向右运动步骤:
工作台纵向运动手柄扳到右边位置,一方面进给电动机的传动链和工作台纵向移动机构相联结,另一方面压下向右进给的微动开关SQ1→常闭触点SQ1-2(13-15)断开,同时常开触点SQ1-1(14-16)闭合→接触器KM2因线圈通电→进给电动机M3就正向旋转,拖动工作台向右移动。
向右进给的控制回路是:
9→SQ5-2→SQ4-2→SQ3-2→SA3-1→SQ1-1→KM2线圈→KM3→21。
世界上公认的**台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。高的运算速度、**小型体积、可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及较高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期,可编程控制器的发展特点是加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和**小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套加*。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着**开始的。*初是在引进设备*量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有广阔的应用天地。
PLC运行时,CPU就要执行用户程序中的操作。但是CPU不可能同时执行多个操作,只能分时地一个操作一个操作地执行。PLC利用系统软件在其内部建立了输入输出映像区,当PLC的CPU执行用户程序时,从输入映像区中读取输入信号的状态,进行相应的操作。当CPU执行完**个操作后,将操作结果输出到输出映像区,然后再执行*二个操作,操作结果送到输出映像区。在程序执行过程中,PLC并不读取输入信号的真正状态,执行结果也并没有输出到PLC外部。只有当程序执行到结束指令(END)时,将输出映像区中执行结果向PLC外部输出一次,将输入信号的状态读取一次送到输入映像区。对输入输出信号的这一操作过程称为I/O刷新。I/O刷新完成后,CPU再从用户程序的**条指令开始,进行下一次程序执行。PLC的这种工作方式被称为扫描方式。
PLC的扫描周期包括上电后初始处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新。
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主轴起动以后,将操纵工作台进给的手柄扳到所需的运动方向,工作台就按操纵手柄*的方向作进给运动(进给电机的传动链M与A或B或C相连)。这时如按下快速移动按钮SB3或SB4→接触器KM4线圈通电→KM4常闭触点(102-108)断开→进给电磁离合器YC2失电。
向下或向前控制步骤:
条件:KM1得电,即主轴电动机起动,同时SA3在“断开”位置。
向下控制:手柄在“下”位置,SQ8被压,SQ8-1闭合→YC5得电→电动机得传动机构和垂直方向的传动机构相连,同时SQ3被压→KM2得电→M3正转→工作台下移。
向上控制:手柄在“上”位置,SQ8被压,SQ8-1闭合→YC5得电→电动机得传动机构和垂直方向的传动机构相连,同时SQ4被压→KM3得电→M3反转→工作台上移。
向前控制:手柄在“前”位置,SQ7被压,SQ7-1闭合→YC4得电→电动机得传动机构和横向传动机构相连,同时SQ3被压→KM2得电→M3正转→工作台前移。
向后控制:手柄在“后”位置,SQ7被压,SQ7-1闭合→YC4得电→电动机得传动机构和横向传动机构相连,同时SQ4被压→KM3得电→M3反转→工作台后移。
PLC执行程序的过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段,PLC的扫描工作过程:
(1)输入采样阶段。在这一阶段中,PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号,并将各输入状态存入对应的输入映像寄存器中。此时,输入映像寄存器被刷断。在程序执行阶段和输出刷新阶段中,输入映像存储器与外界隔离,其内容保持不变,直至下一个扫描周期的输入扫描阶段,才被重新读入的输入信号刷新。可见,PLC在执行程序和处理数据时,不直接使用现场当时的输入信号,而使用本次采样时输入到映像区中的数据。一般来说,输入信号的宽度要大于一个扫描周期,否则可能造成信号的丢失。
(2)程序执行阶段。在执行用户程序过程中,PLC按照梯形图程序扫描原则,一般来说,PLC按从左至右、从上到下的步骤逐个执行程序。但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中,当指令中涉及输入、输出状态时,PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应输入端子状态,从输出映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后进行相应的运算,运算结果再存入输出映像寄存器中。对输出映像寄存器来说,每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。
(3)输出刷新阶段。程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区,而不送到输出端口上。在输出刷新阶段,PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器,然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”,则输出继电器触点闭合,经过输出端子驱动外部负载。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。
从PLC收到一个输入信号到PLC向输出端输出一个控制信号所需的时间,就是PLC的响应时间,使用循环刷新时,在一个扫描周期的刷新阶段开始前瞬间收到一个信号,则在本周期内该信号就起作用了,这时响应时间*短,等于输入延时时间、一个扫描周期时间、输出延迟时间三者之和;如果在一个扫描周期的I/O新阶段刚过就收到一个信号,则该信号在本周期内不能起作用,必须等到下一个扫描周期才能起作用,这时响应时间*长,它等于输入延迟时间、两个扫描周期时间与输出延迟时间三者之和;在使用直接输出刷新时,*长响应时间等于输入延迟时间、一个扫描周期时间、输出延迟时间三者之和。
可编程控制器(PLC)具有如下特点
(1) PLC是一种**于工业顺序控制的微机系统。
(2) PLC是专为在恶劣的工业环境下使用而设计的,所以具有很强的抗干扰能力。
(3) 结构紧凑、体积小,很*装入机床内部或电气箱内,便于实现动作复杂的控制逻辑和数控机床的机电一体化。
(4) 采用梯形图编程方式。
(5) PLC可与编程器、个人计算机等连接,可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送等操作。
PLC的产品很多,型号规格也不统一,可以从结构、原理、规模等方面分类。从数控机床应用的角度分,可编程控制器可分为两类:一类是CNC的生产厂家将数控装置(CNC)和PLC综合起来而设计的“内装型”(Build—inType)PLC;另一类是专业的PLC生产厂家的产品,它们的输入/输出信号接口技术规范、输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能均能满足数控机床的控制要求,称为“独立型”(Sand—alone Type)PLC。
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