理電流，而是“概念”電流，使用戶程序執(zhí)行過程中滿足輸出條件的形象表示方式。 梯形圖中，“概念”電流只能從左到右流動(dòng)，層次改變只能先上后下。 （4）一般情況下，在梯形圖中某個(gè)編號(hào)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器出電（動(dòng)合或動(dòng)斷）可無限次引用。 如果在同一程序中，同一繼電器的線圈使用了兩次或多次，成為“雙線圈輸出” 。對(duì)于“雙線圈輸出’,有些PLC將其視為語法錯(cuò)誤，絕對(duì)不允許;有些PLC則將前面的輸出視為無效，只有最后一次輸出優(yōu)先；而有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中循序雙線圈輸

19、出。 （5）梯形圖中，前面所有邏輯行的邏輯執(zhí)行結(jié)果，將立即被后面邏輯行的邏輯操作所利用。 （6）梯形圖中，除了輸入繼電器沒有線圈，只有觸點(diǎn)外，其與繼電器及優(yōu)先權(quán)，又有觸點(diǎn)。 (7)對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰; (8)可讀性仍不夠好。 3.2 功能表圖法 PLC在邏輯控制系統(tǒng)中的程序設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法和繼電器控制電路移植法三種。 在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制的應(yīng)用很廣，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無例外的利用順序控制來實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)。可編程促控制器的設(shè)計(jì)者們繼承了順序控制的思想，為順序控制程序的編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序

20、控制程序用的功能表圖，使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計(jì)的主要方法。這種方法設(shè)計(jì)方法很容易被初學(xué)者接受，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易，并且大大縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)效率。 1．功能表圖概述 功能表圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、工盟和特性的一種圖形。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言，因此，功能表也可用于不同專業(yè)的人員進(jìn)行技術(shù)交流。 功能表圖示設(shè)計(jì)順序控制程序的有力工具。在順序控制設(shè)計(jì)法中，功能表圖的繪制是最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。它直接決定用戶設(shè)計(jì)的PLC程序的質(zhì)量。 各個(gè)PLC廠家都開發(fā)了相應(yīng)的功能表圖，各國也都制定了功能表圖的國家標(biāo)

21、準(zhǔn)。我國于1986年也頒布了功能表圖的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6988.6—86）。 2.功能表圖的組成要素 圖3.2所示為功能表圖的一般形式，它主要有步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動(dòng)作等要素組成。 圖3.2 （1）步與動(dòng)作 前面已介紹過，用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)輸出狀態(tài)的變化，將系統(tǒng)的工作過程劃分為若干個(gè)狀態(tài)不變的階段，這些階段稱為“步”，步在功能表圖中用矩形框表示，框內(nèi)的數(shù)字該步的編號(hào)，編號(hào)時(shí)一般用PLC內(nèi)部的軟繼電器來代表各步，因此，經(jīng)常直接用相應(yīng)的內(nèi)部軟繼電器的編號(hào)作為步的編號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)正工作與某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，

22、稱為“活動(dòng)步”控制過程剛開始階段的活動(dòng)步與系統(tǒng)初始狀態(tài)想對(duì)應(yīng)，稱為“初始步”，在功能圖表中初始步用雙線表示，每個(gè)功能表圖至少有一個(gè)初始步。 所為動(dòng)作是指某步活動(dòng)中PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應(yīng)該執(zhí)行的動(dòng)作。動(dòng)作用矩形框中的文字或符號(hào)表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)步 的矩形框向連接。如果某一步有幾個(gè)動(dòng)作，可以如圖3.3所示，但并不隱含這些動(dòng)作之間的任何順序。 圖3.3 多個(gè)動(dòng)作的畫法 當(dāng)步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行。但應(yīng)注意表明動(dòng)作是保持型還是非保持型的，保持性的動(dòng)作是指該步活動(dòng)時(shí)執(zhí)行該動(dòng)作，該步變?yōu)椴换顒?dòng)后繼續(xù)執(zhí)行該動(dòng)作；

