t4240b鏜床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問題研究-畢業(yè)設(shè)計(jì)正文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文是研究機(jī)械加工中常用的T4240B鏜床傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的改造問題，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，對工作環(huán)境要求低等一系

2、列優(yōu)點(diǎn)。因此，本論文對T4240B鏜床電氣控制系統(tǒng)的改造，將把PLC控制技術(shù)應(yīng)用到改造方案中去，從而大大提高鏜床的工作性能。論文分析了T4240B鏜床的控制原理，制定了可編程控制器改造T4240B鏜床電氣控制系統(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PLC控制鏜床的工作過程做了詳細(xì)闡述，論述了采用PLC取代傳統(tǒng)繼電器——接觸器電氣控制

3、系統(tǒng)從而提高機(jī)床工作性能的方法，給出了相應(yīng)的控制原理圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器；梯形圖；電氣控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This thesis is to study mechanical processing in commonly used T4240B borin

4、g traditional electrical control system, aiming at solving the problem of traditional relay contactor electric control system of the existing line complex, poor stability and reliability, fault diagnosis and exclude the

5、difficulty. As a result of the PLC control system and electrical relay, contactor electrical control system is compared with simple structure, easy programming, debugging, short cycle, high reliability, st</p><

6、;p>　　Keywords：Programmable controller；Ladder diagram；Eectrical control system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p&

7、gt;<p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 接觸器的基本介紹2</p><p>　　1.2 接觸器的常見故障和處理方法2</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)的目的和意義3</p><p>　　第2

8、章 PLC基本知識介紹4</p><p>　　2.1 PLC的含義及特點(diǎn)4</p><p>　　2.2 PLC的構(gòu)成及各部分的作用5</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)7</p><p>　　2.4 PLC的工作原理8</p><p>　　2.5 PLC的注意事項(xiàng)10</p>&

9、lt;p>　　2.6 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及國內(nèi)外發(fā)展趨勢12</p><p>　　2.7 系統(tǒng)故障分析及處理14</p><p>　　第3章T4240B立式雙柱鏜床電氣控制解析17</p><p>　　3.1 T4240B的工藝特點(diǎn)與控制要求17</p><p>　　3.1.1工藝特點(diǎn)17</p><p>

10、;　　3.1.2電力拖動及控制要求分析18</p><p>　　3.2 T4240B電路控制分析說明19</p><p>　　3.2.1電氣控制線路的特點(diǎn)21</p><p>　　3.2.2電路分析說明21</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基

11、本原則及步驟24</p><p>　　4.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則24</p><p>　　4.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟24</p><p>　　4.2 PLC程序設(shè)計(jì)方法25</p><p>　　4.2.1 PLC編程的基本原則25</p><p>　　4.2.2 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法26</p

12、><p>　　4.2.3 順序設(shè)計(jì)法26</p><p>　　4.2.4 基本指令系統(tǒng)和編程方法27</p><p>　　4.3 PLC機(jī)型的選擇27</p><p>　　第5章T4240B立式雙柱鏜床的電氣控制PLC改造29</p><p>　　5.1 T4240B改造說明與電路設(shè)計(jì)29</p>

13、<p>　　5.2 結(jié)合T4240B程序設(shè)計(jì)與說明32</p><p><b>　　第6章 結(jié)論36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　附錄39<

14、;/b></p><p>　　附錄一T4240B電氣原理圖39</p><p>　　附錄二 T4240B PLC控制系統(tǒng)梯形圖40</p><p>　　附錄三 T4240B L系統(tǒng)控制電路圖41</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速

15、發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)也已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，不僅其應(yīng)用越來越廣泛，而且它是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段之一[1]。經(jīng)濟(jì)、技術(shù)飛速發(fā)展同時(shí)也帶動著制造業(yè)的迅速發(fā)展，這就意味著制造工具和控制系統(tǒng)的革新。令來代替即可，體現(xiàn)了PLC自動控制技術(shù)無與倫比的優(yōu)越性和控制的可靠性[2]。本設(shè)計(jì)主要通過對T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床的電氣控制部分進(jìn)行了以PLC為核心的控制系統(tǒng)改造。通過改造后的T4240B

