電梯曳引機與控制系統(tǒng)設計

1、摘 要本次設計是以三菱FX2n為核心的電梯控制系統(tǒng)的硬件組成及軟件設計，采用PLC來控制轎箱提升電機的起、停和正、反轉。這里主要是對電梯曳引機的參數(shù)進行設計、計算、（包括電動機、減速器、軸、軸承、聯(lián)軸器、制動器）以及工藝的編排和相關圖形的繪制，另外對PLC控制系統(tǒng)的設計，主要是PLC控制電路圖、程序流程圖以及PLC編程。其中對曳引機的設計重點是減速器的選擇和箱體零件的設計和加工。減速器選擇的是蝸桿減速器，軸承是調(diào)心滾子軸承，聯(lián)軸器選擇的是彈性柱銷聯(lián)軸器。PLC控制程序設計是考慮到電梯的上升和下降邏輯，以及樓層顯示，運作時的加速和減速?，F(xiàn)在電梯都采用傳統(tǒng)的繼電器群的控制方法，由于所用的繼電器較多

2、，控制柜體積龐大，控制系統(tǒng)成本高，而且眾多繼電器的動作會產(chǎn)生較大的噪音，污染環(huán)境。采用PLC配合接口進行控制，可將傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯變?yōu)橛嬎銠C程序控制邏輯，去掉所有用于邏輯控制的中間繼電器，使電梯系統(tǒng)的成本和噪音大大降低，控制柜的體積也可大大縮小。關鍵詞：PLC ;曳引機 ;電動機 ;減速器 ;聯(lián)軸器 ;制動器AbstractThis design is take FX2n as the core elevator control system hardware composition and the software design, uses the PLC integrated circ

3、uit to control the sedan box to promote the electrical machinery, to stop with, the reverse. Here mainly is carries on the design, the computation to the elevator tractor parameter, (including electric motor, reduction gear, axis, bearing, shaft coupling, brake) as well as the craft arrangement and

4、the correlation graph plan, moreover to the PLC integrated circuit control system design, mainly is the PLC integrated circuit control circuit diagram, the program flow diagram as well as the PLC integrated circuit programming.The most important of this design is changed huge parts of contents. The

5、new version increases plenty of new technical contents and new calculation method.PLC integrated circuit control system design. Besides a few parts are changed according to the Chinse lift situations, this revised version is basically compliantNow the elevator all uses the method of traditional the

6、relay group control, because of many relay have been used, control the cabinet volume huge, the cost of control system is high, most of the multitudinous relay movement have the big noise, the pollution environment. Uses the PLC integrated circuit coordination connection to carry on the control, may

7、 become the traditional black-white control logic the computer program control logic, removes all uses in the logical control intermediate relay, causes the cost of the elevator system and the noise reduces greatly, controls the cabinet the volume also to be possible to reduce greatly. Key words：PLC

8、 integrated circuit；Tractor;Electricmotor;Reduction gear;Shaft coupling;Brake目錄1緒論1 1.1電梯的起源1 1.2電梯的種類1 按用途分類1 按速度分類2 按拖動電動機類型分類2 按驅動方式分類2 按控制方式分類3 1.3電梯主要組成及結構3 曳引機構的組成4 曳引機構的減速器52有關參數(shù)的計算7 2.1曳引機的確定7 選擇曳引機8 曳引機容量的計算8 曳引力計算8 2.2減速器設計9 9 10 12 2.316 16 16 16 軸的強度計算16 2.420 2.522 22 22 主要尺寸計算23 2.6制動器

9、的設計與計算23 2.7工藝24 零件的分析24 工藝規(guī)程設計2629 293293.1.2 PLC 的特點303.1.3PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較323.1.4 PLC 的基本結構333.1.5 PLC 的工作原理353.2 PLC 控制系統(tǒng)的設計分析373.2.1 PLC 控制系統(tǒng)的設計基本原則373.2.2PLC 控制系統(tǒng)的設計的主要內(nèi)容383.2.3.PLC 控制系統(tǒng)程序設計的步驟394040414243444結論465參考文獻476翻譯48 6.1外文資料48 6.2譯文547致謝591緒論1.1電梯起源電梯是現(xiàn)代多層及高層建筑物中不可缺少的垂直運輸設備。早在公元前1100年前后