23、非保持型的是指該步活動(dòng)是執(zhí)行，該步變?yōu)椴换顒?dòng)是也停止執(zhí)行。一般保持型的動(dòng)作在功能標(biāo)圖中應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動(dòng)作不要標(biāo)注。 （2）有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件 步與步之間用有向連線連接，并且用轉(zhuǎn)換將步分隔開。步的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)展是按有向連線規(guī)定的路線進(jìn)行，有向連線上無箭頭標(biāo)注時(shí)，其進(jìn)展方向是從上到下，從左到右。如果不是上述方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明方向，步的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)展是有轉(zhuǎn)換來完成的，轉(zhuǎn)換是用于游行連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)換隔開，餓轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換之間也同樣不能相連，必須有步 隔開，轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表

24、達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短劃線旁邊。 （3）功能圖表中轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn) 步與步之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)同時(shí)具備兩個(gè)條件；1）前進(jìn)步 必須是活動(dòng)步 ；2）對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件成立。 當(dāng)同時(shí)具備以上兩個(gè)條件時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)步 的轉(zhuǎn)換，即索要由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)，而所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的前級(jí)步都變?yōu)椴换顒?dòng)。 3.功能標(biāo)圖的基本結(jié)構(gòu) 根據(jù)步與步之間的轉(zhuǎn)換的不同情況，功能表圖有以下幾種不同的基本結(jié)構(gòu)形式。 （1）單序列結(jié)構(gòu) 功能表土的單序列結(jié)構(gòu)形式最為簡單，它有一系列按順序排列、相繼激活的步組成。每一步 的后面只有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每一個(gè)轉(zhuǎn)換后面只有一步。 （2）選擇序

25、列結(jié)構(gòu) 選擇序列有開始和結(jié)束之分。選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結(jié)束為合并。選擇序列的分支是指一個(gè)前級(jí)步后面緊挨著若干個(gè)后續(xù)步可供選擇，各分支都有各自的轉(zhuǎn)換條件，分支中表示轉(zhuǎn)換的短線只能表在水平線下。 選擇序列的合并是指幾個(gè)選擇分支合并到一個(gè)公共序列上。各分支也都有各自的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件只能表在水平線之上。 如圖3.5所示為選擇序列的合并，如果步6為活動(dòng)步轉(zhuǎn)換條件d成立則由步6向步11轉(zhuǎn)換；如果步8為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件e成立則步8向步11轉(zhuǎn)換；如果步10為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件f成立則步10向步11轉(zhuǎn)換。 圖3.5 選擇序列的合并 （3）并列序列結(jié)構(gòu) 并列序列也有開始和結(jié)束

26、之分，并列序列的開始也稱分支，并列序列的結(jié)束也稱合并。 （4）子步結(jié)構(gòu) 在繪制復(fù)雜控制系統(tǒng)功能標(biāo)圖時(shí)，為了使總體設(shè)計(jì)時(shí)容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔的表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用子步的結(jié)構(gòu)形式，可避免一開始就陷入某些細(xì)節(jié)中。 所為子步的結(jié)構(gòu)是指在功能標(biāo)圖中，某一步包含著一系列子步和轉(zhuǎn)換。如圖3.6 所示的功能圖表采用了子步的結(jié)構(gòu)形式。功能圖表中包含了5.1、5.2、5.3、5.4四個(gè)子步。 圖3.6子步結(jié)構(gòu) 這些子步序列通常表示整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)完整的子功能，類似與計(jì)算機(jī)編程中的子程序，因此，設(shè)計(jì)時(shí)只要先畫出簡單的描述整個(gè)系統(tǒng)

27、的功能圖表，然后再進(jìn)一步畫出更相信的子功能表圖。子步中可以包含更詳細(xì)的子步。這種采用子步的結(jié)構(gòu)形式，邏輯性強(qiáng)，思路清晰，可以減少錯(cuò)誤，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。 3.3指令語句表語言 指令語句表語言是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言相類似的助記符編程方式，用一系列操作指令組成的語句表將控制流程描述出來，并通過編程器送到PLC中去。不同廠家的PLC語句指令表使用的助記符并不相同，因此，一個(gè)功能相同的梯形圖，書寫的語句表并不相同。 指令語句表是由若干條語句組成的程序。語句是程序的最小獨(dú)立單元。每個(gè)操作功能由一條或幾條語句來執(zhí)行。 PLC的語句表達(dá)式形式與微機(jī)匯編語言的語句表達(dá)形式相類似，也是由操作碼和操作數(shù)兩部分

