畢業(yè)設(shè)計(jì)---z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1國(guó)內(nèi)外關(guān)于本課題的技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)</p><p>　　早在上世紀(jì)六十年代國(guó)外就已經(jīng)出現(xiàn)了可編程序控制器（PLC）的應(yīng)用，之后世界各國(guó)爭(zhēng)相在該領(lǐng)域投入大量資金進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，在1995年西門(mén)子又成功地開(kāi)發(fā)出了S7200、S7300系列，它具有 TD 200和 COROS OPS操作模

2、板為用戶(hù)提供了方便人機(jī)界面，用戶(hù)程序三級(jí)口令保護(hù)，極強(qiáng)的計(jì)算性能，完善的指令集，MPI接口和通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFD3US以及以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能力，強(qiáng)勁的內(nèi)部集成功能，全面的故障診斷功能；模塊式結(jié)構(gòu)可用于各處性能的擴(kuò)展，脈沖輸出晶閘管步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)；快速的指令處理大大縮短了循環(huán)周期，并采用了高速計(jì)數(shù)器，高速中斷處理可以分別響應(yīng)過(guò)程事件，大幅度降低了成本。由于電氣控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司己將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、

3、容錯(cuò)技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。由于PLC的眾多優(yōu)點(diǎn)，使其迅速在工業(yè)控制中得到推廣。雖然國(guó)內(nèi)PLC技術(shù)的應(yīng)用前景很大，并且取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，而相比之下，由于受經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的限制，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)上使用的Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)，還是采用采用繼電器—</p><p>　　隨著PLC技術(shù)在我國(guó)的迅猛發(fā)展，我們和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距會(huì)不斷縮

4、小。因此，抓住這個(gè)有利時(shí)機(jī)進(jìn)一步促進(jìn)PLC技術(shù)的推廣與應(yīng)用，是提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的迫切任務(wù)，此次對(duì)于Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，就是希望借鑒國(guó)外先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)，應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，以提高搖臂鉆床的工作性能。</p><p>　　隨著信息化產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的功能日趨完善，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)完全取代了普通機(jī)床，而數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高、低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位、國(guó)

5、民經(jīng)濟(jì)水平和體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的水平。今后數(shù)控技術(shù)又將向著高精化，高速化，高效化，系統(tǒng)化，自動(dòng)化，智能化，集體化方向發(fā)展，并注重工藝適用性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　1.2 Z3040搖臂鉆床簡(jiǎn)介</p><p>　　鉆床是一種孔加工機(jī)床，可用來(lái)鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床等。搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適用于單件或

6、批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車(chē)間常用的機(jī)床。</p><p>　　搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)外立座、搖臂、主軸箱和工作臺(tái)等組成。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正、反轉(zhuǎn)可沿外立柱作上下移動(dòng)。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上可通過(guò)手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。加工時(shí)，根據(jù)工件高度的不同，搖臂借助于絲杠可帶著主軸箱沿外立柱上下升降。在升降之前，應(yīng)自動(dòng)將搖臂松開(kāi)，再進(jìn)行升降，當(dāng)達(dá)到所需

7、的位置時(shí)，搖臂自動(dòng)夾緊在立柱上。搖臂鉆床鉆削加工分為工作運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。工作運(yùn)動(dòng)包括：主運(yùn)動(dòng)（主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（主軸軸向運(yùn)動(dòng)）；輔助運(yùn)動(dòng)包括：主軸箱沿?fù)u臂的橫向移動(dòng)，搖臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。鉆削加工時(shí)，鉆頭一面旋轉(zhuǎn)一面作縱向進(jìn)給。鉆床的主運(yùn)動(dòng)是主軸帶著鉆頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是鉆頭的上下移動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)是主軸箱沿?fù)u臂水平移動(dòng)，搖臂沿外立柱上下移動(dòng)和搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。搖臂回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)采用手動(dòng).</p

8、><p>　　1.3 本論文研究的對(duì)象及意義</p><p>　　本論文是研究機(jī)械加工中常用的Z3040搖臂鉆床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問(wèn)題,旨在解決傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題。由于PLC電氣控制系統(tǒng)與繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，調(diào)試周期短，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，故障率低，對(duì)工作環(huán)境要求低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此

9、，本論文對(duì)Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的改造，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，從而大大提高搖臂鉆床的工作性能。論文分析了搖臂鉆床的控制原理，制定了可編程控制器改造Z3040搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，其中包括PLC機(jī)型的選擇、I/O端口的分配、I/O硬件接線圖的繪制、PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)。對(duì)PLC控制搖臂鉆床的工作過(guò)程作了詳細(xì)闡述，論述了采用PLC取代傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)從而提

10、高機(jī)床工作性能的方法。由于Z-3040型搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)存在線路復(fù)雜、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性低、靈活性差等缺點(diǎn),本文提出了用PLC對(duì)z-3040型搖臂鉆床的繼電器接觸式模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造,從而保證了電控系統(tǒng)的快</p><p><b>　　第2章 總體方案</b></p><p>　　2.1 PLC與繼電器-接觸器的對(duì)比</p>&l

11、t;p>　　目前，我國(guó)的Z3040搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)普遍采用的是傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制方式。因其所要控制的電機(jī)較多所以電路較復(fù)雜，在日常的生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，經(jīng)常發(fā)生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。另外，一些復(fù)雜的控制如：時(shí)間、計(jì)數(shù)控制用繼電器—接觸器控制方式較難實(shí)現(xiàn)，所以，有必要對(duì)傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。PLC電氣控制系統(tǒng)可以有效的彌補(bǔ)上述系統(tǒng)的這一缺陷。</p><p>　　可編程序控制器(PLC)是以微

12、處理器為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與自然控制技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它克服了繼電器—接觸器控制電路存在觸點(diǎn)多、組合復(fù)雜、通用性和靈活性差等缺點(diǎn)。它不僅具有各種邏輯控制功能，而且還具有各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的控制，同時(shí)還具有抗干擾性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好和可靠性高等特點(diǎn)。因而廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域中。因此有必要對(duì)舊式機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造。</p><p>　　2.2 具體方案闡述</p&

13、gt;<p>　　方案一：依照舊式Z3040搖臂鉆床，利用“翻譯法”進(jìn)行PLC改造。</p><p>　　其中搖臂回轉(zhuǎn)、主軸箱左右移動(dòng)為手動(dòng)操作</p><p>　　把舊式Z3040搖臂鉆床電氣圖翻譯成PLC的梯形圖即可</p><p>　　圖2.1 方案1圖</p><p>　　方案二：在舊式Z3040搖臂鉆床基礎(chǔ)上，加入

14、搖臂回轉(zhuǎn)自動(dòng)操作，主軸箱左右移動(dòng)為自動(dòng)操作，可提高生產(chǎn)效率。并加入工件加工計(jì)數(shù)功能、PC通信功能。</p><p><b>　　圖2.2 方案2圖</b></p><p>　　方案三：在舊式Z3040搖臂鉆床基礎(chǔ)上，引入PC技術(shù)，以芯片為控制中心，實(shí)現(xiàn)智能操作。</p><p>　　把搖臂上升、下降的限位開(kāi)關(guān)，換成限位傳感器，把信號(hào)傳遞給智能芯

