T68鏜床的控制系統(tǒng)的改造
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- T68鏜床的控制系統(tǒng)的改造摘 要
目前PC已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、輕工、機(jī)械、電力、建筑、交通、運(yùn)輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)。
隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，對(duì)不系統(tǒng)的可靠性要求愈來愈高。可編程控制器有控制可靠，體積小，功能強(qiáng)，速度快，組態(tài)靈活和可擴(kuò)展的特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用�？删幊炭刂破魇�20世紀(jì)60年代末在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。最初叫做可編程邏輯控制器，（programmable logic controller）即PLC。
在我國(guó)，PC的應(yīng)用最近幾年發(fā)展很快。首當(dāng)先應(yīng)用一些大中型現(xiàn)代化工廠的引進(jìn)工程上，如上海寶山鋼鐵總廠一、二期工程中就使用了PC達(dá)857臺(tái)。武漢鋼鐵廠和首都鋼鐵廠等大型鋼鐵企業(yè)也都使用了許多PC。
在老企業(yè)舊設(shè)備的技術(shù)改造上，PC的應(yīng)用比較廣泛，而且已取得了可喜的經(jīng)濟(jì)效益。
PC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的控制裝置，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，例如：
電源電壓：AC220V±15%。
抗振強(qiáng)度：16.7Hz,3mm雙振幅（X、Y、Z三個(gè)方向各30min）。
工作溫度：0～55℃，有的甚至可以是-10～55℃。
存放溫度：-20～60℃。
濕度：35～90%RH無凝結(jié)。
關(guān)鍵詞 T68式臥式鏜床；有限元；PRO/E；PLC；
目 錄
前言………………………………………………………………………1
第1章 PLC的介紹 ………………………………………………………5
1.1 PLC的主要功能…………………………………………………6
1.2 PLC的特點(diǎn)………………………………………………………7
1.3 PLC的應(yīng)用………………………………………………………9
第2章 鏜床電氣系統(tǒng)及電氣原理…………………………………….11
2.3 鏜床概述 …………………………………………………….11
2.4 T68臥式鏜床的電氣控制線路……………………………….12
2.4 T68鏜床電器線路的控制原理……………………………….13
第3章 鏜床的改造 ……………………………………………………16
3.1 了解情況………………………………………………………16
3.2 確定PLC的輸入輸出 …………………………………………17
3.3 編制梯形圖……………………………………………………17
第4章 梯形圖的分析 …………………………………………………21
4.1 正、反轉(zhuǎn)控制…………………………………………………21
4.2 低速的轉(zhuǎn)換……………………………………………………21
4.3 反接制動(dòng)………………………………………………………21
4.4 點(diǎn)動(dòng)控制………………………………………………………21
4.5 快移電動(dòng)機(jī)的控制……………………………………………21
結(jié)束語 …………………………………………………………………22
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………23
致謝 ……………………………………………………………………24
前 言
可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十實(shí)際七十至八十年代一直簡(jiǎn)稱為PC。由于到90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來，也簡(jiǎn)稱為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國(guó)AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller），為了方便，仍簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了
PLC的發(fā)展和市場(chǎng)情況。
1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。
在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作；另外還有與順序、時(shí)序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制；以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的——離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢(shì)，如表1，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場(chǎng)上占有一定的百分比。
在八十年代至九十年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。由于PLC人機(jī)聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進(jìn)步，擠占了一部分DCS的市場(chǎng)（過程控制）并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)PC（IPC）的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場(chǎng)，所以近年來PLC增長(zhǎng)速度總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。
國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約三十家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)，因此可以說PLC在我國(guó)未形成制造產(chǎn)業(yè)。作為原理、技術(shù)和工藝均無尖端技術(shù)難度的產(chǎn)品，只要努力，是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。
在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。我國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品：