16、立式雙柱坐標(biāo)鏜床，不僅提高了生產(chǎn)效率、降低工人勞動強(qiáng)度同時(shí)還大大降低了相應(yīng)的維護(hù)技術(shù)難度，使它的控制系統(tǒng)得到了簡化，工作效率、安全性和穩(wěn)定性都大大的提高。根據(jù)PLC的特點(diǎn)以及它在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢地位，提出利用PLC對T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床的電氣控制部分進(jìn)行改造和分析，最后利用PLC實(shí)現(xiàn)車床控制電路的改造，使T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床控制線路大大簡化，克服了繼電器－接觸器控制系統(tǒng)觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修困難等缺點(diǎn)，提

17、高了設(shè)備操作的可靠性和安全性。同時(shí)本文也介紹了PLC在控制過程中的優(yōu)劣勢及應(yīng)該注意的問題。所以在設(shè)計(jì)過</p><p>　　1.1 接觸器的基本介紹</p><p>　　在電工學(xué)上，因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制（某些型別可達(dá)800安培）電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動機(jī)做為控制對象﹐也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，接觸器不僅能接通和

18、切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一。</p><p>　　接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心，并帶動交流接觸器點(diǎn)動作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。直流接觸器的

19、工作原理跟溫度開關(guān)的原理有點(diǎn)相似。</p><p><b>　　圖1—1接觸器</b></p><p>　　1.2 接觸器的常見故障和處理方法</p><p>　　觸頭接觸不牢靠會使動靜觸頭間接觸電阻增大，</p><p>　　導(dǎo)致接觸面溫度過高，使面接觸變成點(diǎn)接觸，甚至出現(xiàn)不導(dǎo)通現(xiàn)象。造成此故障的原因有：</p&

20、gt;<p>　　(1)觸頭上有油污、花毛、異物；</p><p>　　(2)長期使用，觸頭表面氧化；</p><p>　　(3)電弧燒蝕造成缺陷、毛刺或形成金屬屑顆粒等；</p><p>　　(4)運(yùn)動部分有卡阻現(xiàn)象。</p><p><b>　　處理方法有：</b></p><p&g

21、t;　?、賹τ谟|頭上的油污、花毛或異物，可以用棉布蘸酒精或汽油擦洗即可。</p><p>　　②如果是銀或銀基合金觸頭，</p><p>　?、燮浣佑|表面生成氧化層或在電弧作用下形成輕微燒傷及發(fā)黑時(shí)，一般不影響工作，可用酒精和汽油或四氯化碳溶液擦洗。即使觸頭表面被燒得凸凹不平，也只能用細(xì)銼清除四周濺珠或毛刺，切勿銼修過多，以免影響觸頭壽命。</p><p>　　對于

22、銅質(zhì)觸頭，若燒傷程度較輕，只需用細(xì)銼把凸凹不平處修理平整即可，但不允許用細(xì)砂布打磨，以免石英砂粒留在觸頭間，而不能保持良好的接觸；若燒傷嚴(yán)重，接觸面低落，則必須更換新觸頭。</p><p>　　④運(yùn)動部分有卡阻現(xiàn)象，可拆開檢修。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　隨著可編程控制器(PLC)控制系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，本文通過對可編程控制器(

23、PLC)的工作原理以及特點(diǎn)的介紹，并以此為基礎(chǔ)對T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床的電氣控制部分進(jìn)行改造，從而逐步代替接觸器控制，逐步實(shí)現(xiàn)自動化[4]。本文對車床改造的過程運(yùn)用到了PLC的許多知識，其中包括對機(jī)型的選擇、I/O地址分配、梯形圖繪制等相關(guān)知識。在設(shè)計(jì)的過程中讓我們熟練掌握電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)，具備閱讀和分析電氣控制電路的能力；通過設(shè)計(jì)讓我們熟悉PLC的基本工作原理以及PLC的程序設(shè)計(jì)方法。 </p><p&

24、gt;　　1.4設(shè)計(jì)的目的和意義</p><p>　　根據(jù)PLC的特點(diǎn)以及它在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢地位，提出利用PLC對T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床的電氣控制部分進(jìn)行改造和分析，最后利用PLC實(shí)現(xiàn)車床控制電路的改造，使T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床控制線路大大簡化，克服了繼電器－接觸器控制系統(tǒng)觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修困難等缺點(diǎn)，提高了設(shè)備操作的可靠性和安全性。同時(shí)本文也介紹了PLC在控制過程中的優(yōu)劣勢及應(yīng)

25、該注意的問題</p><p>　　第2章 PLC基本知識介紹</p><p>　　2.1 PLC的含義及特點(diǎn)</p><p>　　PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程。也是公共有限公司、電源線車等的名稱