15、片，然后智能芯片在操作電磁閥工作，進(jìn)而操作電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　在機(jī)床夾具旁邊加一個(gè)感應(yīng)“筆”，可以與機(jī)床刀具的刀頭產(chǎn)生感應(yīng)（像用磁鐵、特殊傳感器等）來(lái)給芯片信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)刀具智能定位。其中搖臂上、下運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及主軸箱的左右移動(dòng)都可與感應(yīng)“筆”產(chǎn)生信號(hào)給智能芯片，實(shí)現(xiàn)搖臂上、下運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及主軸箱的左右移動(dòng)智能化。</p><p><b>　　圖2.3</b

16、></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用第二種方案，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，技術(shù)含量、成本、設(shè)計(jì)周期也低，適合本階段自身的設(shè)計(jì)水平。</p><p>　　第3章 Z3040鉆床控制系統(tǒng)工藝分析</p><p>　　3.1 Z3040搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式和主要結(jié)構(gòu)：</p><p>　　搖臂鉆床適合與在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)口、絞孔及攻螺紋等工

17、作，在具有工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。</p><p>　　Z3040搖臂鉆床由底座、外立柱、內(nèi)立柱，搖臂、主軸箱及工作臺(tái)等部分組成。</p><p>　　內(nèi)立柱固定在底座的一端，外立柱套在內(nèi)立柱上，工作時(shí)用液壓夾緊機(jī)構(gòu)與內(nèi)立柱夾緊，松開(kāi)后，可繞立柱回轉(zhuǎn)360度。搖臂的一端為套筒，它套在外立柱上，經(jīng)液壓夾緊機(jī)構(gòu)可與外立柱夾緊。夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)后，借助升降絲桿的正、反向旋轉(zhuǎn)可沿外立柱上、下移

18、動(dòng)。由于升降絲桿與外立柱構(gòu)成一體，而升降螺母則固定在搖臂上，所以搖臂只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。</p><p>　　主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，它由主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主軸和主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給和變速機(jī)構(gòu)以及機(jī)床的操作機(jī)構(gòu)部分組成。主軸箱安裝與搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過(guò)手輪操作使主軸箱沿水平導(dǎo)軌移動(dòng)，通過(guò)液壓夾緊機(jī)構(gòu)固在搖臂在。鉆削加工時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，而主軸的直線移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。即鉆孔使鉆頭一面做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)做縱向

19、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸變速和進(jìn)給變速的機(jī)構(gòu)在主軸箱內(nèi)，用變速機(jī)構(gòu)分別調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和上下進(jìn)給量。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)M1機(jī)拖到。</p><p>　　搖臂鉆床的輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱的上升、下降、立柱的夾緊和松開(kāi)以及搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。搖臂的上升、下降由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)，立柱的夾緊和松開(kāi)、搖臂的夾緊與松開(kāi)以及主軸箱的夾緊和松開(kāi)是有另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)一臺(tái)齒輪泵，供給

20、夾緊裝置所需的壓力油推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。而搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱沿?fù)u臂水平導(dǎo)軌方向的左右移動(dòng)。</p><p>　　此外還有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)M4對(duì)加工的刀具進(jìn)行冷卻。</p><p>　　Z3040搖臂鉆床的電力拖動(dòng)要求與控制特點(diǎn)：</p><p>　　為簡(jiǎn)化機(jī)床傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)常采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。</p><p>　　主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、縱

21、向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及其變速機(jī)構(gòu)均在主軸箱內(nèi)，由一臺(tái)主電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。</p><p>　　為了適應(yīng)多種加工方式的要求，主軸的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均有較大的調(diào)速范圍，由機(jī)械變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　加工螺紋時(shí)，要求主軸能正反轉(zhuǎn)，采用機(jī)械方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，主電動(dòng)機(jī)只需單向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動(dòng)，不需要制動(dòng)。</p><p>　　搖臂的升降由升降電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，要求電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，多采用鼠

22、籠異步電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)直接啟動(dòng)，不需要調(diào)速和制動(dòng)。</p><p>　　內(nèi)外立柱、主軸箱與搖臂的夾緊與松開(kāi)，是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)液壓泵送出不同流向的壓力油，推動(dòng)活塞、帶動(dòng)菱形塊動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此拖動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)要求正反轉(zhuǎn)，采用點(diǎn)動(dòng)控制。</p><p>　　搖臂鉆床主軸箱、立柱的夾緊與松開(kāi)由一條油路控制，且同時(shí)控制。而搖臂的夾緊、松開(kāi)是搖臂升降工作聯(lián)成一體，由另一條油路控制。兩條油

23、路哪一條處于工作狀態(tài)，是根據(jù)工作要求通過(guò)控制電磁閥操縱。由于主軸箱和立柱的夾緊、松開(kāi)動(dòng)作是點(diǎn)動(dòng)操作，因此液壓泵電動(dòng)機(jī)采用點(diǎn)動(dòng)控制。</p><p>　　根據(jù)夾緊要求，操作者可以手控操作冷卻泵電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　必要的聯(lián)鎖和保護(hù)環(huán)節(jié)。</p><p>　　機(jī)床安全照明及信號(hào)指示燈電路。</p><p>　　3.2 具體電動(dòng)

24、機(jī)的配置情況及控制形式</p><p>　　圖3.1 Z3040搖臂鉆床主電路</p><p>　　該鉆床共配置5臺(tái)電動(dòng)機(jī)。M1為主軸電動(dòng)機(jī)，由繼電器KM1控制，帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)和使主軸作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，為單向旋轉(zhuǎn)。主軸的正、反轉(zhuǎn)則由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力油，通過(guò)液壓系統(tǒng)操作機(jī)構(gòu)配合正反轉(zhuǎn)摩擦離合器驅(qū)動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并由熱繼電器做長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。</p><p

25、>　　M2為搖臂上升、下降電動(dòng)機(jī)，由輸出繼電器KM2、KM3控制正、反向運(yùn)行。</p><p>　　M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)，由KM4、KM5控制正、反向運(yùn)行，控制電路保證在操作搖臂升降時(shí)，首先時(shí)液壓泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)使搖臂松開(kāi)，然后才使電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，拖動(dòng)搖臂上升或下降。當(dāng)搖臂移動(dòng)到位后，控制電路又使M2停下，再自動(dòng)通過(guò)液壓系統(tǒng)，將搖臂夾緊，然后液壓泵電動(dòng)機(jī)M3才停下。</p>

26、<p>　　M4為冷卻電動(dòng)機(jī)，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1控制。</p><p>　　在舊式電路圖中加一個(gè)M5為主軸箱移動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　由KM6、KM7繼電器控制其正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主軸箱移動(dòng)。</p><p>　　短路保護(hù)：在主電路中，利用熔斷器FU1作總電路M1、M4的短路保護(hù)；</p><p>　　利用熔斷器FU2做

27、電動(dòng)機(jī)N2、M3和控制變壓器T原邊的短路保護(hù)；</p><p>　　在控制電路中，利用熔斷器FU3作照明回路的短路保護(hù)。</p><p>　　過(guò)載保護(hù)：在主電路中，利用熱繼電器FR1、FR2分別作主電動(dòng)機(jī)M1、液壓泵電動(dòng)機(jī)M3的過(guò)載保護(hù)。如果由于液壓系統(tǒng)的夾緊機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障而不能夾緊，那么行程開(kāi)關(guān)SQ3的觸電將斷不開(kāi)，或者由于行程開(kāi)關(guān)SQ3安裝調(diào)整不當(dāng)，搖臂夾緊后不能壓下行程開(kāi)關(guān)SQ3，這時(shí)