28、組成。操作碼用助記符表示，用來說明要執(zhí)行的功能，告訴CPU該進(jìn)行什么操作，例如邏輯運(yùn)算的與、或、非；算術(shù)運(yùn)算的加、減、乘、除；時(shí)間或條件控制中的計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。操作數(shù)一般由標(biāo)識(shí)符和參數(shù)組成。標(biāo)識(shí)符表示操作數(shù)的類別，例如表明是否是輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，如圖3.7語句表。 圖3.7 語句表 3.4邏輯功能圖 這是一種較新的編程方法，基本采用了數(shù)字邏輯電路圖的邏輯門和邏輯框圖來表達(dá)。一般用一個(gè)運(yùn)算框圖表示一種可能。邏輯控制常用“與”、“或”、“非”三種邏輯功能來完成。例如圖3.7邏輯功能示意圖。 圖3.7 邏輯功能示意圖 3.5高級(jí)編程

29、語言 近年來推出的PLC，尤其是大型的PLC已經(jīng)開始使用高級(jí)語言進(jìn)行編程。有的PLC采取BASIC語言，有的PLC采用類似于PASCAL的專用語言。采用高級(jí)語言編程后，用戶可以象使用PC機(jī)一樣操作PLC。在功能上除可以完成邏輯運(yùn)算功能外，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理、上位機(jī)通信等功能。 目前，各種類型的PLC一般都能同時(shí)使用兩種或兩種以上的語言，而且大多數(shù)都能同時(shí)使用梯形圖和指令表。不同廠家生產(chǎn)的PLC，其梯形圖、指令語句表間都有差異，使用的符號(hào)也不盡相同，配置的功能也各有千秋，但其基本原理和方法是相同或類似的。 第四章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介 4.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基

30、本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： (1)充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。 (2)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。 (3)保證控制系統(tǒng)安全可靠。 (4)在選用PLC時(shí)，在I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量上應(yīng)適當(dāng)留有余地，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 （1）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件 技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)； （2）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥

31、等執(zhí)行機(jī)構(gòu)； （3）選定PLC的型號(hào)； （4）編制PLC的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線； （5）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)； （6）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系； （7）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件； （8）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。 4.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 （1）分析被控對(duì)象 分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求。 （2）確定輸入

32、/輸出設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的輸入設(shè)備（按鈕、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等）和輸出設(shè)備（接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等）。據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 （3）選擇PLC 包括PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源的選擇。 （4）分配I/O點(diǎn) 分配PLC的I/O點(diǎn)，畫出PLC的I/O端子與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)表。（可結(jié)合第2部進(jìn)行）。 （5）設(shè)計(jì)控制程序 PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟如下：對(duì)于較復(fù)雜系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)功能表圖；設(shè)計(jì)梯形圖程序；根據(jù)梯形圖編寫語句表程序清單；對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)

33、控功能。 （6）硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工 硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工的步驟如下:設(shè)計(jì)控制柜機(jī)操作面板電器布置圖及安裝接線圖；設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)各部分的電氣接線圖；根據(jù)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場接線，并檢查。 （7）聯(lián)機(jī)調(diào)試 聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。開始時(shí)，先帶上輸出設(shè)備（接觸器線圈、信號(hào)指示燈等），不帶負(fù)載進(jìn)行調(diào)試。利用編程器的監(jiān)控功能，采用分段調(diào)試的方法進(jìn)行。各部分都調(diào)試正常后，在帶上實(shí)際負(fù)載運(yùn)行。若不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可。 全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。 (8)