26、縮寫。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：</p><p>　　“可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了

27、邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC[5]。</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械

28、或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障

29、工作時(shí)間則更長[6]。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低,同時(shí)也大大提高了安全性和穩(wěn)定性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。</p>

30、<p>　　(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p>

31、<p>　　(3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　　(4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量

32、小，維護(hù)方便，容易改造。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。</p><p>　　(5)體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化

33、的理想控制設(shè)備。</p><p>　　2.2 PLC的構(gòu)成及各部分的作用</p><p>　　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，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的各部分作用如下：</p>

34、<p>　　(1)CPU運(yùn)算和控制中心</p><p>　　起“心臟”作用?？v：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲器的解釋編譯程序），把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲器中

35、，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動器。</p><p>　　組成：CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。</p><p><b>　　(2)存儲器</b></p><p>　　具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括

36、管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。</p><p>　　用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機(jī)存取存儲器（RAM）組成。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3-5年。</p><p>　　(3)輸入/輸出接口</p><p><b>　　①輸入接口：

37、</b></p><p>　　光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極管和光電三極管組成。</p><p>　　發(fā)光二極管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。</p><p>　　光電三極管：在光信號的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號與輸入信號有線性關(guān)系。</p>

38、<p>　　輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。</p><p><b>　?、谳敵鼋涌?lt;/b></p><p>　　PLC的繼電器輸出接口電路工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路

39、輸出數(shù)字信號1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。三種類型：</p><p>　　繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載</p><p>　　晶體管輸出：無觸點(diǎn)、壽命長、直

40、流負(fù)載</p><p>　　晶閘管輸出：無觸點(diǎn)、壽命長、交流負(fù)載</p><p><b>　　(4)編程器</b></p><p>　　編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實(shí)驗(yàn)室使用的就是手持編程器。二種是通過PLC的RS232接口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤。通過NSTP-GR軟件（或WINDOWS下軟件）向PLC內(nèi)部輸入程序。<

41、;/p><p><b>　　(5)電源</b></p><p>　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。</p><p>　　PLC種類繁多，但

42、其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入、輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路組成。PLC結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 PLC的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)</p>

43、<p>　　(1)實(shí)時(shí)性。由于控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)是基于控制為前提，信號處理時(shí)間短，速度快。基于信號處理和程序運(yùn)行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目[7]。</p><p>　　(2)高可靠性。所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10-20

44、ms。各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。對采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三位CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),以及實(shí)現(xiàn)電源模塊冗余、I/O模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。</p><p>　　(3)系統(tǒng)配置簡單靈活。控制器產(chǎn)品種類繁多，規(guī)?？煞执蟆⒅?、小等。I/O

45、卡件種類豐富，可根據(jù)自控工程實(shí)現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。滿足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組合。</p><p>　　(4)豐富的I/O卡件?？刂破麽槍Σ煌墓I(yè)自控工程的現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等,有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能,它還有多種

46、人機(jī)對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p>　　(5)控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)?？刂破鞯母鱾€(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。</p><p>　　(6)價(jià)格優(yōu)勢。質(zhì)優(yōu)

47、價(jià)廉，性價(jià)比高。</p><p>　　(7)安裝簡單，維修方便?？梢栽诟鞣N工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p>　　2.4 PLC的工作原理</p>

48、<p>　　PLC雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，而PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中用戶程序按先后順序存放。對每個(gè)程序，處理器從第一條指令開始執(zhí)行，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。掃描周期的長短主要取決于以下幾個(gè)因素：一是處理器執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一個(gè)掃描周期大致可分

49、為輸入/輸出刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。</p><p>　　所謂輸入/輸出刷新是指，PLC先將上一次掃描的執(zhí)行結(jié)果送到輸出端，再讀入輸入數(shù)據(jù)并存入輸出狀態(tài)寄存器，輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行一次更新，故稱為I(輸入)/O (輸出)刷新。由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次輸入/輸出刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對輸入與輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入與輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，由此可見，若輸入變

50、量在輸入/輸出刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的輸入/輸出刷新期間輸出才會發(fā)生變化。</p><p>　　總之，采用循環(huán)掃描的工作方式，是PLC區(qū)別微機(jī)和其他控制設(shè)備的其他設(shè)備的最大特點(diǎn)。</p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出

51、刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 </p><p>　　(1)輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸

52、入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　　(2)用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的

53、結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯

54、線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 </p><p>　　(3)輸出刷新階段 </p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　2.5 PLC的注意事項(xiàng)</p