28、都會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3處于長(zhǎng)期過(guò)載狀態(tài)，易將M3燒毀，M2為短時(shí)工作，不用設(shè)長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。</p><p>　　為確保安全生產(chǎn)，搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂升降不允許同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　圖3.2 Z3040搖臂鉆床電路原理圖</p><p><b>　　3.3電路分解：</b></p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)主

29、電路控制電器主觸點(diǎn)的文字符號(hào)將控制電路進(jìn)行分解</p><p>　　電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3和電磁鐵YA控制電路圖</p><p>　　根據(jù)主軸電動(dòng)機(jī)M1主電路控制電器主觸點(diǎn)文字符號(hào)KM1，找到電動(dòng)機(jī)M1的控制電路，這是由按鈕SB1、SB2和接觸器組成的啟動(dòng)、停止控制電路，如圖（a）</p><p>　　根據(jù)搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2主電路控制元件主觸點(diǎn)文字符號(hào)KM2、KM3

30、，找到電動(dòng)機(jī)M2的控制電路，如圖(b)所示，圖中有行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2。</p><p>　　搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2由搖臂升降按鈕SB3、SB4及正反轉(zhuǎn)接觸器KM2、KM3組成放的控制電路實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，這是具有復(fù)合連鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制電路，用來(lái)控制搖臂上升或下降。</p><p>　　根據(jù)液壓電動(dòng)機(jī)M3主電路控制元件主觸點(diǎn)文字符號(hào)KM4、KM5，找到電動(dòng)機(jī)M2的控制電路，如圖（d）所示，

31、這是由按鈕SB5、SB6和接觸器KM4、KM5組成的具有接觸器連鎖的正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制電路。</p><p>　　根據(jù)電磁鐵文字符號(hào)YA，找到電磁閥控制電路，如圖（e）所示，圖中有行程開(kāi)關(guān)SQ3。</p><p>　　3.4行程開(kāi)關(guān)SQ1~SQ3的作用</p><p>　　行程開(kāi)關(guān)SQ1是搖臂上升和下降至極限位的保護(hù)開(kāi)關(guān)，有兩副動(dòng)斷觸電SQ1，分別串聯(lián)在搖臂上升和下降控

32、制電路中。SQ1與一般開(kāi)關(guān)不同，其兩副動(dòng)斷觸電不同時(shí)動(dòng)作。當(dāng)搖臂升至上升極限位置時(shí)，SQ1的動(dòng)斷觸電SQ1斷開(kāi)，使接觸器KM2失電，升降電動(dòng)機(jī)M2停止，上升運(yùn)動(dòng)停止。但SQ1另一副動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ1仍保持閉合，因此可按下降按鈕SB4，使接觸器KM3得電吸合，控制搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2反向旋轉(zhuǎn)，搖臂下降。反之當(dāng)搖臂在下降位置時(shí)，控制過(guò)程類(lèi)似。</p><p>　　在搖臂升降電路中，行程開(kāi)關(guān)SQ2為搖臂放松到位的信號(hào)開(kāi)關(guān)，行

33、程開(kāi)關(guān)SQ3為搖臂夾緊的信號(hào)開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)SQ2為搖臂放松到位開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)SQ3為搖臂夾緊到位開(kāi)關(guān)。因此行程開(kāi)關(guān)SQ2及SQ3，是用來(lái)檢查搖臂是否松開(kāi)或夾緊，以實(shí)現(xiàn)限位連鎖。</p><p>　　SQ2的動(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)在KM2、線圈電路中，它在搖臂完全放松到位才動(dòng)作閉合，以確保搖臂的升降在其放松后進(jìn)行。如果搖臂沒(méi)有放開(kāi)，SQ2就不能閉合，因此控制搖臂升降的KM2或KM3就不能得電吸合，搖臂就不會(huì)上升或下降。<

34、;/p><p>　　行程開(kāi)關(guān)SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ3串聯(lián)在接觸器KM5線圈、電磁鐵YA線圈電路中，在搖臂完全夾緊時(shí)動(dòng)作。如果搖臂未夾緊，則行程開(kāi)關(guān)SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合保持原狀，使接觸器KM5、電磁鐵YA得電吸合，對(duì)搖臂進(jìn)行夾緊，直到完全夾緊為止，行程開(kāi)關(guān)SQ3的動(dòng)斷觸電SQ3應(yīng)調(diào)整到保證夾緊后能夠動(dòng)作，否則會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3處與長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)。 </p><p>　　3.5 時(shí)間繼電器K

35、T的作用</p><p>　　通過(guò)KT延時(shí)動(dòng)開(kāi)的動(dòng)合觸點(diǎn)KT和延時(shí)閉合的動(dòng)觸點(diǎn)KT，KT能保證在搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2完全停止運(yùn)行后，才能進(jìn)行搖臂的夾緊動(dòng)作，KT的延時(shí)長(zhǎng)短由搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2從切斷電源到停止的慣性大小來(lái)決定，一般為1~3S。這就是時(shí)間連鎖。</p><p>　　3.6 電路工作過(guò)程</p><p>　　3.6.1主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制</p>

36、<p>　　按啟動(dòng)按鈕SB2接觸器KM1得電吸合并自鎖 KM1主觸點(diǎn)閉合M1轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)KM1輔助觸點(diǎn)KM1閉合，指示HL3</p><p>　　點(diǎn)亮，表明主軸電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)。按停止按鈕SB1 KM1失電釋放</p><p>　　M1停轉(zhuǎn)，同時(shí)KM1輔助動(dòng)合觸點(diǎn)KM1復(fù)合斷開(kāi)，指示燈HL3滅，表明電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)。</p><p>　

37、　主軸的正、反轉(zhuǎn)則由液壓系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)配合正、反轉(zhuǎn)摩擦離合器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3. 6.2 搖臂升降的控制</p><p>　　當(dāng)由搖臂上升或下降點(diǎn)動(dòng)按鈕SB2、SB4發(fā)出搖臂升降指令時(shí)，先使搖臂松開(kāi)。然后由正、反轉(zhuǎn)接觸器KM2、KM3使電動(dòng)機(jī)M2的正、反轉(zhuǎn)，來(lái)拖動(dòng)搖臂上升或下降，待搖臂上升或下降到位時(shí)，又自行重新夾緊。由搖臂的松開(kāi)與夾緊是由夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，因此搖臂升降需

38、與夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合。</p><p>　　液壓泵電動(dòng)機(jī)M3由正反轉(zhuǎn)接觸器KM4、KM5控制，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)雙向液壓泵，送出壓力油，經(jīng)二位六通閥YA送至搖臂夾緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)搖臂夾緊與放松。</p><p>　　搖臂升降啟動(dòng)的初始條件：搖臂鉆床在平?；蚣庸すぜr(shí)，其搖臂處于夾緊狀態(tài)，搖臂夾緊信號(hào)開(kāi)關(guān)SQ3被壓合，其動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ3處于斷開(kāi)狀態(tài)；搖臂放松信號(hào)開(kāi)關(guān)SQ3未壓合，其動(dòng)合觸

