锯床电气论文:PLC 在锯床电气体系的改造运用

作者：袁志刚 宋志成 单位：沈阳黎明航空发动机（集团）公司 叶片加工厂

输入/输出(I/O)接口I/O接口是PLC与工业现场的输入输出设备之间的连接部件,包括数字I/O和模拟I/O两种。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波部件,其作用是把PLC与外部电路隔离开,以提高PLC的抗干扰能力。PLC采用扫描工作方式，通过“采集输入量，执行程序，输出控制量”的循环扫描方式实现程序的运行，扫描就是从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号执行指令，直至最后一条指令，然后再从头开始扫描，如此循环。从“输入采样———执行程序———输出刷新”所用的时间称为一个扫描周期。

(1)输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入状态寄存器中，接着进入程序执行阶段，在程序执行阶段或输出阶段，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器中的内容也不会改变，输入状态的变化要到下一个扫描周期的输入采样阶段才能被读入。

(2)程序执行阶段在程序执行阶段，PLC对程序按顺序逐行进行扫描并执行，在梯形图中，程序总是按先上后下，先左后右的顺序进行，CPU执行程序时根据输入状态寄存器中的内容按用户编好的程序要求进行运算处理，运算结果存入输出状态寄存器中，在这个阶段CPU与输入输出端的状态无联系。

(3)输出刷新阶段当程序执行完毕后，输出状态寄存器中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。由于PLC对输入状态的采样只在输入采样阶段进行，当PLC进行程序执行阶段后输入端的状态变化CPU无法读取，要到下一个扫描周期开始的输入采样阶段才会被CPU读取到，输出端的状态刷新也是同样道理。这样当PLC采用了集中输出的方式时，如果程序较长，则程序运算时间相对较长，导致一个扫描周期就比较长，这样就会影响CPU对输入输出的速度。对于I/O点数少的小型PLC，一般程序也不会太长，影响较小，但对于I/O点数多的大中型PLC，其控制能力强，用户程序也较长，这时为提高系统的响应速度，可以采用定期输入采样，输出刷新或采用中断方式来提高响应速度。

PLC的主要功能

1条件控制可编程序控制器设置了与（AND）、或（OR）、非（NOT）等逻辑指令，能处理继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此，它可以替代继电器进行开关控制。

2定时计数控制可编程序控制器为用户提供了若干定时器/计数器，并设置了定时/计数控制指令。定时器/计数器的设定值可在运行中被读出或修改，使用灵活，操作方便。程序投入运行后PLC将根据用户设定的定时值/计数值对某个操作进行定时/计数控制，以满足生产工艺要求。

3步进控制PLC提供了若干个移位寄存器，可用于步进控制，即在上道工序完成后，再进行下一道工序。目前，有些型号的PLC还专门设置了用于步进控制的步进指令和鼓形控制器操作指令，编程和使用极为方便。因此，更容易实现步进控制的要求。

4D/A、A/D转换目前大多数PLC均具有D/A、A/D转换功能，以实现对模拟量的控制和调节。

5数据处理目前有些PLC具有数据处理功能，它具有并行运算指令，能进行数据并行传送和BCD码的加、减、乘、除等运算，还可以用数据存储器进行间接寻址，有些PLC通过接口还可以与打印机相连，打印出程序和有关数据及梯形图。

6通讯联网目前，PLC采用了通讯技术，可以进行远程的I/O控制，多台PLC之间可以进行同位连接，PLC可以与上位计算机进行连接，接受计算机的指令，并将执行结果通知计算机。PLC在通讯系统中一般采用RS-232或RS-422接口。

7监控PLC配置了较强的监控功能。它能记忆某些异常情况，或在发生异常情况下自动中止运行。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态。

G4250带锯床的PLC改造

1G4250工作动作情况及安全保护该机床改造后由液压、电气、机械三者联合控制机床，锯架的升降，工作进给，锯条张紧，夹压工件，锯条导向均采用液压实现，由PLC控制各电机、电磁阀工作。分别设置上限位、下限位、导向臂限位保护；锯条断带保护；点动送料和点动退料控制。同时考虑设备的安全、可靠、稳定运行，利用PLC作以下联锁控制保护功能：（1）定位照明灯按钮按下后，延时一分钟自动熄灭。（2）起动条件：a.导向块夹紧；b.工作钳夹紧；c.断带保护不动作；d.工作按钮按下。（3）锯带保护：a.锯带未张紧；b.锯带未装下；c.锯切不动。（4）冷却控制：a.锯切前由一开关控制；b.锯切时由主机控制。（5）液压电机控制：起动液压，锯架若在下限位，如无下续动作，一段时间后，液压电机自动停止运转。（6）下降按钮只有在未起动前起快进功能。（7）锯架上升：锯架上升到位和点动锯架上升可选择。（8）锯切工作时：可选择锯切完后锯架是上升还是在下不动，若需上升锯架延时1S再上升。（9）保护停车工作时，锯架会上升0.1S再停，以免卡齿。（10）在锯切工作时，除急停和上升按钮外，其他操作均失效。（11）夹紧与张开互锁。（12）微动动作仅在钳中夹紧再松开时体现0.1S。

2电气原理图改造后此机床共用4台电动机：输料电动机1.1KW、主电动机5.5KW、液压电动机1.5KW、冷却电动机0.12KW；控制回路电压采用110V，照明采用12V安全电压。共用电磁铁7个由PLC控制，分别控制锯架的升降，工作进给，锯条张紧，夹压工件，锯条导向；行程开3个，起保护限位作用；接近开关1个，用于断带保护；指示灯3个，分别是电源指示灯、工作指示灯、定位照明灯；送料/退料电机由按钮直接点动控制按触器控制，其它电动机由PLC控制其接触器控制(见图1)。

3PLC的选择根据控制PLC存储器所需容量，安装方式、功能需要、响应速度、系统可靠性以及考虑物配中心其它较新设备上所用PLC的品牌（以便其以后方便维护），选择无锡产的光洋SH1-32R1经济型PLC，性价比更适合用于老旧设备的大修、改造，成本低，功能也能满足需要。该PLC为16点24VDC/16点继电器类型；处理速度：平均4.7us/语，3ms/500语；数据寄存器数：1024字，不含T/C经过值，特殊寄存器；用户程序容量：2.5K，EEPROM保存；工作电源AC85～264V；提供传感器用24V电源；带1个RS232通讯口。

4PLC梯形图编制PLC程序,该PLC可在编程时使用母线控制指令，采用新的设计思路，可缩短编程时间，使程序容易理解，程序每部分清晰、明了，在调试时能很快的发现不正确的动作状态，便于修正程序。

结论

用可编程控制器改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造G4250带锯床电气系统后，使线路简化，使联锁保护功能更加完善。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，提高了工作效率，而且还给以后维修时准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。