55、><p>　　PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，通常不要取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證PLC的正常運(yùn)行，因此在使用中應(yīng)注意以下問題。</p><p><b>　　(1)工作環(huán)境</b></p><p>　　溫度：PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大

56、的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔；開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。</p><p>　　濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。</p><p>　　震動：應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避

57、免震動時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。</p><p>　　空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。</p><p>　　電源：PLC供電電源為50Hz、220（1±10%）V的交流電，對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。對于可靠性要求很高的場

58、合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。</p><p><b>　　(2)安裝與布線</b></p><p>　　動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。</p><p>　　PLC應(yīng)

59、遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)。</p><p>　　PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。</p><p>　　PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以防止外界信號的干擾。</p>&l

60、t;p>　　交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。</p><p>　　(3)I/O端的接線</p><p>　　輸入接線：輸入接線一般不要超過30米。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長些。輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。<

61、;/p><p>　　輸出連接：輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)選擇繼電器工作壽命要長。PL

62、C的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。</p><p><b>　　(4)外部安全電路</b></p><p>　　為了確保整個(gè)系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作，避免由于外部電源發(fā)生故障、PLC出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡事故，PLC外部應(yīng)安裝必要的保

63、護(hù)電路。</p><p>　　急停電路：對于能使用戶造成傷害的危險(xiǎn)負(fù)載，除了在控制程序中加以考慮之外，還應(yīng)設(shè)計(jì)外部緊急停車電路，使得PLC發(fā)生故障時(shí)，能將引起傷害的負(fù)載電源可靠切斷。</p><p>　　保護(hù)電路：正反向運(yùn)轉(zhuǎn)等可逆操作的控制系統(tǒng)，要設(shè)置外部電器互鎖保護(hù)；往復(fù)運(yùn)行及升降移動的控制系統(tǒng)，要設(shè)置外部限位保護(hù)電路。</p><p>　　可編程控制器有監(jiān)視定時(shí)

64、器等自檢功能，檢查出異常時(shí)，輸出全部關(guān)閉。但當(dāng)可編程控制器CPU故障時(shí)就不能控制輸出，因此，對于能使用戶造成傷害的危險(xiǎn)負(fù)載，為確保設(shè)備在安全狀態(tài)下運(yùn)行，需設(shè)計(jì)外電路加以防護(hù)。</p><p>　　電源過負(fù)荷的防護(hù)：如果PLC電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于10秒，PLC工作不受影響，若電源中斷超過10秒或電源下降超過允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開；當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動進(jìn)行。因此，

65、對一些易過負(fù)載的輸入設(shè)備應(yīng)設(shè)置必要的限流保護(hù)電路。</p><p>　　重大故障的報(bào)警及防護(hù)：對于易發(fā)生重大事故的場所，為了確?？刂葡到y(tǒng)在重大事故發(fā)生時(shí)仍可靠的報(bào)警及防護(hù)，應(yīng)將與重大故障有聯(lián)系的信號通過外電路輸出，以使控制系統(tǒng)在安全狀況下運(yùn)行。</p><p><b>　　(5)PLC的接地</b></p><p>　　良好的接地是保證PLC可

66、靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。PLC的接地線與機(jī)器的接地端相接，接地線的截面積應(yīng)不小于2平方毫米，接地電阻小于100Ω；如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接上專用地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開；若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其它設(shè)備公共接地，禁止與其它設(shè)備串連接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC。</p><p>

67、;　　2.6 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及國內(nèi)外發(fā)展趨勢</p><p><b>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p>　　(1)開關(guān)量的邏輯控制</p><

68、;p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p>　　(2)模擬量控制 </p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處

69、理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。[10]PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p><b>　　(3)運(yùn)動控制</b></p><p>　　PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)

70、在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。</p><p><b>　　(4)過程控制</b></p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。

71、PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　國內(nèi)外發(fā)展趨勢</b></p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編

72、程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化[8]。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　

73、　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。</p><

74、;p>　　我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島

75、公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。</p><p>　　2.7 系統(tǒng)故障分析及處理</p><p>　　(1)PLC主機(jī)系統(tǒng)</p><p>　　PLC主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。通訊及網(wǎng)絡(luò)受

76、外部干擾的可能性大，外部環(huán)境是造成通訊外部設(shè)備故障的最大因素之一[9]。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設(shè)備的破壞[10]。目前PLC的主存儲器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制