施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品；
羅克韋爾公司（包括AB公司）PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等產(chǎn)品； 西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列產(chǎn)品； GE公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。
PLC的市場(chǎng)的潛力是巨大的，不僅在我國(guó)，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)的日本也有調(diào)查表明，PLC配套的機(jī)電一體化產(chǎn)品的比例占42%，采用繼電器、接觸器控制尚有24%。所以說，需要應(yīng)用PLC的場(chǎng)合還很多，在我國(guó)就更是如此了。
從技術(shù)創(chuàng)新的角度看，我國(guó)大中型企業(yè)還要大力發(fā)展CIMS，在機(jī)械制造廠要形成FMS柔性制造系統(tǒng)，PLC是基礎(chǔ)，所以PLC市場(chǎng)是廣闊的。
PLC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，這是它能持久的占有市場(chǎng)的根本原因，我們下面重點(diǎn)闡述幾個(gè)問題，并研究其發(fā)展趨勢(shì)。
PLC的硬件和軟件，PLC在90年代已經(jīng)形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點(diǎn)數(shù)分，可分為：
微型PLC： 32 I/O
小型PLC： 256 I/O
中型PLC：1024 I/O
大型PLC：4096 I/O
巨型PLC：8195 I/O （注：近年來有單機(jī)支持300回路和65000點(diǎn)I/O的大型系統(tǒng)）
對(duì)應(yīng)中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，現(xiàn)在根據(jù)通訊等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O 64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)位整個(gè)PLC銷售額的78%，所以對(duì)微、小型PLC應(yīng)多加研究。
PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結(jié)構(gòu)，基本框架（CPU母板）上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板；如果I/O模板多時(shí)，可由CPU母板經(jīng)I/O擴(kuò)展電纜連接I/O擴(kuò)展母板，在其上裝I/O模板；另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。這些都說明了PLC廠家將硬件各部件均向用戶開發(fā)，便于用戶選用，配置成規(guī)模不等的PLC，而且這種硬件配置的開放性，為制造商、分銷商（代理商）、系統(tǒng)集成商、最終用戶帶來很多方便，為營(yíng)銷供應(yīng)鏈帶來很大便利，這是一大成功經(jīng)驗(yàn)。
PLC內(nèi)的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，還發(fā)展了一系列特殊功能的I/O模板，這為PLC用于各行各業(yè)打開了出路，如用于條形碼識(shí)別的ASCII/BASIC模板，用于反饋控制的PID模板，用于運(yùn)行控制、機(jī)械加工的高速計(jì)數(shù)模板、單軸位置控制模板、雙軸位置控制模板、凸輪定位器模板、射頻識(shí)別接口模板等，這在以后還會(huì)有很大發(fā)展。另外在輸入、輸出的相關(guān)元件、強(qiáng)干擾場(chǎng)合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會(huì)更加完善。
PLC中的CPU與存儲(chǔ)器配合，完成控制功能。它與DCS系統(tǒng)處理溫度、壓力、流量等參數(shù)的系統(tǒng)不同，采用快速的巡回掃描周期，一般為0.1~0.2秒，更快的則選用50毫秒或更小的消滅周期。它是一個(gè)數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。
為了完成控制策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統(tǒng)梯形圖，而編制了一套控制算法功能塊（或子程序），稱為指令系統(tǒng)，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應(yīng)用程序時(shí)可以調(diào)用。指令系統(tǒng)大致可以分為兩類，即基本指令和擴(kuò)展指令。細(xì)分一般PLC的指令系統(tǒng)有：基本指令、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉(zhuǎn)換指令、BCD運(yùn)算指令、二進(jìn)制運(yùn)算指令、增量/減量指令、邏輯運(yùn)算指令、特殊運(yùn)算指令等，這些指令多是類似匯編語言。另外PLC還提高了充足的計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器、寄存器及存貯區(qū)等內(nèi)部資源，為編程帶來極大方便。
由于各PLC廠家產(chǎn)品在指令系統(tǒng)上的差異及編程方法上用戶要求不同，近年來IEC制訂了基于Windows的編程語言標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3（注：1993年IEC頒布可編程序控制器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC1131），它規(guī)定了指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種編程語言。這包括了文本化編程（IL、ST）和圖形編程（LD、FBD）兩個(gè)方面，而SFC則在兩類編程語言中均可使用。IEC技術(shù)委員會(huì)（TC65）進(jìn)來開展了IEC61499項(xiàng)目，將IEC61131-3進(jìn)行了擴(kuò)展，它是針對(duì)通過通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的模塊化分布系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)IEC61131-3有所改善。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標(biāo)準(zhǔn)化文件，是PLC發(fā)展的一大趨勢(shì)。
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