39、點(diǎn)SQ2處于斷開(kāi)狀態(tài)，而動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2處于閉合狀態(tài)。</p><p>　　3.6.3 以搖臂上升為例分析搖臂升降的控制</p><p>　　圖3.3 搖臂上升工作電氣圖</p><p>　　按下?lián)u臂上升點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3，時(shí)間繼電器KT線圈通電，瞬動(dòng)常開(kāi)觸點(diǎn)KT閉合，接觸器KM4線圈通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3反向啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油。同時(shí)KT的斷電延時(shí)延時(shí)斷開(kāi)觸

40、點(diǎn)KT閉合，電磁鐵YA線圈通電，液壓泵送出壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂夾緊機(jī)構(gòu)的松開(kāi)油腔，推動(dòng)活塞和菱形塊將搖臂松開(kāi)。搖臂松開(kāi)時(shí)，活塞桿通過(guò)彈簧片壓下行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出搖臂松開(kāi)信號(hào)，即常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，前者斷開(kāi)線圈電路，電動(dòng)機(jī)M3停止旋轉(zhuǎn)，液壓泵停止供油，搖臂維持在松開(kāi)狀態(tài)；后者接通KM2線圈電路，控制搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2正向啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)搖臂上升。</p><p>　　當(dāng)搖臂上升代所需位置時(shí)，松開(kāi)按鈕SB3，

41、KM2與KT線圈同時(shí)斷電，電動(dòng)機(jī)M2依慣性旋轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。而KT線圈斷電，其斷電延時(shí)閉合觸點(diǎn)KT經(jīng)延時(shí)1~3S后才閉合，斷電延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)KT經(jīng)同樣延時(shí)后才斷開(kāi)。在KT斷電延時(shí)1~3S時(shí)，KM5線圈仍處于斷電狀態(tài)，電磁鐵YA仍處于通電狀態(tài)，這段延時(shí)就確保了搖臂升降電動(dòng)機(jī)在斷開(kāi)電源后直到完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)才開(kāi)始搖臂的夾緊動(dòng)作，因此，時(shí)間繼電器KT延時(shí)長(zhǎng)短是根據(jù)電動(dòng)機(jī)M2切斷電源到完全停止的慣性大小來(lái)調(diào)整。</p><p&g

42、t;　　當(dāng)時(shí)間繼電器KT斷電延時(shí)時(shí)間到時(shí)，常閉觸點(diǎn)KT閉合，KM5線圈通電吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正向啟動(dòng)，拖動(dòng)液壓泵，供出壓力油，同時(shí)常閉觸點(diǎn)KT斷開(kāi)，電磁鐵YA線圈斷電，這時(shí)壓力油經(jīng)二位六通閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔，反向推動(dòng)活塞和菱形塊，將搖臂夾緊，活塞桿通過(guò)彈簧片壓下行程開(kāi)關(guān)SQ3，其常閉觸點(diǎn)SQ3斷開(kāi)，KM5線圈斷電，M3停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)搖臂夾緊，上升過(guò)程結(jié)束。</p><p>　　搖臂自動(dòng)夾緊程度由行程開(kāi)關(guān)SQ3

43、控制，若夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能夾緊，將使常閉觸點(diǎn)SQ3斷不開(kāi)，或者由于SQ3安裝位置調(diào)整不當(dāng)，搖臂夾緊后仍不能壓下SQ3，都將使M3長(zhǎng)期處于過(guò)載狀態(tài)，易將電動(dòng)機(jī)燒壞，為此，M3主電路采用熱繼電器FR2作過(guò)載保護(hù)。</p><p>　　3.6.4主軸箱、立柱松開(kāi)與夾緊的控制</p><p>　　軸箱和立柱的夾緊與松開(kāi)是同時(shí)進(jìn)行的，當(dāng)按下按鈕SB5，接觸器KM4線圈通電，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3

44、反轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油，這時(shí)電磁閥YA線圈處于斷電狀態(tài)，壓力油經(jīng)過(guò)二位六通閥進(jìn)入主軸箱與立柱松開(kāi)油腔，推動(dòng)活塞和菱形塊，使主軸和立柱松開(kāi)，由于YA線圈斷電，壓力油不能進(jìn)入搖臂松開(kāi)油腔，搖臂處于夾緊狀態(tài)，當(dāng)主軸箱與立柱松開(kāi)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)SQ4沒(méi)有受壓，常閉觸點(diǎn)SQ4閉合，指示燈HL1亮，表示主軸箱與立柱已松開(kāi)，此時(shí)可以手動(dòng)操作主軸箱在搖臂水平導(dǎo)軌上移動(dòng)，也可推動(dòng)搖臂使外外立柱作回轉(zhuǎn)移動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)到位后，按下夾緊按鈕，接觸器KM5線圈通電，

45、M3正轉(zhuǎn)，拖動(dòng)液壓泵送出壓力油至夾緊油腔，使主軸箱與立柱夾緊。當(dāng)確以?shī)A緊時(shí)，壓下SQ4，常開(kāi)觸點(diǎn)SQ4閉合，HL2亮，而常閉觸點(diǎn)SQ4斷開(kāi)，HL1滅，指示主軸箱與立柱已夾緊，可以進(jìn)行鉆削加工。</p><p>　　3.7 液壓控制系統(tǒng)</p><p>　　3.7.1 夾緊液壓控制系統(tǒng)：</p><p>　　電磁閥YA控制搖臂上升、下降夾緊\松開(kāi)，當(dāng)M3電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（Y

46、004）時(shí)松開(kāi)，反轉(zhuǎn)（Y005）時(shí)夾緊。</p><p>　　電磁閥YV控制主軸箱左移、右移夾緊\松開(kāi)，當(dāng)M3電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（Y004）時(shí)夾緊，反轉(zhuǎn)（Y005）時(shí)松開(kāi)。</p><p>　　電磁閥YH控制立柱夾緊\松開(kāi)，當(dāng)M3電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（Y004）時(shí)夾緊，反轉(zhuǎn)（Y005）時(shí)松開(kāi)。</p><p>　　圖3.4 液壓夾緊系統(tǒng)控制圖</p><p>

47、　　3.7.2 搖臂移動(dòng)與主軸箱移動(dòng)液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　電磁閥YM控制搖臂上升、下降，當(dāng)M2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（Y002）時(shí)，搖臂上升，反轉(zhuǎn)（Y003）時(shí)，搖臂下降。</p><p>　　電磁閥YN控制主軸箱左移、右移，當(dāng)M2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（Y002）時(shí)，搖臂左移，反轉(zhuǎn)（Y003）時(shí)，搖臂右移。</p><p>　　第4章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p>

48、<p>　　4.1 PLC的特點(diǎn)介紹：</p><p>　　在工業(yè)控制方面，PLC具有繼電器控制或計(jì)算機(jī)控制所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　硬件方面：在輸入、輸出通道采用光電隔離，有效抑制外部干擾源對(duì)PLC影響；在設(shè)計(jì)中采用濾波器等電路增強(qiáng)PLC對(duì)電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁波等的干擾，確保PLC在高溫、高

49、濕以及空氣中存有各種強(qiáng)腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣環(huán)境下能穩(wěn)定的工作；</p><p>　　在軟件方面：PLC的監(jiān)控定時(shí)可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶(hù)程序的專(zhuān)用運(yùn)輸處理的延遲，保證在程序出錯(cuò)和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)：</p><p>　　當(dāng)CPU、電池、輸入、輸出接口、通訊等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC的自診斷功能可以檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后備電池會(huì)正常工作。</