77、作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。對于PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求；同時(shí)在系統(tǒng)維修時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對主機(jī)系統(tǒng)造成損害。</p><p>　　(2)PLC的I/O端口</p><p>　

78、　PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢在于其I/O端口，在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無幾的情況下，I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。</p><p><b>　　(3)現(xiàn)場控制設(shè)備</b

79、></p><p>　　在整個(gè)過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點(diǎn)在現(xiàn)場，最容易出故障的幾個(gè)方面。</p><p>　　第一類故障點(diǎn)(也是故障最多的地點(diǎn))在繼電器、接觸器。如該生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。在該生產(chǎn)線上所有現(xiàn)場的控制箱都是選用密閉性

80、較好的盤柜，其內(nèi)部元器件較其他采用敞開式盤柜內(nèi)  元器件的使用壽命明顯要長。所以減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對系統(tǒng)運(yùn)行的影響。</p><p>　　第二類故障多發(fā)點(diǎn)在閥門或閘板這一類的設(shè)備上，因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，相對的位移一般較大，或者要經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換等幾個(gè)步驟才能完成閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣

81、、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。長期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。我廠對此類設(shè)備建立了嚴(yán)格的點(diǎn)檢制度，經(jīng)常檢查閥門是否變形，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否靈活可用，控制器是否有效等，很好地保證了整個(gè)控制系統(tǒng)的有效性。</p><p>　　第三類故障點(diǎn)可能發(fā)生在開關(guān)、極限位置、安全保護(hù)和現(xiàn)場操作上的一些元件或設(shè)備上，其原因可能是因?yàn)殚L期磨損，也

82、可能是長期不用而銹蝕老化。如該生產(chǎn)線窯尾料球儲庫上的布料行走車來回移動頻繁，而且現(xiàn)場粉塵較大，所以接近開關(guān)觸點(diǎn)出現(xiàn)變形、氧化、粉塵堵塞等從而導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不好或機(jī)構(gòu)動作不靈敏。對于這類設(shè)備故障的處理主要體現(xiàn)在定期維護(hù)，使設(shè)備時(shí)刻處于完好狀態(tài)。對于限位開關(guān)尤其是重型設(shè)備上的限位開關(guān)除了定期檢修外，還要在設(shè)計(jì)的過程中加入多重的保護(hù)措施。</p><p>　　第四類故障點(diǎn)可能發(fā)生在PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備，如接線盒、線端子、

83、螺栓螺母等處。這類故障產(chǎn)生的原因除了設(shè)備本身的制作工藝原因外還和安裝工藝有關(guān)，如有人認(rèn)為電線和螺釘連接是壓的越緊越好，但在二次維修時(shí)很容易導(dǎo)致拆卸困難，大力拆卸時(shí)容易造成連接件及其附近部件的損害。長期的打火、銹蝕等也是造成故障的原因。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的。所以在設(shè)備的安裝和維修中一定要按照安裝要求的安裝工藝進(jìn)行，不留設(shè)備隱患。</p><p>　　第五類故障點(diǎn)是傳感器和儀表，這類故障在控制

84、系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PIC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。</p><p>　　第六類故障主要是電源、地線和信號線的噪聲(干擾)，問題的解決或改善主要在于工程設(shè)計(jì)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)和日常維護(hù)中的觀察分析。</p><p>　　要減小故障率

85、，很重要的一點(diǎn)是要重視工廠工藝和安全操作規(guī)程，在日常的工作中要遵守工藝和安全操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行—些相關(guān)的規(guī)定，如保持集中控制室的環(huán)境等等，同時(shí)在生產(chǎn)中也要加強(qiáng)這些方面的霄理。</p><p>　　第3章T4240B立式雙柱鏜床電氣控制解析</p><p>　　3.1 T4240B的工藝特點(diǎn)與控制要求</p><p><b>　　3.1.1工藝特點(diǎn)</

86、b></p><p>　　坐標(biāo)鏜床是一種高精度機(jī)床。它具有測量坐標(biāo)位置的精密測量裝置，而且這種機(jī)床的主要零部件的制造和裝配精度很高，并有良好的剛性和抗振性，所以它主要用來鏜削精密的孔（IT級或更高）和位置精度要求很高的孔隙（定位精度要求達(dá)到0.002-0.01mm），如鉆模、鏜模等的精密孔。</p><p>　　坐標(biāo)鏜床的工藝范圍很廣，除鏜孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精銑平面和溝槽外，還可