10、，我國古代的周朝時期就出現(xiàn)了提水用的轆轤，這是一種由木制的支架、卷筒、曲柄和繩索組成的簡單卷揚機。公元前236年在古希臘，由著名的科學家阿基米德制成了第一臺人力驅動的卷筒式卷揚機。這些就是電梯的雛形。1.2電梯的種類電梯作為一種通用垂直運輸機械，被廣泛用于不同的場合，其控制、拖動、驅動方式也多種多樣，因此電梯的分類方法也有下列幾種。按用途分類這是一種常用的分類方法，但由于電梯有一定的通用性，所以按用途分類在使用中用得較多。但實際標準不很明確。a乘客電梯用于運送乘客為主，兼以運送重量和體積合適的日用物件。適用于高層住宅、辦公大樓、賓館或飯店等人流較大的公共場合。其轎廂內(nèi)部裝飾要求較高，運行舒適感

11、要求嚴格，具有良好的照明與通風設施，為限制乘客人數(shù)，其轎廂內(nèi)面積有限，轎廂寬深比例較大，以利于人員出入。為提高運行效率，其運行速度較快。派生品種有住宅電梯、觀光電梯等。b載貨電梯用于運送貨物為主，并能運送隨行裝卸人員。因運送貨物的物理性質不同，其轎廂內(nèi)部容積差異較大。但為了適應裝卸貨物的要求，其結構要求堅固。由于運送額定重量大，一般運行速度較低，以節(jié)省設備投資和電能消耗。轎廂的寬深比例一般小于1。c客貨兩用電梯主要用于運送乘客，也可運送貨物。其結構比乘客電梯堅固，裝飾要求較低。一般用于企業(yè)和賓館飯店的服務部門。d病床電梯用于醫(yī)療單位運送病人，醫(yī)療救護器械。其特點為轎廂寬深比小，深度尺寸=2.4

12、m，以能容納病床，要求運行平穩(wěn)，噪聲小，平層精度高。e雜物電梯這是一種專用于運送小件品的的電梯，最大載重量為500g，如果轎廂額定載重量大于250Kg應設限速器和安全鉗設施。為防止發(fā)生人身事故，嚴禁乘人和裝卸貨物將頭伸入，為此限制轎廂分格空間高度不得超過1.4m，面積不得大于1.25m*m，深度不得大于1.4m。其他特種用途的電梯還有汽車電梯，船舶電梯等。按速度分類電梯的額定運行速度正在逐步提高，因此按速度分類的國家標準正待頒布。目前的習慣劃分為：a低速電梯這種電梯的額定速度=1m/s2.5m/s。c高速電梯這種電梯的額定速度2.5m/s4m/s。d超高速電梯這種電梯的額定速度4m/s。按拖動

13、電動機類型分類a交流電梯將采用交流電動機拖動的電梯。其中又可分為單、雙速拖動，采用該變電動機極對數(shù)的方法調(diào)速。調(diào)壓拖動，通過改變電動機電源的方法調(diào)速。調(diào)頻調(diào)壓拖動，采用同時改變電動機電源電壓和頻率的方法調(diào)速。b直流電源這是一種采用直流電動機拖動的電梯。由于其調(diào)速方便，加減速性好，曾被廣泛采用隨著電子技術的發(fā)展，直流拖動正被節(jié)省能源的交流調(diào)速拖動代替。按驅動方式分類a鋼絲繩驅動式電梯它可分成兩種不同的型式，一種是被廣泛采用的摩擦曳引式。另一種是卷筒強制式。前一種安全性和可靠性都較好，后一種的缺點較多，已很少采用。b液壓驅動式電梯這種驅動式電梯歷史較長，它可分為柱塞直頂式和柱塞側置式。優(yōu)點是機房設