50、p><p><b>　　應(yīng)用靈活，編程方便</b></p><p>　　PLC采用與實(shí)際電路非常接近的梯形圖方式編程，廣大電氣技術(shù)人員非常熟悉，易于掌握，易于推廣。擴(kuò)張的靈活性，它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模進(jìn)行容量、功能和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，甚至可以通過(guò)與集散控制系統(tǒng)（DCS）或其他上位機(jī)的通訊來(lái)擴(kuò)展功能。并與外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。</p><p>　　易于

51、安裝、調(diào)試和維修</p><p>　　PLC用軟件功能取代了繼電器-接觸器控制系統(tǒng)大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，大大減少了控制設(shè)備的外部接線。在安裝時(shí)PLC的I/O接口已經(jīng)做好，因此可以直接和外圍設(shè)備連接，而不再需要專(zhuān)門(mén)的接口電路，所以硬件安裝上的工作量減少。</p><p><b>　　功能完善、適應(yīng)性強(qiáng)</b></p><p>

52、;<b>　　體積小，能耗低</b></p><p>　　4.2 PLC的基本組成</p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)主要有由中央微處理器(CPU) 、存儲(chǔ)器(ROM、RAM) 、輸入/輸出(I/O)接口、編程器、電源、通信接口、外圍設(shè)備接口等組成。</p><p>　　4.3 PLC工作過(guò)程</p><p>　　

53、4.3.1 PLC執(zhí)行過(guò)程分為輸入采樣、程序處理和輸出刷新等三個(gè)階段。</p><p>　　輸入采樣階段 以掃描方式，順序讀入所有輸入端的狀態(tài)點(diǎn)（接通或斷開(kāi)狀態(tài)），并將此狀態(tài)輸入寄存器中，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，即使輸入狀態(tài)變化，輸入寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才能被讀入。</p><p>　　程序執(zhí)行階段 PLC根據(jù)用戶(hù)輸入的控制程序，從第一條

54、指令開(kāi)始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。并且只有輸入映像寄存區(qū)存放的輸入采樣值不會(huì)發(fā)生改變，其他各種數(shù)據(jù)在輸出映像接觸器區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能隨著程序的執(zhí)行而發(fā)生變化。前面執(zhí)行的結(jié)果可能被后面的程序所用到從而影響后面程序的執(zhí)行的結(jié)果；而后面執(zhí)行的結(jié)果不可能改變前面的掃描結(jié)果，只有到了下一個(gè)掃描周期再次掃描前面程序的時(shí)候有可能起作用，但是在掃描過(guò)程中如果遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，就會(huì)根據(jù)

55、跳轉(zhuǎn)指令的條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映像寄存器中“ 讀入“上一段存入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)。從輸出映像寄存器”讀入”對(duì)應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果咋存入元件映像寄存器中。</p><p>　　輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，PlC將輸出狀態(tài)寄存器中所有繼電器的狀態(tài)，依次送到輸出鎖存器電路，并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，實(shí)現(xiàn)

56、PLC的輸出。</p><p>　　4.3.2 PLC的工作狀態(tài)</p><p>　　PLC有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)；</p><p>　　運(yùn)行狀態(tài)：執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)。</p><p>　　停止?fàn)顟B(tài)：一般用于程序的編制和修改。</p><p>　　4.3.3掃描周期和響應(yīng)時(shí)間</p><

57、;p>　　掃描周期：PLC在運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行一次掃描操</p><p><b>　　作所需的時(shí)間。</b></p><p>　　4.4 PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基本原則</p><p>　　滿足被控設(shè)備的全部要求，包括功能要</p><p><b>　　求、性能要求。</b></p>&

58、lt;p>　　在滿足控制系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮</p><p>　　適用性、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性。</p><p>　　控制系統(tǒng)應(yīng)確保控制設(shè)備性能的穩(wěn)定性及工作的安全性、可靠性。</p><p>　　控制系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性，能滿足生產(chǎn)設(shè)備的改良和系統(tǒng)的升級(jí)。</p><p>　　要注意控制系統(tǒng)輸入/輸出設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化原則和多供應(yīng)商原則，易于

59、采購(gòu)和替換。</p><p>　　易于操作，符合人機(jī)工程學(xué)和用戶(hù)的操作習(xí)慣。</p><p>　　4.5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容</p><p>　　4.5.1 PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)確定與PLC機(jī)型選擇</p><p>　　一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入與輸出的比例為6：4，根據(jù)I/O總點(diǎn)數(shù)可給出如下的經(jīng)驗(yàn)公式：</p>&

60、lt;p>　　所需內(nèi)存總字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10</p><p>　　余量：一般按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮余量。</p><p>　　所需內(nèi)存總字?jǐn)?shù)=(28+20)*10=480</p><p>　　輸入點(diǎn)數(shù)為28點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)，故總點(diǎn)數(shù)應(yīng)大于48</p><p>　　PLC機(jī)型應(yīng)選擇：共有輸入64點(diǎn)，輸出64點(diǎn)，

61、繼電器輸出。</p><p>　　4.5.2 I/O接線圖</p><p><b>　　圖4.1</b></p><p>　　4.5.3 PLC I/O、地址分配表</p><p><b>　　表4.1</b></p><p><b>　　4.5.4 流程圖<

62、/b></p><p>　　4.5.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖</p><p>　　4.5.6 梯形圖</p><p><b>　　在附錄</b></p><p>　　第5章 輔助功能</p><p>　　5.1 加工工件計(jì)數(shù)功能</p><p>　　5.1圖 計(jì)數(shù)器傳

63、感器原理圖</p><p>　　電阻：1KΩ ;發(fā)光二極管 光敏三極管</p><p>　　工作原理;發(fā)光二極管與光敏三極管分別裝在夾具的對(duì)面，當(dāng)夾具中有工件時(shí)，光敏三極管接受不到發(fā)光二極管發(fā)出的光，處于斷路狀態(tài)。則發(fā)出一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器渴通過(guò)接受到的脈沖數(shù)量來(lái)記錄加工工件數(shù)。</p><p>　　采用16為增計(jì)數(shù)型計(jì)數(shù)器上網(wǎng)斷電保持型（C100~c199）這里

64、選用C100.</p><p><b>　　安裝方法：</b></p><p>　　在夾具中，V型塊與壓板臺(tái)之間形成回路</p><p><b>　　5.2加一個(gè)急停鍵</b></p><p>　　意義：保證機(jī)床及工作人員的安全具有非常重要意義。</p><p>　　當(dāng)機(jī)床發(fā)

65、生故障或不可預(yù)料的事件時(shí)，可按下此鍵。引入一個(gè)M8034</p><p>　　功能：若使其得電，則plc的輸出繼電器全部禁止。</p><p>　　5.3 PC機(jī)與PLC通信</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用串行通信的半雙工形式，采用Windows操作系統(tǒng)中提供的實(shí)現(xiàn)各種串行通信的API函數(shù)，通過(guò)FX232AW模塊將計(jì)算機(jī)的串行通信口RS-232和PLC的編程口連

66、接起來(lái)，這樣計(jì)算機(jī)就可對(duì)PLC的RAM區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫(xiě)操作。</p><p>　　可對(duì)PLC進(jìn)行以下4種類(lèi)型的操作：</p><p>　　位元件或字元件狀態(tài)讀操作（CMD0）</p><p>　　位元件或字元件狀態(tài)寫(xiě)操作（CMD1）</p><p>　　位元件強(qiáng)制ON操作（CMD7）</p><p>　　位元件強(qiáng)制OF

