模块九PLC系统设计与维护学习目标项目1PLC控制系统的设计1．项目提出摇臂钻床利用旋转的钻头对工件进行加工，它由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台构成。主轴箱固定在摇臂上，可以沿摇臂径向运动。摇臂借助于丝杆，可以作升降运动，也可以与外立柱固定在一起，沿内立柱旋转。钻削加工时，通过夹紧装置，主轴箱紧固在摇臂上，摇臂紧固在外立柱上，外立柱紧固在内立柱上.Z3040型摇臂钻床的结构及外观，如图9-1所示。要求采用可编程控制器的Z3040型摇臂钻床的操作及功能，应与采用继电接触器电路时完全一致。要完成这个设计，需要确定整个系统的控制规模，输入、输出设备总数；PLC选型；硬件设计、软件设计；还有系统调试，包括模拟调试、联机调试。此外还有抗干扰等问题。也就是说，还要掌握许多系统知识。在掌握了PLC的基本工作原理及指令系统后，就可以把PLC应用在实际的工程项目中。不论是用PLC组成集散控制系统，还是独立控制系统，控制部分的设计都可以参考图9-2所示的步骤。（1）评估控制任务随着PLC功能的不断完善，几乎可以用PLC完成所有的工业控制任务。但是，是否选择PLC控制？选择单台PLC控制，还是多台PLC的分散控制或分级控制？还应根据该系统所需完成的控制任务、对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析，特别是从以下几方面给以考虑。1）控制规模。2）工艺复杂程度。3）可靠性要求。4）数据处理速度。（2）PLC选型选择能满足控制要求的适当型号的PLC是应用设计中至关重要的一步。目前，国内外PLC生产厂家生产的PLC品种已达数百个，其性能各有特点。所以，在设计时，首先要尽可能考虑采用与以前正在使用的同系列的PLC，以便于学习和掌握，其次是备件的通用性，可减少编程器的投资。除上所述，还要充分考虑下面因素，以便选择最佳型号的PLC。1）输入、输出设备的数量和性质。有哪些开关量输入？有哪些开关量输出？有哪些模拟量输入、输出？2）PLC的特殊功能要求。3）被控对象对响应速度的要求。4）用户程序存贮器所需容量的估算。（3）系统设计系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC梯形图的设计。在硬件设计中，要进行输入设备的选择（如操作按钮、转换开关及计量保护的输入信号等），执行元件（如接触器、电磁阀、信号灯等）的选择，以及控制台、柜的设计等。应根据PLC用户使用手册的说明，对PLC进行输入/输出分配，及外部接线设计。在进行I/O分配时应做出I/O分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能，且应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的计数器、定时器及内部辅助继电器也进行相应的分配。这些工作完成之后，就可以进行软件设计了。软件设计的主要方法是先编写工艺流程图，将整个流程分解为若干步，确定每步的转换条件，配合分支、循环、跳转及某些特殊功能便可很容易编写顺序功能图，通过前面学过的知识很容易地转为梯形图。在编写梯形图时，有时需要用到经验法，在平时，要多注意积累经验。软件设计可以与现场施工同步进行，即在硬件设计完成以后，同时进行软件设计和现场施工、以缩短施工周期。（4）系统调试系统调试分为两个阶段：第一阶段为模拟调试；第二阶段为联机调试。当PLC的软件设计完成之后，应首先在实验室进行模拟调试，看是否符合工艺要求。模拟调试可以根据所选机型，外接适当数量的输入开关作为模拟输入信号，通过输出端子的发光二极管，可观察PLC的输出是否满足要求。当现场施工和软件设计都完成以后，就可以进行联机统调了。在统调时，一般应首先屏蔽外部输出，再利用编程器的监控功能，采用分段分级调试方法，通过操作外部输入器件检查外部输入量是否连接无误，必要时，可以利用PLC的强迫置位/复位功能逐个运行输出部件。系统调试完成以后，为防止程序遭到破坏和丢失，可将程序保存起来，或将程序固化到EPROM或EEPROM中。3．项目设计方案项目分析：机械加工机床的加工运动往往是机械与电气配合实现的。在讨论电气电路之前需弄清电器的设置及电器控制的分工。Z3040摇臂钻床设有4台电动机，即主轴电动机、冷却泵电动机、摇臂升降电动机及液压泵电动机。主轴电动机提供主轴转动的动力，是钻床加工主运动动力源。主轴应具有正反转功能，但主轴电动机只有正转工作模式，反转由机械方法实现。冷却泵电动机用于提供冷却液，只需正转。摇臂升降电动机提供摇臂升降的动力，需正反转。液压泵电动机提供液压油，用于摇臂、立柱和主轴箱的夹紧和松开，也需要正反转。Z3040摇臂钻床的操作主要通过手轮及按钮实现，手轮用于主轴箱在摇臂上的移动，这是手动的。按钮用于主轴的启动停止、摇臂的上升下降