14、置部位較為靈活，運行平穩(wěn)，采用直頂式時不用轎廂安全鉗及底坑地面的強度可大大減小，頂層高度限制較寬。但其工作高度受柱塞長度限制，運行高度較低。在采用液壓油作為工作介質時，還須充分考慮防火安全的要求。c齒輪齒條驅動式電梯它通過兩對齒輪齒條的齒和來運行；運行振動、噪聲較大。這種型式一般不需要設置機房，由轎廂自備動力機構，控制簡單，適用于流動性大的建筑工地。目前已劃入建筑升降機類。d鏈條鏈輪驅動式電梯這是一種強制驅動型式，因鏈條自重較大，所以提升高度不能過高，運行速度也以因鏈條鏈輪傳動性能局限而較低。但它在用于企業(yè)升降物料的作業(yè)中，有著傳動可靠，維護方便，堅固耐用的優(yōu)點。其他驅動方式還有氣壓式。直線電

15、機直接驅動，螺旋驅動等。按控制方式分類目前電梯技術的發(fā)展使電梯控制日趨完善，操作趨于簡單，功能趨于多樣，控制方式正向廣泛應用微電子新技術的方向發(fā)展。目前常見的控制方式有：微機集選控制（按鈕操作）；門微機并聯(lián)、梯群控制（按鈕操作）；繼電器信號控制和手柄控制（手柄或按鈕操作）。除上述常見的分類外，目前還有按機房位置、鋼絲繩傳動型式等分類方法。1.3電梯的主要組成及結構機房內(nèi)的主要部件通常有主機、控制屏（柜）、限速器、選層器、極限開關等。井道內(nèi)的主要部件通常有轎廂（及其安裝在它上面的一些附件或設施如轎門、轎頂輪、導靴、安全鉗、懸掛裝置、隨行電纜等）、對重裝置（及其安裝在它上面的設施如導靴、懸掛裝置等

16、）、層門（及其附屬設施如門鎖、地坎等）等。底坑內(nèi)的主要部件通常有緩沖器、對重側護欄、限速繩張緊裝置等。圖1-1所示： 圖1-1電梯的曳引機構.1曳引機構的組成電梯曳引機構一般由電動機、制動器、減速箱、聯(lián)軸器及曳引輪所組成。以電動機與曳引輪之間有無減速箱可分為有齒輪曳引機和無齒輪曳引機。a無齒輪曳引機（無減速器曳引機）無齒輪曳引機用在運行速度v2.0m/s的高速電梯上。這種曳引機的曳引輪緊固在曳引電動機軸上，沒有機械減速機構，整機結構比較簡單。曳引電動機是專為電梯設計和制造的，能適應電梯運行工作特點，具有良好調(diào)速性能的直流電動機（或交流變頻電動機）。該曳引機制動時所需要的制動力矩要比有減速器曳引

17、機大得多，因此無減速器曳引機的制動器比較大。由于無減速器曳引機多數(shù)情況是用于復繞傳動結構中，所以曳引輪軸、復繞輪軸及其軸承的受力要比有減速器曳引機大得多，相應的軸也顯得粗大。由于無減速器曳引機沒有減速器等有利因素，所以使用壽命比較長。b有齒輪曳引機有齒輪曳引機廣泛用于運行速度v=2.0m/s的各種貨梯、客梯、雜物電梯上。為了減小曳引機運行時的噪聲和提高平穩(wěn)性，一般采用蝸輪副作減速傳動裝置。這種曳引機主要由曳引電動機、蝸桿、制動器、曳引繩輪、機座等構成，也有行星齒輪作減速器的行星曳引機（EPD）。根據(jù)設計參數(shù)及要求，選擇有齒輪曳引機.2曳引機構的減速器電梯的工作特性要求曳引機減速器具有體積小、重

