全自动双面钻可编程序控制系统设计Word文档下载推荐.docx

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可编程逻辑控制器

PLC=ProgrammablelogicController，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

是工业控制的核心部分PLC=ProgrammableLogicController，可编程控制器另外PLC还有以下几个名称：

PLC=PowerLineCommunication，电力线通信，即我们俗称的“电力线上网”。

PLC=PublicLimitedCompany，公共有限公司，股票上市公司。

PLC=Power-lineCarrier，输电线载波，电力线载波，电源线车。

PLC=PowerLoadingControl，动力负载控制。

PLC=PreparativeLayerChromatography，制备层色谱法。

PLC=ProgrammingLanguageCommittee，程序设计语言委员会[美]。

2.1PLC的基本概念

可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,plc自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。

2.2PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

电源：

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

中央处理单元（CPU）：

中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；

检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指

令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗

余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

存储器：

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

输入输出接口电路：

现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC

与现场控制的接口界面的输入通道。

现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

功能模块：

如计数、定位等功能模块。

通信模块：

如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。

2.3PLC的工作原理

2.3.1扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；

或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；

或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；

相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。

即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

输出刷新阶段，当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

2.4PLC内部运作方式

虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。

因此能大大减少控制器所需之硬件空间。

实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU中并最后执行控制运作。

在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下：

步骤一“输入状态检查”：

PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1或0代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。

步骤二“程式执行”：

将阶梯图程式逐行取入CPU中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。

输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。

步骤三“输出状态更新”：

将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。

此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC之反应时间，PLC输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。

每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。

2.5PLC目前的主要品牌

美国AB，ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。

3设计要求

3.1前言

双面钻孔组合机床是在工件两相对表面上钻孔的一种高效率自动化专用加工设备。

机床的两个液压动力滑台对面布置，左、右刀具电动机分别固定在两边的滑台上，中间底座上装有工件定位夹紧装置。

3.2设计内容介绍

3.2.1设备概况介绍

全自动双面钻是对棒料两面同时进行钻孔或扩孔加工的专用机床。

这种机床的自动程度较高，能自动上、下料，自动进退刀，并且有可靠的危险区保护装置。

其结构示意图如图8-16所示。

3.2.1设计要求

①料斗中有料时，按下开工按钮后，能自动工作下去，实现自动循环。

②当只要求加工一只零件时，要求加工完毕能自动退回原位，并自动停车。

③动力头主轴、滑台能点动操作，以便调整钻孔深度。

④主轴只要求单向运转，离开原位能自动起动，回到原位则自动停止。

⑤单机操作能进行一面加工，并且能实现自动循环。

⑥具有紧急停止和危险区保护环节。

⑦具有必要的显示、保护、联锁环节。

3.2.3设计任务

①根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。

②PLC选型及I／O口分配、电器元件选择。

③绘制梯形图。

④设计并绘制以下工艺图纸中的一种：

元器件配置图、底板加工图；

控制面板布置及接线图、面板加工图；

电气箱图，总接线图。

⑤编写设计、使用说明书、设计小结及参考资料目录。

4设计过程

4.1总体方案选择说明

4.1.1元件的选择

电动机的选择：

选2台YR132M2-4，电机参数为额定功率5.5KW，满载时转速1440（r/min）。

电流12.6A，效率86%，功率因数0.77，最大转矩3.0n*m，转子电压272V、电流13A，质量95Kg。

电源开关的选择：

选用HZ10-25/3型，额定电流为25A，三极组合开关。

热继电器的选择：

选用FR1、FR2，选两个JR20—10—7，参数为电流范围7.8—29A

接触器的选择：

KM1选2个CJ20—25，参数为额定工作电压380V，额定制动功率为11KW，不间断制下的额定工作电流32A。

KM2、KM3、KM4选3个CJ17—9，参数为额定工作电压380V，主触头额定电流9A，辅助触头额定电流4A，吸引线圈电压为110V，控制功率在4KW内。

继电器的选择：

选用JZ11系列中间继电器5个，吸引线圈额定电压交流110V触点额定电流5A，触点数量为常开6个，常闭2个，操作频率2000次/h。

机械寿命1000万次，电寿命100万次，时间继电器KT选用72JS型线圈电压为380V。

行程开关的选择

熔断器的选择：

FU1保护油泵电动机，选RL1-15A/4A型熔断器。

FU2保护冷却泵电动机，选RL1-15A/2A型熔断器。

FU3、FU4保护动力头电动机，选RL1-60A/20A型熔断器。

FU5、FU6为照明、信号灯电路的保护，选RL1-15A/2A型熔断器。

7FU为系统控制电路的保护，选RL1-15A/2A型熔断器.

按钮的选择

照明灯及灯开关的选择

指示灯的选择

控制变压器的选择

4.1.2控制方式选择

控制系统的可编程控制器设计方案

包括可编程控制器的选型，设计控制系统的PLC外部接线图，编写控制系统的梯形图和指令表。

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