34、整理技術(shù)文件 包括設(shè)計(jì)說明書、電器安裝圖、電器元件明細(xì)表及使用說明書等。 4.4 PLC的選擇 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從美國、日本、德國等引進(jìn)的PLC產(chǎn)品和國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品，已有幾十個(gè)系列、上百種型號(hào)。PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，使用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指示有著重要意義。 下面從PLC的機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇、電源模塊選擇等方面分別加以介紹。 1．PLC機(jī)型的選擇 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保

35、證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價(jià)格比。 （1）合理的結(jié)構(gòu)型式 整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，所以一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便、I/O點(diǎn)數(shù)量、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面，選擇余地大。維修時(shí)只需更換模塊，判斷故障的范圍也很方便。因此，模塊式PLC一半用于較復(fù)雜系統(tǒng)和環(huán)境差的長河。 （2）安裝方式的選擇 根據(jù)PLC的安裝方式，系統(tǒng)分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式和多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低。大型系統(tǒng)經(jīng)常采用遠(yuǎn)程I/O式，因?yàn)?/p>

36、他們的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在I/O裝置附近，I/O連線比集中式的短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源。多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的分布式適合用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通信模塊。 （3）相當(dāng)?shù)墓δ芤? 一般小型PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、技術(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足控制要求；對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元、具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型抵擋PLC；對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、璧還控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小既復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC，但價(jià)格一

37、般較貴。 （4）響應(yīng)速度的要求 PLC的掃描工作方式引起的延遲可達(dá)2、3個(gè)掃描周期。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場合來說，PLC的響應(yīng)速度都可以滿足要求，不是主要問題。然而對(duì)于某些個(gè)別場合，則要求考慮PLC的響應(yīng)速度。為了減少PLC的I/O相應(yīng)的延遲時(shí)間，可以選用掃描速度高的PLC，或選用具有高速I/O處理功能指令的PLC，或選用具有快速相應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 （5）系統(tǒng)可靠性的要求 對(duì)于一般系統(tǒng)，PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用沉余控制系統(tǒng)或者被用系統(tǒng)。 （6）機(jī)型統(tǒng)一 一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：同一機(jī)型的P

38、LC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同一機(jī)型的PLC，其功能和編程方法相同，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高；同一機(jī)型的PLC，其外圍設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上為計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。 2．PLC容量的選擇 PLC容量包括I/O點(diǎn)數(shù)和用戶程序存儲(chǔ)容量兩個(gè)方面。 （1）I/O點(diǎn)數(shù) PLC平均的I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點(diǎn)最少，但必須留有一定的備用量。通常I/O點(diǎn)書是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%～15%的備用量來確定。不同機(jī)型的PLC輸入與

39、輸出點(diǎn)的比例不同，選擇較少點(diǎn)數(shù)的主機(jī)加擴(kuò)展模塊可以不直接選擇角度點(diǎn)數(shù)的主機(jī)更經(jīng)濟(jì)。 （2）用戶程序存儲(chǔ)容量 用戶程序存儲(chǔ)容量是指PLC用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量，其大小由用戶程序的長短決定。 一般可按以下式估算，再按實(shí)際需要留適當(dāng)?shù)挠嗔浚?0%～30%）來選擇： 存儲(chǔ)容量=開關(guān)量I/O點(diǎn)總數(shù)10+模擬量通道數(shù)100 絕大部分PLC均能滿足上式要求。特別要注意的是：黨控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)容量不夠的問題，這時(shí)應(yīng)特殊對(duì)待。 3．I/O模塊的選擇 一般I/O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。不同的I/O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格。

40、 下面僅介紹有關(guān)開關(guān)量I/O模塊的選擇。 （1）開關(guān)量輸入模塊的選擇 PLC的輸入模塊是用來檢測接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的信號(hào)，并將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)。 （2）開關(guān)量輸出模塊的選擇 輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部輸出設(shè)備所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。選擇是主要應(yīng)考慮夫在典雅的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等。 4．電源模的選擇 電源模塊的選擇較為簡單，只需考慮電源的額定輸出電流。電源模塊的額定電流必須大于CPU模塊、I/O模塊及其他模塊的總銷號(hào)電流。電源模塊選擇進(jìn)對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言，對(duì)于整體式PLC不存在電源的選擇。