18、量輕、傳動平穩(wěn)，承載能力大、傳動比大、噪聲低等特點。還要有工作可靠、壽命長、維護保養(yǎng)方便的要求。電梯常用的減速器有以下幾種：a蝸輪蝸桿減速器蝸輪蝸桿減速器具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、抗沖擊承載能力大，傳動比大和體積小的優(yōu)點。這是電梯曳引機最常用的減速器。電梯用蝸輪蝸桿減速器通常有上置、下置和側置三種蝸桿布置型式。早期蝸桿減速器因潤滑要求常采用下置式布置蝸桿，這種配置方式由于潤滑液面加至蝸桿軸心線平面，因此蝸輪摩擦面潤滑條件較好，有利于減少起動磨損，提高潤滑效率。但是蝸桿軸伸處容易漏油，增加了蝸桿軸油封的復雜性。隨著蝸桿傳動潤滑技術的發(fā)展和曳引機輕量化的發(fā)展要求，采用法蘭盤套裝連接電動機的上置和側置形

19、式的減速器大量出現(xiàn)。這種布置可減小曳引機座面積，安裝方便，布置靈活，但潤滑設計要求較高。b斜齒輪減速器斜齒輪減速器斜齒輪減速器在20世紀70年代開始用于電梯曳引機構。斜齒輪傳動具有傳動效率高，制造方便的優(yōu)點。也存在著傳動平穩(wěn)性不如蝸輪傳動，抗沖擊承載能力不高，噪聲較大的缺點。因此斜齒輪減速器在曳引機上應用，要求有很高的疲勞強度，齒輪精度和配合精度；要保證總起動次數(shù)2000萬次以上不能發(fā)生疲勞斷裂。在電梯緊急制動，安全鉗和緩沖器動作等沖擊載荷作用時，確保齒輪不會有損傷，保證電梯運行安全。c行星齒輪減速器行星齒輪減速器具有結構緊湊，減速比大，傳動平穩(wěn)性和抗沖擊承載能力優(yōu)于斜齒輪傳動，噪聲小等優(yōu)點。

20、在交流拖動占主導地位的中高速電梯上有廣闊的發(fā)展前景。它有利于采用小體積，高轉速的交流電機；且有維護要求簡單、潤滑方便、壽命長的特點，是一種新型的曳引幾減速器。噪聲低等特點，而蝸輪蝸桿減速器正好符合這方面的要求，所以選擇蝸輪蝸桿減速器。接下來開始進行有關參數(shù)的計算。2有關參數(shù)的計算2.1曳引機的確定圖2-1為滿足上面曳引條件，在設計曳引系數(shù)時應按下式進行T1C1C2/T1C1=(g+a)/(g-a)=(9.8+2)/(9.8-2)=1.51按GB7588-95的電梯制造與安全規(guī)范中規(guī)定，C1的最小允許值為1.150.63m/sv40Z164342323121Z229362832275228725

21、081288040.2蝸桿傳動的承載能力計算蝸桿頭數(shù)Z1 蝸桿傳動效率蝸桿頭數(shù)Z1蝸桿傳動效率170%75%382%87%275%82%487%92%蝸桿材料 蝸輪材料鑄錫青銅鑄鋁青銅灰鑄鐵球墨鑄鐵鋼1551561621814原動機工作特點平穩(wěn)中等沖擊嚴重沖擊電動機0.81.250.91.511.75蝸輪材料鑄造方法適用的滑動速度vs(m/s)機械性能蝸桿齒面硬度一側受載兩側受載350HBS45HRCZCuSn10P1砂模金屬模13017022031018020020022051703240ZCuSn5Pb5Zn5砂模金屬模9010020025011013512515033402429ZCuA

