3.3可编程序控制器

可编程序控制器简称为PLC， 是现代工业控制的基础部件，是工厂自动化 FA （ Factory Automation） 的支柱之一。 它是自动控制技术与通讯技术三者有机结合的产品，即工业专用计算机。它既有计算机控制系统的可编程特点（控制功能由软 件实现） ，又具有继电器控制系统的优良的抗电噪能力（适应工业控制的各种恶劣的工作环境）。PLC还具有很强的连网能力和很高的可靠性，不仅可以单机使用，而且可以与计算机结合组成集散式控制系统。即 PLC 聚集了结构简单、编程简单、可靠性高、性能价格比高、抗干扰能力强、通用灵活、体积小等一系列优点，使其在工业生产过程的自动化控制领域得到了越来越广泛的应用。 本课题中是利用PLC取代传统的继电器接触器在工业领域中占主导地位，去代替 T68 卧式镗床原有传统电气控制电路。

3.4 PLC的基本工作原理

PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。 每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。 输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。 由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

表1 输入、输出设备及PLC的I/O元件配置

输入设备 PLC 输入继电代号 功能 器 SB6 M1的停止按钮 X0 SB1 M1的正转按钮 X1 SB2 M1的反转按钮 X2 SB3 M1的正转点动X3 按钮

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SB4 M1的反转点动X4 按钮 SQ 高低速转换行程X5 开关 SQ1 主轴变速行程开X6 关 SQ2 主轴变速行程开X7 关 SQ3 进给变速行程开X10 关 SQ4 进给变速行程开X11 关 SQ5 工作台或主轴箱X12 机动进给限位 SQ6 主轴或花盘刀架X13 机动进给限位 SQ7 快速电动机M2X14 正转限位 SQ8 快速电动机M2X15 反转限位 FR M1热继电器动X16 合触点 KS1 速度继电器正转X17 触点 KS2 速度继电器反转X20 触点

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输出设备 代号 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 功能 M1的正转接触器 M1的反转接触器 限流电阻制动接触器 M2的正转接触器 M2的反转接触器 M1低速△接触器 M1高速YY接触器 M1高速YY接触器

3.5 变频器

本课题中拟采用西门子 PLC 控制 T68 镗床原有接触控制电路。根据原有的继电器控制电路图来设计 PLC 的控制梯形图，以实现卧式铣镗床的 PLC 控制。这种方法没有改变系统的外部特性，但却克服了机械动作中间继电器可靠性低、 维修困难等缺点。 对于操作人员来说， 除了控制系统的可靠性提高以外， 对于系统的操作没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。对于 T68 主电路部分， 由于工作台随主轴都一台电机拖动， 故采用单台变频器代替原有主轴电机电路，在此课题中拟选用西门子变频器。变频器是将工频电源转换成任意频率、任意电压交流电源的一种电气设备，变频器

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PLC 输出继电器 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

的使用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行。变频器的组成主要包括控制电路和主电路两个部分，其中主电路还包括整流器和逆变器等部件。

3.6 变频器的基本工作原理

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。 该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。 因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。

变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。

3.6 触摸屏

触摸屏（touch screen）又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。

3.7 触摸屏基本工作原理 本课题中拟采用

海泰克触摸屏ADP6.0。 本触摸屏为电阻式触摸屏，电阻式触

摸屏主要是利用压力感应进行控制。它的构成是显示屏及一块与显示屏紧密贴合的电阻薄膜屏。这个电阻薄膜屏通常分为两层，一层是由玻璃或有机玻璃构成的基层，其表面涂有透明的导电层；基层外面压着我们平时直接接触的经过硬化及防刮处理的塑料层，塑料层内部同样有一层导电层，两个导电层之间是分离的。当我们用手指或其他物体触摸屏幕的时候，两个导电层发生接触，电阻产生变化，控制器则根据电阻的具体变化来判断接触点的坐标并进行相应的操作。

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