41、 第五章 PLC控制機(jī)械滑臺(tái)的設(shè)計(jì) 5.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 圖5.1是機(jī)械滑臺(tái)的工作示意圖，其主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)位移的控制。 圖5.1 工作示意圖 要求工作臺(tái)具有以下工作方式： 1）工作臺(tái)工作方式有點(diǎn)動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式，采用選擇開關(guān)S1來轉(zhuǎn)換。選擇開關(guān)S1閉合時(shí)，工作臺(tái)工作在點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)；選擇開關(guān)S1斷開時(shí)，工作臺(tái)工作在自動(dòng)連續(xù)狀態(tài)。 2）工作臺(tái)的單周循環(huán)和連續(xù)循環(huán)兩種工作狀態(tài)，采用選擇開關(guān)S2來轉(zhuǎn)換。S2閉合時(shí)，工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)單循環(huán)工作，S2斷開時(shí)，工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)工作。 5.2 PLC輸入/輸出分析

42、及機(jī)型選擇 （1）輸入/輸出分析 根據(jù)對(duì)控制要求分析，可以確定輸入信號(hào)有正傳、反轉(zhuǎn)、停止按鈕SB1、SB2、SB3，點(diǎn)動(dòng)/自動(dòng)選擇開關(guān)S1，單周/連續(xù)選擇開關(guān)S2，行程開關(guān)SQ1～SQ4，共計(jì)9點(diǎn)輸入；輸出信號(hào)為KM1～KM5，共計(jì)5點(diǎn)。 （2）PLC機(jī)型選擇 根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行PLC型號(hào)的選定。進(jìn)行PLC選型時(shí)，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時(shí)要兼顧維修、備件的通用性。 輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。PLC平均的I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點(diǎn)最少，考慮今后系統(tǒng)的調(diào)

43、整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%-20%的備用點(diǎn)數(shù)。 此外，還應(yīng)考慮用戶儲(chǔ)存器的容量、PLC的處理速度是否能滿足實(shí)時(shí)控制的要求、編程器與外圍設(shè)備的選擇等。 綜合分析系統(tǒng)要求，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和綜合技術(shù)指標(biāo)，可選用三菱公司的小型PLC，機(jī)型F1—20MR。該機(jī)有12個(gè)開關(guān)量輸入，8個(gè)輸出點(diǎn)，滿足系統(tǒng)的要求。 圖5.2輸入/輸出接線圖 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào) 代號(hào) 名稱 點(diǎn)動(dòng)/自動(dòng)選擇開關(guān) S1 X0 Y1 KM1 接觸器 正轉(zhuǎn)

44、啟動(dòng)按鈕 SB1 X1 Y2 KM2 接觸器 反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 X2 Y3 KM3 接觸器 停止按鈕 SB3 X3 Y4 KM4 接觸器 單周/連續(xù)選擇開關(guān) S2 X10 Y5 KM5 接觸器 行程開關(guān) SQ1 X11 行程開關(guān) SQ2 X12 行程開關(guān) SQ3 X13 行程開關(guān) SQ4 X14 表5-1 輸入/輸出分配表 5.3 PLC控制系統(tǒng) （1）控制系統(tǒng)工作過程

45、 圖5.3 主電路圖 工作臺(tái)前進(jìn)和后退是通過并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來控制的，所以完成這一動(dòng)作可采用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制基本程序。并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制和反接制動(dòng)減速控制的主電路圖如圖5.3所示。 設(shè)接觸器KM1控制直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)減速時(shí)的反接制動(dòng)，KM2控制直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)減速時(shí)的反接制動(dòng)。接觸器KM5保證制動(dòng)電阻R3在反接制動(dòng)時(shí)，串聯(lián)在電樞電路中，限制制動(dòng)電流。直流電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，接觸器KM3和KM4逐段切除啟動(dòng)電阻R1和R2，限制直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，并使直流電動(dòng)機(jī)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，縮短直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。過電流繼電器KA對(duì)電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)，欠電壓繼電器