22、l10Fe3砂模金屬模18020049054082906480ZCuAl10Fe3Mn2砂模金屬模_490540_100_90ZCuZn38Mn2Pb2砂模金屬模_24534562_56_HT150砂模_1504025HT200砂模_2004830HT250砂模_2505635 式中-蝸桿導程角； -當量摩擦角，取決于蝸桿蝸輪材料和兩者嚙合處的滑動速度，見表2-8：=， =0.52=52%95%98%=48.41%2.3軸的設計與計算a按轉矩估算軸徑實心軸：式中：d-計算剖面處軸的直徑P-軸傳遞的功率N-軸的轉速A-與軸的材料及相應的許用扭剪應力有關的設計系數(shù)見表2-9：-空心軸的內(nèi)徑d0與外

23、徑d之比，通常取=0.50.6幾種常用軸材料的與A值（表2-9）軸的材料Q235A,20354540Cr,35SiMn,38SiMnMo2Cr13,42SiMn,20CrMnTi1Cr18Ni9Ti (MPa)12202030304040521525A16013513511811810710798148125A的取值范圍為118107蝸桿傳動=0.48，滾動軸承=0.98，聯(lián)軸器=0.98p=P=11.20.480.990.985.22 (kw)n=1460/3147.1(r/min) mm考慮到軸的最小直徑處要安裝曳引輪會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%5%取52.960.172，由設計手冊

24、取標準直徑d2=60mm.d1 (mm)考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%5%取 22.0824.15，由設計手冊取標準直徑d1=24mm. 圖2-4 b按許用彎曲應力計算：齒輪受力：圓周力：徑向力： =18009.8=2.4軸承的設計與計算 軸承類型單列軸承雙列軸承深溝球軸承0.0140.0280.0560.0840.110.170.280.420.560.190.220.260.280.300.340.380.420.44100.562.301.991.711.551.451.311.151.041.00100.562.31.991.711.551.451.

25、311.151.041角接觸軸承0.0150.0290.0580.0870.120.170.290.440.580.380.40.430.460.470.500.550.560.56100.441.471.401.301.231.191.121.021.001.0011.651.571.461.381.341.261.141.121.120.722.392.382.1121.931.821.661.631.63載荷性質機器舉例平穩(wěn)運轉或輕微沖擊電機、通風機、汽輪機1.01.2中等沖擊車輛、機床、起重機、冶金設備1.21.8強大沖擊破碎機、軋鋼機、工程機械1.83.02.5聯(lián)軸器的設計與計算（1

26、）（1）（2）動力機特性工作機特性轉矩變化小轉矩變化沖擊載荷中等轉矩變化沖擊載荷大電動機、汽輪機1.31.51.71.92.33.1多缸內(nèi)燃機1.51.71.92.12.53.3單、雙缸內(nèi)燃機1.82.42.22.82.84.0表2-12取聯(lián)軸器的規(guī)格選擇：聯(lián)軸器的規(guī)格選擇：查手冊選取型彈性柱銷聯(lián)軸器柱銷個數(shù)：個柱銷直徑：柱銷長度：2.6制動器的設計與計算制動器制動力矩的確定：當電動機功率已經(jīng)確定以后，可用下式計算：查手冊選短行程電磁鐵式制動器電磁鐵式制動器參數(shù)尺寸（表2-13）曳引機電梯額定載重量/kg制動輪直徑/mm閘瓦寬度/mm圓弧角度有齒輪10020050075030001502003

27、00659014088o88o88o無齒輪1000150084020088o選擇2.7工藝：-蝸桿蝸輪嚙合效率 -考慮潤滑油攪動及飛濺損耗的效率，一般情況=94%99%； -軸承的效率，現(xiàn)代蝸桿減速器多半采用滾動軸承， =98%99%。 由下式確定產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系，可以確定其生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)。根據(jù)零件的材料確定毛坯為鑄件。通過分析計算，毛坯的鑄造方法選用金屬模機械造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。機械加工工藝手冊中，該種鑄件的尺寸公差等級CT為810級，加工余量等級MA為G級。故取CT為10級，MA為G級。通過機械加工手冊，查表法確定各表面的總余量如表2-14所示：各加