67、F操作（CMD8）</p><p>　　主程序流程圖 數(shù)據(jù)收算法</p><p>　　FX2n系列PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速率固定為9600bps，奇偶校驗(yàn)位采用偶校驗(yàn)。數(shù)據(jù)格式如表1所示。數(shù)據(jù)以幀為單位發(fā)送和接收。一個(gè)多字符幀由圖1所示的五部分組成，其中和校驗(yàn)值是將命令碼STX--ETX

68、之間的字符的ASCII碼（十六進(jìn)制數(shù)）相加，取得所得</p><p>　　CSerial類(lèi)種的幾個(gè)成員函數(shù)class CSerial{　public:　　CSerial();　　~CSerial();　　BOOL Open( int nPort , int nBaud，int nParity，int nByteSize，int nStopBits );　　BOOL Close( void );　　

69、int ReadData( void *, int );　　int SendData( const char *, int );　　int ReadDataWaiting( void );　　BOOL IsOpened( void ){ return( m_bOpened ); }　protected:　　BOOL WriteCommByte( unsigned char );　　HANDLE m_hIDComDev;　　

70、OVERLAPPED m_OverlappedRead, m_OverlappedWrite;　　BOOL m_bOpened;};</p><p>　?、?Serial::Open這個(gè)成員函數(shù)打開(kāi)通信端口。帶五個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是串口號(hào)，第二個(gè)參數(shù)是數(shù)據(jù)傳輸速率，第三個(gè)是數(shù)據(jù)效驗(yàn)方式，第四個(gè)是數(shù)據(jù)位數(shù)，第五個(gè)是數(shù)據(jù)停止位。　?、?Serial::Close函數(shù)關(guān)閉通信端口?！　、?CSerial::Send

71、Data函數(shù)把數(shù)據(jù)從一個(gè)緩沖區(qū)寫(xiě)到串行端口。第一個(gè)參數(shù)是緩沖區(qū)指針，其中包含要被發(fā)送的資料；第二個(gè)參數(shù)是發(fā)送的字節(jié)數(shù)?！　、?CSerial::ReadData函數(shù)從斷口接收緩沖區(qū)讀入數(shù)據(jù)。第一個(gè)參數(shù)是緩沖區(qū)指針，資料將被放入該緩沖區(qū)；第二個(gè)參數(shù)緩沖區(qū)的大小計(jì)算機(jī)與PC鏈接數(shù)據(jù)流的傳輸格式</p><p><b>　　數(shù)據(jù)傳輸基本格式</b></p><p><

72、;b>　　控制代碼</b></p><p>　　PLC在以下幾種情況時(shí)，將會(huì)初始化：</p><p><b>　　電源接通</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)通信正常完成</b></p><p>　　接收到發(fā)送結(jié)束信號(hào)（EOT）或清除信號(hào)（CL）</p><

73、;p>　　接受到控制代碼NAK</p><p>　　計(jì)算機(jī)發(fā)送命令報(bào)文后超時(shí)。</p><p><b>　　工作站號(hào)</b></p><p>　　在FX2n系列PLC的中用特殊數(shù)據(jù)寄存器D8121來(lái)設(shè)定站號(hào)，設(shè)定范圍為：00H~0FH</p><p><b>　　PLC標(biāo)識(shí)</b></p

74、><p>　　在FX2n系列PLC的標(biāo)識(shí)號(hào)用16進(jìn)制數(shù)FF對(duì)應(yīng)的兩個(gè)ASCII字符46H,46H表示。</p><p><b>　　命令</b></p><p><b>　　計(jì)算機(jī)鏈接中的命令</b></p><p><b>　　報(bào)文時(shí)間</b></p><p&

75、gt;　　一般為1.0ms為單位，</p><p><b>　　數(shù)據(jù)字符</b></p><p><b>　　以實(shí)際情況而定</b></p><p><b>　　校驗(yàn)和代碼</b></p><p>　　將報(bào)文的第一個(gè)控制代碼與校驗(yàn)和代碼之間所有字符的16進(jìn)制數(shù)形式的ASCII碼

76、求和，把和的最低兩位16進(jìn)制數(shù)作為校驗(yàn)和代碼，并且以ASCII碼形式放在報(bào)文的末尾。</p><p><b>　　通訊協(xié)議示例</b></p><p>　　具體程序：（用VC++語(yǔ)言編程）</p><p>　　首先要對(duì)端口進(jìn)行初始化操作，既設(shè)定通信協(xié)議</p><p><b>　　通信口初始化子程序</b

77、></p><p>　　Bool Cserial：：open（int nport）</p><p>　　{ //nport為微型計(jì)算機(jī)串口端口號(hào)；</p><p>　　char szport\[15\];</p><p><b>　　DCB dcb;</b></p><p>　　m_hID

78、ComDev=CreateFile(szport,GEMERIC_READ︱GEMERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NOMAL︱FILE_OVERLAPPED,NULL)</p><p>　　GetCommstate（m_hIDCDev,&dcb）; //取的通信資源當(dāng)前設(shè)置</p><p>　　dcb.BaudRate

79、=9600； //設(shè)定波特率為9600bit/s</p><p>　　dcb.ByteSize=7； //7為數(shù)據(jù)</p><p>　　dcb.parity=2； //設(shè)定為偶校驗(yàn)</p><p>　　dcb.StopBits=0； //設(shè)定一個(gè)停

80、止位</p><p>　　if（SetCommstate（m_hIDComDev，&dcb））</p><p>　　return（TRUE）</p><p>　　else return（FALESE）;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//發(fā)送請(qǐng)求與確認(rèn)子程序&

81、lt;/p><p>　　Bool CNTJD1g：：RFPLC(char *Read_char char *Read_address，int eabdyes)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Cserial Serial； //用于串行通信的類(lèi)</p><p>　　Ch

82、ar read_BUFFER;</p><p>　　ENQ_request[10]={0x05};</p><p>　　ACK[10]={0x06};</p><p>　　if(Serial.open(1) ) //初始化串行通信口COM1</p><p>　　{ Serial.SendDate（&ENQ_re

83、quest，1）； //發(fā)送聯(lián)絡(luò)信號(hào)</p><p>　　Sleep（1000）； //等待1秒鐘</p><p>　　Serial.ReadData（&read_BUFFER,1）; //讀取PLC響應(yīng)信號(hào)</p><p>　　if(read_BUFFER= =ACK)</p><p>　　{如果PLC響

84、應(yīng)信號(hào)等于ACK，則進(jìn)行操作：}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Serial.Close（）； //操作完畢，關(guān)閉通信口</p><p><b>　　}</b></p><p>　　例如:如果要讀取線圈Y01～Y18的狀態(tài)，查FX2n－232AW用戶(hù)手冊(cè)，PLC輸出線圈

85、Y01～Y18的軟設(shè)備地址為0x00A2，而Y01～Y18是2個(gè)字節(jié)，和校驗(yàn)值SUM是將命令碼到ETX的各個(gè)ASCII碼相加后取后兩位，即:SUM＝0x30+0x30+0x30+0x41+0x32+0x30+0x32+0x03=0x168，取低兩位0x68。</p><p>　　STX_star[10]={02,30,30,30,41,32,30,32,03,68}</p><p>　