46、KV防止電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)結(jié)束后，反向啟動(dòng)。 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，電樞電路串入啟動(dòng)電阻，隨轉(zhuǎn)速上升，逐段切除啟動(dòng)電阻。無論電動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，按下停止按鈕或碰到減速行程開關(guān)，都進(jìn)入反接制動(dòng)減速，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 （2）梯形圖 根據(jù)工作過程可以設(shè)計(jì)其控制梯形圖如圖5.4所示。 圖5.4電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械滑臺(tái)梯形圖 （3）設(shè)計(jì)控制程序 1) 正反轉(zhuǎn)控制程序 因電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行都是連續(xù)工作狀態(tài)，所以在正反轉(zhuǎn)控制程序中采用SET指令。為防止電動(dòng)機(jī)的電源發(fā)生故障，正反轉(zhuǎn)控制應(yīng)采取聯(lián)鎖措施。 2) 電樞串電阻啟動(dòng)控制程序 無論直流電

47、動(dòng)機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，都采用電樞串電阻的啟動(dòng)方法。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值時(shí)，切除一段電阻R1，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升到一定值時(shí)，再切除一段電阻R2。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升到額定轉(zhuǎn)速，調(diào)動(dòng)結(jié)束。啟動(dòng)過程中，電阻R1和R2的切除，采用時(shí)間控制原則。KM5常開觸點(diǎn)的作用是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，使電阻R3短接；而制動(dòng)時(shí)，使電阻R3不被短接。 3) 反接制動(dòng)(減速)控制程序 直流電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電流接近堵轉(zhuǎn)電流的兩倍。為限制制動(dòng)電流，反接制動(dòng)時(shí)，電樞電路必須串聯(lián)制動(dòng)電阻。電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，為使電樞電路中串入電阻R1、 R2和R3，KM5常開觸點(diǎn)應(yīng)斷開。但在啟動(dòng)過程中，只需串入電阻R1和R2。因此，按下

48、啟動(dòng)按鈕SB1或SB2后，KM5常開觸點(diǎn)應(yīng)該閉合將電阻R3切除，僅保留啟動(dòng)電阻R1、R2。X5受欠電壓繼電器 KV控制。欠電壓繼電器的線圈與電樞繞組并聯(lián)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電樞繞組中存在的反電勢，使KV線圈上電壓大于吸合電壓，KV的常開觸點(diǎn)閉合，PLC輸入繼電器X5線圈被驅(qū)動(dòng)，X5常開觸點(diǎn)閉合，X5常閉觸點(diǎn)斷開。因此，凡是需要在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的程序，均由X5常開觸點(diǎn)控制，需要在電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后執(zhí)行程序，均由X5常閉觸點(diǎn)控制。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，X5常開觸點(diǎn)閉合，這時(shí)按下停止按鈕SB3，X3常開觸點(diǎn)閉合，RST Y5指令使KM5線圈失電，KM5常開觸點(diǎn)斷開，R3接到電路中。 直流電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)

49、行時(shí)，按下停止按鈕SB3后，接觸器KM1的主觸點(diǎn)應(yīng)該由閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，接觸器KM2的主觸點(diǎn)應(yīng)該由斷開狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)，將直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓極性改變，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，相應(yīng)的PLC輸出繼電器Y1應(yīng)該被復(fù)位，Y2應(yīng)該被置位。 同樣，直流電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行時(shí)，按下停止按鈕SB3后，接觸器KM2的主觸點(diǎn)應(yīng)該由閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，接觸器KM1的主觸點(diǎn)應(yīng)該由斷開狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)，直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓極性改變，電動(dòng)機(jī)也將進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，相應(yīng)的PLC的輸出繼電器Y2應(yīng)該被復(fù)位，Y1應(yīng)該被置位。 無論電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行和反向運(yùn)行，按SB3之后，電動(dòng)機(jī)均進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)，而此時(shí)被置位的輸出繼