87、以進(jìn)行精密刻線和劃線，以及孔距和直線尺寸的精密測量等工作。坐標(biāo)鏜床過去主要用于工具車間作單件生產(chǎn)，近年來也逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)車間，成批地加工要求精密孔距的零件，如飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和機(jī)床等行業(yè)中加工某些箱體類零件的軸承孔。</p><p>　　坐標(biāo)鏜床按其布局和形式的不同，可分為立式單柱式坐標(biāo)鏜床、立式雙柱式坐標(biāo)鏜床和臥式坐標(biāo)鏜床等主要類型。</p><p><b>　　(1

88、)坐標(biāo)測量裝置</b></p><p>　　坐標(biāo)鏜床可以獲得準(zhǔn)確的定位精度和高精度和高的表面加工質(zhì)量，除了主要零部件制造精度較高、結(jié)構(gòu)上采取防止爬行（采用滾動導(dǎo)軌）、足夠高的剛度、減少變形等措施以外，精密的測量裝置對保證機(jī)床的加工機(jī)床的加工精度起了重大的作用。常見的坐標(biāo)測量有三種：帶校正尺的機(jī)密絲杠坐標(biāo)測量裝置、光屏—金屬刻線尺光學(xué)坐標(biāo)測量裝置及光柵坐標(biāo)測量裝置。T4240B所用的坐標(biāo)測量裝置是光屏—

89、金屬刻線尺光學(xué)坐標(biāo)測量，其原理是精密線紋尺固定在工作臺上，并作為滑板和工作臺上移動的長度基準(zhǔn)，通過一系列光學(xué)系統(tǒng)裝置，將線紋尺的線紋間距放大，并成像在光屏上，當(dāng)移動工作臺時(shí)，被放大的線紋尺上的刻線也在光屏中移動，這樣在光屏中的分劃板上</p><p>　　即可精確地測定工作臺移動的距離。</p><p><b>　　(2)機(jī)床的運(yùn)動</b></p>&l

90、t;p>　　①表面成形運(yùn)動。鏜孔時(shí)，需要兩個(gè)成形運(yùn)動，一個(gè)是主軸套筒中的主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使鏜刀進(jìn)行切削，稱為主運(yùn)動；另一個(gè)是主軸套筒帶動主軸作軸向移動，稱為軸向進(jìn)給運(yùn)動。</p><p>　　銑削加工時(shí)，除了主軸旋轉(zhuǎn)（主運(yùn)動外），還有兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動，一個(gè)是縱向進(jìn)給運(yùn)動，由工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向移動來完成；另一個(gè)是橫向進(jìn)給運(yùn)動，由主軸箱沿橫梁橫向運(yùn)動來完成。這兩個(gè)進(jìn)給運(yùn)動也用來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)坐標(biāo)的精確定位。&l

91、t;/p><p>　?、谳o助運(yùn)動，為了使主軸箱的位置適應(yīng)不同高度工件加工的需要，裝有主軸箱的橫梁可沿導(dǎo)軌作垂直方向的調(diào)整運(yùn)動。</p><p>　　(3)機(jī)床的傳動系統(tǒng)</p><p>　?、僦鬟\(yùn)動傳動鏈：由主軸電動機(jī)到主軸。</p><p>　?、谥鬏S軸向進(jìn)給傳動鏈：由主軸到齒輪輪條。</p><p>　?、酃ぷ髋_縱向僅

92、給傳動鏈：由縱向進(jìn)給電動機(jī)到工作臺絲杠。</p><p>　　④主軸箱橫向進(jìn)給傳動鏈：有橫向進(jìn)給電動機(jī)到主軸箱絲杠。</p><p>　?、輽M梁升降傳動鏈：：由電動機(jī)到橫梁絲杠。</p><p>　　3.1.2電力拖動及控制要求分析</p><p>　　T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床上配置五臺三相籠型異步電動機(jī)，各電動機(jī)的控制要求如下：<

93、/p><p>　　(1)主電動機(jī)的控制要求</p><p>　　主電動機(jī)M1完成主軸運(yùn)動的拖動。主軸運(yùn)動要求電動機(jī)能夠直接起動，為加工、調(diào)整方便，需要具有點(diǎn)動功能。制動方式為機(jī)械制動。</p><p>　　(2)冷卻泵電動機(jī)的控制要求</p><p>　　冷卻泵電動機(jī)M2在加工時(shí)帶動冷卻泵工作提供切削液，采用直接起動，并為連續(xù)工作狀態(tài)。冷卻電動機(jī)