28、工表面的總余量（表2-14）加工表面基本尺寸（）加工余量等級加工余量數(shù)值（）說明N面455G5.5底面，雙側加工Q面455H7.5頂面降1級，雙側加工L面320G5.0左面，雙側加工R面320G5.0右面，雙側加工I面330G5.0前面，雙側加工H面330G5.0后面，雙側加工S面160G5.0右下面，雙側加工的孔16H5.0孔降1級，雙側加工的孔12H5.0孔降1級，雙側加工的孔6H5.0孔降1級，雙側加工由機械加工工藝手冊可得主要尺寸如表2-15所示：主要毛坯尺寸及公差（表2-15）主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸N，Q面尺寸4555.5+7.5468左右對臺面尺寸3205+5330前后對

29、臺面尺寸3305+5340mm孔164+418mm孔123+314mm孔62+28確定圓角半徑查表2-16：鑄造圓角（表2-16）鑄造方法鑄造圓角計算公式最小圓角半徑（mm）鋁合金鎂合金銅合金鋅合金黑色金屬砂型鑄造23323金屬型鑄造122-2殼型鑄造11.51.5-2壓力制造111.512熔模鑄造1-1-1砂型鑄造對于砂型及金屬型鑄件一般統(tǒng)一用R3或R5。鑄造斜度查表2-17：各種鑄造方法的最小鑄造斜度（表2-17）斜度位置鑄造方法砂型金屬型殼型壓鑄外表面內(nèi)表面砂型鑄造外表面最小，取，內(nèi)表面最小。鑄造壁的最小厚度查表2-18得：砂型鑄造的鑄件最小壁厚（表2-18）鑄件面積砂型鑄造的鑄件最小壁

30、厚鋁硅合金ZM-5ZL-201ZL-301鑄鐵25232251002.53.52.51002253432254003.54.544001000455100016005661600以上677取 工藝規(guī)程設計a定位基準的選擇 精基準的選擇：Q面既是裝配基準，有是設計基準，用它做精基準，能使加工遵循“基準重合原則”，實現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，N面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。 粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇箱體零件的重要孔的毛坯孔作粗基準：第一，在保證各加工面均有加工余量的前

31、提下，使加工孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入箱體內(nèi)的旋轉零件與箱體內(nèi)部有足夠的間隙；此外還應保證定位準確，加工可靠。 最先進行加工的表面是精基準面。b制定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面加工方法如下：N面，Q面，L面，R面，I面，H面：粗銑-精銑；S面：粗銑；、的孔:粗鏜-精鏜；7級-9級精度的未鑄出孔：鉆-擴-鉸。修改后的工藝路線如表2-19：工序號工序內(nèi)容1鑄造2時效3涂漆4對要銑的N面和S面進行畫線5粗銑N面精銑N面6銑S面7對的孔劃中心線8鉆的孔至鉸的孔9對的孔劃中心線10鉆的孔至鉸的孔11對要銑的Q面進行畫線12粗銑Q面精銑Q面13對要銑的I、H、

32、L、R面進行畫線14粗銑L、R面精銑L、R面15粗銑I、H面精銑I、H面16锪孔17鉆的孔至鉸的孔18檢驗19入庫表2-19c選擇加工設備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加通用夾具為主，劃線加工即可，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。粗銑N面，精銑N面?？紤]到工件定位夾緊方案，及夾具結構等問題，采用立銑，選擇X52T立式銑床。選擇直徑D為的硬質合金整體套式面銑刀，通用銑夾具，游標卡尺，刀口形直尺。銑S面，采用臥式銑床X63T，直徑D為可轉位面銑刀，通用銑夾具，游標卡尺。鉆的