86、　發(fā)送完以上開(kāi)始代碼后可直接讀取PLC響應(yīng)信息：</p><p><b>　　如下：</b></p><p>　　//讀取PLCCMDO（讀操作）子程序</p><p>　　Bool CNTJD1g：：Read From PLC（Char *Read Char *Read_address，int Read_bytes）</p>&

87、lt;p>　　{char senddatasum_CHECK\[2\];</p><p>　　char readdatasum_CHECK\[2\];</p><p>　　char total_DATABYTES\[2\];</p><p>　　char readdatasum_check\[2\];</p><p>　　int sen

88、ddata_sum;</p><p>　　int datasum_check=0;</p><p><b>　　int i ;</b></p><p>　　Serial.SendData（&STX_star，1）； //向PLC發(fā)送開(kāi)始代碼</p><p>　　Serial.SendData（CMD0_read，

89、1）；//發(fā)送‘讀’代碼</p><p>　　datasum_check+=CM0D_read；</p><p>　　for（i=0；i<4;i++）</p><p>　　{Serial.SendData(*Read_address\[i\],1); //發(fā)送起始地址的ASCII代碼</p><p>　　datasum_check+ t

90、otal_DATABYTES\[i\]；</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Change to ASCII（total_DATABYTES，Read_bytes）; //將字節(jié)數(shù)轉(zhuǎn)化為ASCII值</p><p>　　for（i=0；i<2;i++）</p><p>　　{ Ser

91、ial.SendData（&total_DATABYTES\[i\]，1）； //發(fā)送元件字節(jié)數(shù)的ASCII碼值</p><p>　　datasum_check+ total_DATABYTES\[i\]；</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Serial.SendData（&ETX_end，1

92、）； //發(fā)送結(jié)束標(biāo)志代碼</p><p>　　Senddatasum_CHECK+ETX_end；</p><p>　　Changesum to ASCII（Senddatasum_CHECK，Senddatasum_CHECK）； //將和轉(zhuǎn)化為ASCII碼</p><p>　　for（i=0；i<2;i++）</p><p&g

93、t;　　Serial.SendData(*Senddatasum_CHECK \[i\],1);</p><p>　　Sleep（1000）； //等待PLC響應(yīng)</p><p>　　Serial.RendData（&read_BUFFER,1）;</p><p>　　if（read_BUFFER= =STX_start）</p><p&

94、gt;　　{readdata_sum=0;</p><p>　　for（i=0；i<2*Read_bytes;i++）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Serial.RendData(&Read_char\[i\];</p><p><b>　　}</b>&

95、lt;/p><p>　　Serial.RendData（&read_BUFFER,1）;</p><p>　　if（read_BUFFER= =ETX_end）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Serial.RendData(readdatasum_CHECK,2); //讀入的

96、和的低2位ASCII碼</p><p>　　Readdata_sum+=ETX_end；</p><p>　　Changesum to ASCII（Senddatasum_CHECK，Senddatasum_sum）； //將計(jì)算機(jī)得到的和轉(zhuǎn)化為ASCII碼值</p><p>　　if（*readdatasum_CHECK= =*readdatasum_check）

97、 //和校驗(yàn)</p><p>　　{AfxMessageBox（“數(shù)據(jù)讀出成功”）return（TRUE）;}</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ AfxMessageBox（“校驗(yàn)錯(cuò)誤”） return（FLASE）;}</p><p><b>　　}</b>&

98、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　5.4 PLC設(shè)備維護(hù)與維修</p><p>　　5.4.1 PC通信診斷故障：</p><p>　　可根據(jù)以上內(nèi)容進(jìn)行PLC故障診斷與維修，可利用PC通信進(jìn)行診斷：</p><p>　　利用在上位機(jī)系統(tǒng)中軟件中，加一個(gè)故障檢測(cè)塊，當(dāng)

99、按下此按鈕時(shí)，檢測(cè)開(kāi)始，進(jìn)行輸出繼電器狀態(tài)檢測(cè)(0、1：0代表故障，1代表正常)并輸出其相應(yīng)的繼電器符號(hào)，可根據(jù)其狀態(tài)讀得輸出繼電器是否有故障。查FX2n－232AW用戶(hù)手冊(cè)，PLC輸出線圈Y01～Y18的軟設(shè)備地址為0x00A2，</p><p>　　int Testing(*address,int state, int b)</p><p><b>　　{int i;<

100、;/b></p><p><b>　　*Address;</b></p><p>　　for（i=0;i<18;i++）</p><p>　　{if(state= =0)</p><p>　　cont<<“輸出繼電器號(hào)：”<<*address：’\n’<<“state：”&

101、lt;< state<<endl;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　如果KM1（y01有故障）則輸出顯示：*address：Y001</p><p><b>　　State：0</b><

102、/p><p>　　5.4.2內(nèi)部特殊繼電器與數(shù)據(jù)寄存器檢測(cè)</p><p>　　利用PLC的特殊內(nèi)部繼電器與數(shù)據(jù)寄存器狀態(tài)，可以詳細(xì)了解PLC發(fā)生的故障原因。</p><p>　　FX系列PLC基本運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控信息，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的特殊內(nèi)部特殊繼電器與數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行顯示。</p><p>　　特殊內(nèi)部繼電器顯示：</p><p&

103、gt;<b>　　PLC報(bào)警信息顯示</b></p><p>　　在以上報(bào)警中，當(dāng)出現(xiàn)M8060~M8067報(bào)警時(shí)，對(duì)應(yīng)地址將送到D8004中，同時(shí)特殊內(nèi)部繼電器M8004為1，當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)報(bào)警時(shí)，D8004J將記憶最小的報(bào)警地址。</p><p>　　PLC硬件出錯(cuò)代碼與處理：</p><p>　　5.4.3 運(yùn)行環(huán)境的保證</p>

104、<p>　　因?yàn)镻LC為精密電子產(chǎn)品，自動(dòng)化控制的系統(tǒng)是要求長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，因此PLC的運(yùn)行環(huán)境要求極高，要防塵、防火、防水，防高溫，防雷電，因此電氣控制室一般都安排在具有雙層玻璃的、安裝有水式制冷空調(diào)的二樓，電控室的溫度一般控制在28度左右;對(duì)于防塵則是將PLC安裝在1M＊2.2M＊0.6M的帶鎖前面板為玻璃門(mén)的控制柜中，此柜上部安裝有防塵罩的抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行柜內(nèi)降溫。</p><p>　　5.4.