94、必須在主電動機(jī)起動后才能起動。</p><p>　　(3)橫梁電動機(jī)的控制要求</p><p>　　橫梁電動機(jī)M3用于拖動橫梁上、下運(yùn)動，采用直接起動，并能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。</p><p>　　(4)工作臺電動機(jī)的控制要求</p><p>　　工作臺電動機(jī)M4用于拖動工作臺的前后運(yùn)動，采用直接起動，并能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。</p>&l

95、t;p>　　(5)溜板電動機(jī)的控制要求</p><p>　　快速移動電動機(jī)M5用于拖動溜板箱帶動刀架左右移動，采用直接起動，并能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.2 T4240B電路控制分析說明 </p><p>　　T4240B立式雙柱坐標(biāo)鏜床的電氣控制系統(tǒng)電路圖3-1所示，圖示所用的電氣元件符號與功能說明見表3-1，下面分析其工作過程。</p&

96、gt;<p>　　T4240B的電氣原理圖如圖3-1所示，低壓電氣元件見表3-2 ：</p><p>　　圖3-1 T4240B電氣原理圖</p><p>　　表3-1 低壓電器元件表</p><p>　　3.2.1電氣控制線路的特點(diǎn) </p><p>　　(1)用行程開關(guān)SQ1、SQ4、SQ7分別作為工作臺、橫梁、溜板的卡緊

97、聯(lián)鎖裝置，只有當(dāng)各部分放松后，其相應(yīng)的行程開關(guān)閉合，才能通過電氣控制移動。</p><p>　　(2)用行程開關(guān)SQ2、SQ3作為橫梁上升與下降的極限位置保護(hù)開關(guān)。用SQ5、SQ6作為工作臺向前與與向后的極限位置保護(hù)開關(guān)。用SQ8、SQ9作為溜板向左與向右的極限位置保護(hù)開關(guān)。</p><p>　　(3)過載保護(hù)利用了熱繼電器FR1～FR5,它們分別作為主軸電動機(jī)、冷卻電動機(jī)、橫梁電動機(jī)、工

98、作臺電動機(jī)、溜板電動機(jī)的過載保護(hù)</p><p>　　(4)短路保護(hù)利用了熔斷器FU1～ＦU4，它們分別作為主電路和控制電路的電源短路保護(hù)。</p><p>　　3.2.2電路分析說明</p><p><b>　　(1)主軸控制</b></p><p>　　按下按鈕SB3，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，切斷KM1線圈的自

99、鎖回路，KM1線圈得電，主軸電動機(jī)M1轉(zhuǎn)動，同時(shí)KM1的輔助常開觸點(diǎn)閉合，指示燈HL1亮。松開開關(guān)按鈕SB3，KM1線圈失電，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，主軸停止，從而實(shí)現(xiàn)主軸的點(diǎn)動，主軸電動機(jī)只需要實(shí)現(xiàn)正傳，主軸電動機(jī)的電動控制，主要滿足對刀、調(diào)整的需要。</p><p>　　按下按鈕SB2，KM1線圈得電吸合并自鎖，KM1常開觸點(diǎn)閉合，主軸電動機(jī)主電路接通，M1轉(zhuǎn)動，通過傳動系統(tǒng)使主軸回轉(zhuǎn)。</p><

100、;p>　　在電動機(jī)M1工作時(shí)，按下按鈕SB1，其常開觸點(diǎn)斷開，KM1線圈斷電，KM1常開觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)M1停止，主軸也停止轉(zhuǎn)動，指示燈HL1熄滅。</p><p>　　(2)冷卻電動機(jī)的轉(zhuǎn)動</p><p>　　只有當(dāng)主軸電動機(jī)啟動后，接觸器KM1主觸點(diǎn)閉合，冷卻電動機(jī)M2才能啟動，主軸電動機(jī)停止，冷卻電動機(jī)也停止。主軸電動機(jī)起動后，將轉(zhuǎn)換開光SA2調(diào)到開啟位置，冷卻電動機(jī)主電路接

101、通，為切削加工提供切削液。</p><p><b>　　(3)橫梁的移動</b></p><p>　　先放松鎖緊位置，行程開關(guān)SQ1復(fù)位，常閉觸點(diǎn)閉合，這時(shí)按下按鈕SB4，線圈KM2得電吸合，橫梁電動機(jī)M3正轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橫梁的上升運(yùn)動，同時(shí)指示燈HL2亮。當(dāng)橫梁運(yùn)動至行程開關(guān)SQ2，使電路斷開，橫梁電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)極限形成保護(hù)。KM2常閉觸點(diǎn)斷開，與KM3