33、孔，采用搖臂鉆床Z3025，麻花鉆，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。鉸的孔，采用搖臂鉆床Z3025，機用鉸刀，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。粗銑Q面，精銑Q面。采用立式銑床X52T，直徑D為的硬質合金整體套式面銑刀，通用銑夾具，游標卡尺，刀口形直尺。鉆的孔，采用搖臂鉆床Z3025，麻花鉆，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。鉸的孔，采用搖臂鉆床Z3025，機用鉸刀，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。粗銑L，R面，精銑L，R面。采用組合機床，直徑D為的硬質合金整體套式面銑刀，通用銑夾具，游標卡尺，刀口形直尺。粗銑I，H面，精銑I，H面。采用組合機床，直徑D為的硬質合金整體套式面銑刀，通用銑夾具，游標卡尺，刀口形直尺

34、。锪孔，采用搖臂鉆床Z3025，帶導柱平底锪鉆，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。鉆的孔，采用搖臂鉆床Z3025，麻花鉆，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。鉸的孔，采用搖臂鉆床Z3025，機用鉸刀，通用鉆夾具，游標卡尺，塞規(guī)。 d加工工序設計粗銑N面：精銑N面：精銑S面，保證粗糙度鉆孔鉸孔至鉆孔鉸孔至粗銑Q面精銑Q面，保證粗糙度粗銑L、R面精銑L、R面，保證粗糙度粗銑I、H面精銑I、H面，保證粗糙度锪孔3.1 PLC 系統(tǒng)概述由于 PLC 在不斷發(fā)展，因此，對它下一個確切的定義是困難的。在二十世紀七十年代PLC 問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(National Electric Manufacturer A

35、ssocia-tion-NEMA)對 PLC 下過如下的定義:PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指 令，實現(xiàn)邏輯運算、順序運算、計數(shù)計時和算術運算等功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程 進行控制。1982 年，國際電工委員會(International Electrical Committee-IEC)頒布了 PLC 標 準草案，1985 年提交了第 2 版，1987 年的第 3 版對 PLC 作了如下的定義:PLC 是一種專門 為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器， 用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作

36、的指令，并能 通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關的外 圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。上述的定義表明，PLC 是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它有與其他順序控制裝置不同的特點。PLC 能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計算機所不及的一些下列特點.1 可靠性1.可靠性對可以維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC 的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面。(1)與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC 可靠性提高的主要原因:1) PLC 不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時，系統(tǒng)

37、的維修簡單、維修時間縮短，因此可靠性得到提高。2) PLC 采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如冗余設計、掉電保護、故障診斷和信息保護及恢復等，使可靠性得到提高。3) PLC 有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因此對操作和維修人員的技能要求降低，容易學習和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。(2)與通用的計算機控制系統(tǒng)比較，PLC 可靠性提高的主要原因:1) PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡化的編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。因

38、此，PLC 的可靠性較通用計算機控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。2)在 PLC 的硬件設計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的 元件:采用先進的工藝制造流水線生產(chǎn);對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設有對電源的掉 電保護、存儲器內(nèi)容的保護并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設計等等。3)在 PLC 的軟件設計方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護和恢復、報警和運行信息的顯示等等。 一份用戶選用 PLC 原因的調(diào)查報告指出，在各種選用 PLC 的原因中，第一位的原因是由于 PLC 可靠性高的用戶達 93%。其次，才是性能和

39、維修方便等原因?？梢?，可靠性高是PLC 的主要特點。.2.易操作性PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列三個方面:(1)操作方便對 PLC 的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采用 編程器進行程序輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的 PLC， 編程器采用 CRT 屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根 據(jù)所需的地址編號、繼電器編號或觸點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信 息可在液晶屏或 CRT 屏幕上顯示。所以 PLC 具有操作方便的特點。(2)編程方便 PLC 有多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，梯形圖由于與

40、電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。所以有利于程序的編寫和學習。采用布爾助記 符編程語言時，由于符號是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、 功能模塊圖和高級描述語句的編程方法應用尚未普及，但是，由于它們具有功能清晰、易 于理解等優(yōu)點，正為廣大技術人員所接納和采用,并發(fā)揮出更有效的功能特點。(3)維修方便 PLC 所具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低了。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關故障信號燈的提示和故障代碼 的顯示，或通過編程器和 CRT 屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障 和修復節(jié)省了時間。為便于維修工作的開展，有