105、4 做好日常工作</p><p>　　日常準(zhǔn)備工作：首要的熟悉工藝流程，其次是對(duì)PLC各種模塊的說(shuō)明資料的熟悉，再次現(xiàn)場(chǎng)布局的了解，最后確保自已的各種檢測(cè)工具要完好無(wú)誤。</p><p>　　日常點(diǎn)檢工作：定期進(jìn)行CPU的電池的電壓檢測(cè)，正常常情況下為3V，定期對(duì)構(gòu)成PLC系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備的點(diǎn)檢和維護(hù)，如UPS定期維護(hù)，利用停機(jī)時(shí)機(jī)，對(duì)PLC各控制柜進(jìn)行人工除塵、降溫，PLC程序的定期人工

106、備份和電池備份及各相關(guān)壞器件的更換等工作。</p><p>　　當(dāng)PLC的軟件不正常時(shí)，主要看CPU的RUN狀態(tài)是否正常，不正常則進(jìn)行CPU清除后重新下載控制程序。</p><p>　　當(dāng)PLC硬件不正常時(shí)則要按以下順序進(jìn)行檢查工作：</p><p>　　1、查看PLC電源是否有電：有電則測(cè)量電壓是否在+24V的±5%范圍之內(nèi)，有電且正常，則進(jìn)行下一步;有

107、電不正常則進(jìn)行電源模塊的輸出端與輸入端進(jìn)行檢測(cè)，若輸出端不正常而輸入端正常，則更換模塊;若輸入端不正常，則進(jìn)行輸入端的逆流法則進(jìn)行相應(yīng)檢查，如進(jìn)行24V交直流變壓器的輸入電壓端的交流電壓220V的±10%檢查，正常，則更換直流24V變壓器。無(wú)電則按跡尋蹤，借助原理圖+現(xiàn)場(chǎng)布置總圖+接線圖紙，檢查給電源模塊供電的各種電器器件的輸出端的接線是否正確，不正確，重新接線;正確用萬(wàn)用表則檢查空氣開(kāi)關(guān)的進(jìn)線端與出線端有無(wú)正常供電，無(wú)正常供

108、電，查明是外界還是自身原因，若為外界則是電壓不足還是根本無(wú)電壓，或負(fù)載過(guò)重，又或嚴(yán)重過(guò)流等等的分析，一直到將事故排除正常供電為止;若為本身器件壞則更換之。</p><p>　　2、了解過(guò)CPU工作模式及優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)有STOP、HOLDUP、STARTUP（WARMRESTART、COLDRESTART）;低優(yōu)先級(jí)有：RUN、RUN-P（PG/PC的在線讀寫(xiě)程序）。查看CPU是在RUN模式，或是在STOP模式，

109、又或是RUN模式的閃爍狀態(tài)和STOP模式兼有的保持模式或叫調(diào)試模式。如果僅是RUN模式則CPU和各板為正常進(jìn)行第3步。如果是保持模式出現(xiàn)，可能是運(yùn)行過(guò)程中用戶(hù)程序出現(xiàn)斷點(diǎn)而處于調(diào)試程序狀態(tài)，或在啟動(dòng)模式下斷點(diǎn)出現(xiàn)，對(duì)此情況重新調(diào)試好程序，再次將控制程序下載到CPU中方可。</p><p>　　如果是STOP模式，目測(cè)引起STOP的原因分析：A、無(wú)電，分析無(wú)電原因，是因?yàn)楣╇姴块T(mén)出問(wèn)題，還是異常掉電（因有有1K3A

110、H的UPS保證很少發(fā)生異常掉情況），通常情況下為檢修拉電了，待檢修結(jié)束后進(jìn)行人工送電。再利用PLC的在線功能將CPU的工作模式從STOP轉(zhuǎn)換為RUN;B、CPU壞，更換新的好的同種類(lèi)型同版本的CPU;C、有板子壞了，有序進(jìn)行板子的更換。對(duì)于硬件更換時(shí)要注意使用與原來(lái)的器件相同的產(chǎn)品同型號(hào)、同版本來(lái)進(jìn)行，否則會(huì)造成實(shí)際的PLC配置與相應(yīng)編程軟件中硬件配置數(shù)據(jù)庫(kù)中硬件配置不同而無(wú)法進(jìn)行用戶(hù)控制程序的正常循環(huán)執(zhí)行。</p>&l

111、t;p>　　3、進(jìn)行各個(gè)主板和擴(kuò)展板上的通迅電纜檢查和各模塊各LED燈的檢察，看是否有壞模塊出現(xiàn)fault燈亮，若有則該模塊不正常。對(duì)于數(shù)字量輸出模塊上各點(diǎn)其實(shí)與現(xiàn)實(shí)生活上的電燈開(kāi)關(guān)是一樣的功能且為常開(kāi)點(diǎn)，所以在線檢修該模塊的任一點(diǎn)時(shí)，只要在無(wú)接線時(shí)且該地址在控制程序不給輸出信號(hào)時(shí)來(lái)檢測(cè)其通不通就可以了，若通，則該點(diǎn)不正常，不通則正常;不正常時(shí)要進(jìn)行硬件連接線的另選點(diǎn)重接工作;另外我們也可以用新模塊進(jìn)行更換后，對(duì)替換下來(lái)的模塊的點(diǎn)

112、進(jìn)行測(cè)量通斷狀態(tài)，通，則該點(diǎn)壞，不通該點(diǎn)為好。對(duì)于數(shù)字量輸入模塊的點(diǎn)當(dāng)于導(dǎo)通的線圈，為常閉狀態(tài)，它可以在線或下線檢測(cè)，用表檢測(cè)若是壞點(diǎn)的話則是不通的狀態(tài)，則換點(diǎn)重接線;好點(diǎn)則為通狀態(tài)。只要對(duì)硬件接線重新?lián)Q點(diǎn)重接后均要用相應(yīng)編程軟件對(duì)控制軟件進(jìn)行0X或1X地址替換工作。對(duì)于模擬量輸入模塊是與數(shù)字量輸入模塊相同，每個(gè)通道都相當(dāng)于一根導(dǎo)線形式，也就是說(shuō)相當(dāng)于常閉點(diǎn)，所以檢測(cè)通道好壞的方法為用表的測(cè)通斷功能來(lái)檢測(cè)，當(dāng)通狀態(tài)時(shí)為好，斷狀態(tài)時(shí)為壞通

113、道;模擬量輸出模塊的檢測(cè)方法與數(shù)字量輸出模塊相同。若壞通道則對(duì)硬件接線需要更換通道與并同時(shí)替換控制程序中的相應(yīng)3X或4X地址;另外對(duì)于模擬</p><p>　　4、對(duì)大量輸出模塊的板子上的電源模塊在正常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)是不能斷電的，因?yàn)榇藭r(shí)斷電的話，將使繼電器柜中的常開(kāi)繼電器變?yōu)槌ｉ_(kāi)狀態(tài)，容易發(fā)生錯(cuò)誤，因此要對(duì)此類(lèi)的輸出模塊進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要與現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行聯(lián)系，進(jìn)行該部分相關(guān)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作后，再撤去數(shù)字量輸出模塊的供

114、電線后對(duì)模塊測(cè)點(diǎn)工作。 　　5、各類(lèi)開(kāi)關(guān)類(lèi)的檢測(cè)工作：如繼電器、接近開(kāi)關(guān)、空氣開(kāi)關(guān)等器件的檢測(cè)工作，是根據(jù)開(kāi)關(guān)的類(lèi)型是常閉型還是常開(kāi)型來(lái)區(qū)分，用表來(lái)檢測(cè)其通與不通的狀態(tài)，其狀態(tài)與好器件狀態(tài)相反，則該器件壞了，更換之。對(duì)于電路大部情況利用常開(kāi)型，它們是用來(lái)人工控制或自動(dòng)控制電流的接通與斷開(kāi)的;對(duì)于常閉型主要用在保護(hù)電路中。借此可以知道開(kāi)關(guān)類(lèi)和保護(hù)類(lèi)器件的正常狀態(tài)為如何而正常識(shí)別器件的好壞。 　　6、通迅模塊的檢測(cè)則是利用簡(jiǎn)單的用好的新