102、實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。</p><p>　　當(dāng)按下按鈕SB5，線圈KM3得電吸合，橫梁電動機(jī)反轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橫梁的下降運(yùn)動，指示燈HL3亮。當(dāng)橫梁運(yùn)動至行程開關(guān)SQ3處時(shí)，壓下SQ3，使KM3線圈電路斷電，橫梁電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)下行極限形成保護(hù)。</p><p>　　(4)工作臺的移動 </p><p>　　先放松鎖緊裝置，行程開關(guān)SQ4復(fù)位，其常開觸點(diǎn)閉合。這時(shí)，

103、按下按鈕SB6，接觸器KM4線圈得電吸合并自鎖，工作臺電動機(jī)M4正轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作臺的向后運(yùn)動，同時(shí)指示燈HL4亮。當(dāng)工作臺運(yùn)動至行程開光SQ5處時(shí)，壓下行程開光SQ5，KM4線圈電路斷開，工作臺電動機(jī)M4停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)向后極限行程保護(hù)。KM4常閉觸點(diǎn)斷開，與觸點(diǎn)斷開，與接觸器KM5實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。</p><p>　　按下按鈕SB7，接觸器KM5線圈得電吸合并自鎖，工作臺電動機(jī)M4反轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工

104、作臺的向前運(yùn)動，KM5的常開觸點(diǎn)閉合，指示燈HL5亮。當(dāng)工作臺運(yùn)動至行程開關(guān)SQ6處時(shí)，壓下SQ6，使KM5線圈電路斷開，工作臺電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)方向的極限形成保護(hù)。</p><p>　　按下按鈕SB8，接觸器KM4和KM5線圈電路斷開，線圈KM4、KM5均失電，工作臺電動機(jī)M4停止轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　(5)溜板的移動</b></p>

105、<p>　　先放松鎖緊裝置，行程開關(guān)SQ7復(fù)位，常閉觸點(diǎn)閉合。這時(shí)按下按鈕SB10，KM6線圈得電吸合并自鎖，KM6 主觸點(diǎn)閉合，溜板電動機(jī)M5正轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溜板的向右運(yùn)動，KM6的常開觸點(diǎn)閉合，指示燈HL6 亮。當(dāng)工作臺運(yùn)動至行程開光SQ8處時(shí)，壓下SQ8，使接觸器KM6線圈電路斷開，溜板電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)向右極限形成保護(hù)。KM6常閉觸點(diǎn)斷開，與接觸器KM7實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。</p><p>

106、;　　按下按鈕SB11，KM7線圈得電吸合并自鎖，溜板電動機(jī)M5反轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溜板的向左運(yùn)動，指示燈HL7亮，當(dāng)工作臺運(yùn)動至行程開光SQ9處時(shí)，壓下SQ9，使KM7線圈電路斷開，電動機(jī)M5停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)向左極限形成保護(hù)。</p><p>　　按下按鈕SB9，接觸器KM6、KM7線圈電路均失電，溜板電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　(6)光屏的控制</b&

107、gt;</p><p>　?、倏v向光屏的控制。按下按鈕SB12，中間繼電器KA1線圈得電吸合并自鎖，KA1常開觸點(diǎn)閉合，縱向光屏燈亮。同時(shí)時(shí)間繼電器KT1線圈得電吸合，待定時(shí)間到，KA1線圈失電，其常開觸點(diǎn)斷開，縱向光屏燈熄滅。</p><p>　?、跈M向光屏的控制。按下按鈕SB13，中間繼電器KA2線圈的電吸合并自鎖，KA2常開觸點(diǎn)閉合，橫向光屏燈亮。同時(shí)時(shí)間繼電器KT2線圈得電吸合，定

108、時(shí)完成以后，KA2線圈失電，其常開觸點(diǎn)斷開，橫向光屏燈熄滅。</p><p>　?、蹐A轉(zhuǎn)臺光屏的控制。圓轉(zhuǎn)臺光屏燈是通過插銷座實(shí)現(xiàn)的，CX6接電后，圓轉(zhuǎn)臺光屏燈亮，斷電后熄滅。</p><p><b>　　(7)照明燈的控制</b></p><p>　　照明燈的開停是由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3控制的。</p><p>　　第4章