41、些 PLC 的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設備，提供了故障樹等維修用的資料。有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。PLC 的面板和結構的設計也考慮了維修的方便性，例如，對需維修的部件設置在便于 維修的位置，信號燈設置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與更換的類型等，這 些設計使維修工作能方便地進行，從而大大節(jié)省維修時間。采用標準化元件和標準化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè)，使維修用的備品備件簡化，也使維修變得方便。.3.靈活性 PLC 的靈活性表現(xiàn)在下列三方面:(1)編程的靈活性 PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊 圖和語句描述編程語言，只要掌

42、握其中一種語言就可以進行編程。編程方法的多樣性使編 程方便，應用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設備更換時， 可以不必改變 PLC 的硬設備，通過程序的編制與更改就能適應生產(chǎn)的需要。這種編程的靈 活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點，使 PLC 能大量地替 代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當今工業(yè)控制領域的重要控制設備。在柔性制造單元(FMC)、 柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計算機集成過程控制系統(tǒng)(CIPS)中，PLC 正成為主要的控制設備，得到廣泛的應用。(2)擴展的靈活性 PLC 的擴展靈活性是它的一個重要的特點。它可根

43、據(jù)應用的規(guī)模不 斷擴展，即可進行容量的擴展，功能的擴展，應用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增 加輸入輸出單元來增加點數(shù)，通過擴展單元來擴大容量和功能，也可以通過多臺 PLC 的通信來擴大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機的通信來擴展它的功能，并與外部設備進行數(shù)據(jù)的交換等。這種擴展的靈活性大大地方便了用戶。(3)操作的靈活性操作的靈活性是指設計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施 工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng) 中所需的一些操作可以簡化，不同的生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺或控制屏等。幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展

44、起到了巨大的作用，而且目前仍然在工 業(yè)領域中大量地應用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應工業(yè)控制的要求和 發(fā)展，與 PLC 相比較，存在著質的差別，表 1-1 給出了 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點 的比較。PLC 的型號、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元 CPU、存儲器、輸入、輸出等部分組成。.1.中央處理單元 CPUCPU 是 PLC 的核心，其主要作用是:(1)接收從編程器輸入的用戶程序，并存入程序存儲器中;(2)用掃描方式采集現(xiàn)場輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入相應的數(shù)據(jù)寄存器;(3)執(zhí)行用戶程序，從程序存儲器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過解釋程序解釋后逐條執(zhí) 行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術

45、運算，產(chǎn)生相應的控制信號去控制輸出電路，實現(xiàn)程序規(guī) 定的各種操作。(4)通過故障自診斷程序，診斷 PLC 的各種運行錯誤。因此，CPU 的性能對 PLC 的整機性能有著決定性的影響。.2.存儲器PLC 的存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。(1)系統(tǒng)程序存儲器該存儲器存放系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)。系統(tǒng)程序是 PLC 研制者所編的程序，它是決定 PLC 性能的關鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、解釋程序、故障自診斷程序、標準子程序庫及其他 各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供，一般都固化在 ROM 或 EPROM 中，用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來管理、協(xié)調(diào) PLC 各部分的工作，翻譯、解釋用戶程序，進行故障診斷等(2)用戶程序存儲器該存儲器存放用戶程序(應用軟件)。用戶程序是用戶為解決實際問題并根據(jù) PLC 的指 令系統(tǒng)而編制的程序，它通過編程器輸入，經(jīng) CPU 存放入用戶存儲器。為便于程序的調(diào)試、 修改、擴充、完善，該存儲器使用 RAM。(3)變量(數(shù)據(jù))存儲器變量存儲器存放 PLC 的內(nèi)部邏輯變量，如內(nèi)部繼電器、I/O 寄存器、定時器/計數(shù)器中 邏輯變臉的現(xiàn)行值等，這些現(xiàn)行值在 CPU 進行邏輯運算時需隨時讀出、更新有關內(nèi)容，