50、電器又不相同，所以，采用兩個(gè)輔助繼電器M1和M2，分別為從正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)入反接制動(dòng)作準(zhǔn)備。M1和M2不應(yīng)同時(shí)被置位。 電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行時(shí)，Y1常開觸點(diǎn)和X5常開觸點(diǎn)都閉合，SET M1指令使M1置位，M1常開觸點(diǎn)閉合。這時(shí)按下停止按鈕SB3，X3常開觸點(diǎn)閉合，RST Y1指令使Y1復(fù)位，KM1的主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)。Y1的常閉觸點(diǎn)閉合，RST Y2指令使Y2置位，KM2的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)。同樣，電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行時(shí)，Y2常開觸點(diǎn)和X5常開觸點(diǎn)均閉合，SET M2指令使M2置位，M2常開觸點(diǎn)閉合。這時(shí)按下停止按鈕SB3，X3常開觸點(diǎn)閉合，SET Y2指令使Y2復(fù)位，KM2的主觸點(diǎn)斷

51、開，電動(dòng)機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)。Y2的常閉觸點(diǎn)閉合，SET Y1指令使Y1置位，KM1的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)，M1常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到接近于零，反電動(dòng)勢很小，欠電壓繼電器KV釋放，輸入繼電器X5的常閉觸點(diǎn)閉合，RST Y2指令使T2復(fù)位，KM2的常開觸點(diǎn)斷開，反接制動(dòng)結(jié)束，同時(shí)，RST M1指令使M1復(fù)位，為下一次反接制動(dòng)準(zhǔn)備。 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)結(jié)束時(shí)，M2常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到于零，欠電壓繼電器KV釋放，輸入繼電器X5的常閉觸點(diǎn)閉合，RST Y1指令使Y1復(fù)位，KM1的常開觸點(diǎn)斷開，反接制動(dòng)結(jié)束，同時(shí),RST M2復(fù)位，為下一次反接制動(dòng)準(zhǔn)備

52、。 電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，過電流繼電器KA動(dòng)作，常開觸點(diǎn)閉合，輸入繼電器X4常開觸點(diǎn)閉合，RST Y1和RST Y2指令使Y1或Y2復(fù)位，KM1或KM2的主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止。 （4）語句表 第六章 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過兩個(gè)月的設(shè)計(jì)和開發(fā)，機(jī)械滑臺(tái)模型基本設(shè)計(jì)完畢，其功能基本達(dá)到要求。雖然說我們是第一次進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，有很多做的不是很到位，但是，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性好。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)與探索的過程。在這個(gè)過程中，我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)有了深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械滑臺(tái)的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，并在學(xué)習(xí)

53、和實(shí)踐過程中增長了知識(shí)、豐富了經(jīng)驗(yàn)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多問題，有的自己能夠解決，而有的自己解決不了的，就要請(qǐng)指導(dǎo)老師來幫助解決了。在老師給解決的同時(shí)，也是我學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)，現(xiàn)在終于成功的做完了畢業(yè)設(shè)計(jì)，覺得自己有了很大的成功。但是，我不會(huì)驕傲，會(huì)更加努力的去工作，在工作中學(xué)到更多的經(jīng)驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) [1] 阮友德 《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程》 人民郵電出版社，2006年 [2] 王鴻明 宗孔德 《電工技術(shù)與電子技術(shù)(第二版)》 北京：清華大學(xué)出版社，2003年 [3] 鐘肇新 《可編程序控制器原理及應(yīng)用》 廣州：華南理工大學(xué)

54、出版社，2002年 [4] 廖兆榮 《數(shù)控機(jī)床電器控制》 北京：高等教育出版社，2005年 [5] 張建民 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 北京：高等教育出版社，2001年 [6] 張兵、趙斌、施永輝 基于PLC的機(jī)械手混合驅(qū)動(dòng)控制 《液壓與氣動(dòng)》，2005年 [7] 程周 《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》 北京：電子工業(yè)出版社， 2003年 [8] 李乃夫 《可編程控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)》 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003年 [9] 齊占慶 《機(jī)床電器自動(dòng)控制》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1937年 致 謝 第 27 頁 共 26 頁