轴箱体凹槽加工组合铣电气控制系统PLC改造设计.doc

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1、湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文）摘要本设计说明书针对轴箱凹槽加工铣床电气控制线路，进行PLC改造，轴箱凹槽加工铣床主要用车刀对平面、斜面、螺旋面及成型表面工件进行车铣加工的车床，广泛运用于工业加工生产中。其电气系统采用的是常规继电控制系统，因而线路复杂、故障率高、维修困难。针对这些情况，我们从经济性、可靠性、先进性、简易性对它进行大修。制定了机床修理计划，对电气系统的全部或大部分元器件进行解体、修理、更换和调整，从而全面消除机床存在的隐患、缺陷，恢复电气系统达到所规定的性能和精度。利用大修时机对设备某部分及实施某些新技术改造措施，以保证达到正常上产的质量标准。轴箱凹槽加工铣床是机械加工的主

2、要设备，适于加工复杂型的工件。在生产过程中，常会发生电器和机械故障。因此在维修工作中，首先必须对电路进行分析，掌握电路的工作原理。下面就电路的工作情况进行分析。随着自动化技术，计算机技术网络通信技术的迅猛发展，使PLC的功能日渐增多，它不仅能实现单机的控制，而且能实现多机的控制，同时随着PLC技术的不断发展，在自动化技术的领域中PLC起到了不可忽略的作用，由于PLC在继电器的比较中有着许多的功能胜过或者优于继电器，从而使PLC逐步取代继电器，使得其自动化控制有了更进一步的发展，无论从操作，维修，保养还是从线路的简化等方面都更加方便，其优点更加的突出！本文就根据PLC的优点对轴箱凹槽加工铣床进行

3、电器线路改造，机床原有的操作方式不变，机床的主电路不变，从而使机床的控制线路简化了，机床故障率降低了。首先提出电路改进的总体构思，设计出来了PLC的梯形图及接线图，重点分析了部分电路的调试过程。通过此次设计掌握了PC,CAD等制图软件的应用和论文的撰写这篇论文是对我大学三年学习生活一次全面总结。关键词：轴箱凹槽加工铣床 接触器控制系统 PLC控制 机床电气线路改造 PLC程序设计AbstractAxle box groove machining milling machine mainly used tool for plane, slant, helical surface and shap

4、e workpiece surface turning and milling machining lathe, widely used in industrial processing production. Its electric system USES is the conventional relay control system, thus line complex, failure rate is high, the maintenance difficulties. In view of these situations, we from economy, reliabilit

5、y, advanced, simplicity to overhaul. Formulated the machine repair plan, to electrical system all or a majority of components for disintegration, repair, replacement and adjustment, and overall to eliminate the hidden troubles of machine tool, defect, restore electrical system to the specified perfo

6、rmance and accuracy. Use a part of equipment overhaul time and implement some new technical reform measures to ensure the normal production quality standards. Axle box groove machining milling machine is the main equipment of mechanical processing, suitable for processing factors of the workpiece. I

7、n the production process, often happen electrical and mechanical failure. So in maintenance work, must first to circuit analysis, grasps the electric circuit principle of work. The circuit work to carry on the analysis. With automation technology, the computer technology network communication techno

8、logy rapid development, make the function of PLC increase day by day, it not only can realize the control of single, and can realize many machine control, and at the same time, along with the continuous development of PLC technology, automation technology in the field of PLC played a role can not be

9、 ignored, because PLC in the relay in the comparison of has many function is better than or is better than the relay, so that the PLC is gradually replacing relay, make its automation control have further development, no matter from operation, maintenance, maintenance or from line simplification and

10、 more convenient, its advantages more prominent! This paper according to the advantage of PLC to axle box groove machining milling machine for electric circuit transformation, machine original mode of operation is changeless, machine tools main circuit constant, so that the machine tool control line

11、 simplified, machine tool failure rate reduced. At first the article puts forward the circuit improved overall conception, design out PLC ladder diagram and wiring diagram, and analyses the part of the circuit debugging process. Keywords: axle box groove machining milling machine contactor control s

12、ystem PLC control machine electric circuit transformation PLC program design目录前言8绪论10第一章1.1铣床简单介绍111.2 机床特点11第二章2 轴箱体凹槽铣床硬件设计122.1 轴箱体凹槽铣床元件122.2 轴箱体凹槽铣床运动形式和拖动特点132.3 轴箱体凹槽铣床的电力控制要求14第三章3 电气控制原理143.1 电气原理图143.2控制电路分析15第四章4 轴箱体凹槽铣床软件设计204.1 PlC的基本定义和PLC的主要特点204.2 S7-200编程使用介绍264.3轴箱体凹槽铣床电气控制线路的PLC设计

13、294.4输入输出信号及其地址与编号344.5输入输出接线图及PLC梯形图与系统调试第五章5 总结36致谢37前言 自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。铣铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。随着电子技术的发展，可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。 铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动铣床具有工作

14、平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铣床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美。在我国7080年代大多数铣床中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。自动铣床的发展及现状：从上世纪80 年代起铣床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣床床一直给予较大的关注。经过九五自动车床和加工中心包括自动铣床的产业化生产基

15、地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动铣床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。这是由于欧美日等先进工业国家于80 年代先后完成了自动机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术发展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的发展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的贡献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铣床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铣中心对高效复合加工的推进等等。相比之下，我国大部分数近代机床产品在技术处于跟踪阶段。表1以中挡铣床为例列出国内外先进产品主

16、要技术指标，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明显差。随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。轴箱凹槽加工铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一

17、定柔性的生产设备。铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。 绪论可编程序控制器产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担着生产过程自动控制的艰巨任务，可能有成百上千只各种继电器构成复杂的控制系统，需要用成千上万根导线连接起来，安装这些继电器需要大量的继电器控制柜，且占据大量的空间。当这些继电器运行时，又产生大量的噪声，消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行，需要安排大量的电气技术人员进行维护，有时某个继

18、电器损坏，甚至某个继电器触头接触不良，都回影响整个系统的正常运行。如果系统出现故障，要进行检查排除故障又是非常困难的，全靠电气技术人员长期积累经验。尤其是在生产工艺发生变化时，可能需要增加很多的继电器或继电器控制柜，重新接线或改线的工作量很大，甚至需要重新设定控制系统。尽管如此，这种控制系统的功能仅仅局限在能实现具有粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。因此，人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统，是电气控制系统工作更可靠，更容易维修，更能适应经常变化的生产工艺要求。可编程控制器(Programmable Controller)简称PC，在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人

19、计算机（Personal Computer）也简称PC，为了避免混摇，现在一般将可编程序控制器简称为PLC(Programmable Logic Controller).随着可编程控制器在国内的运用和推广，人们找到了万能铣床较理想的控制系统，即PLC控制系统。由于其具有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于对万能铣床的控制，获得广泛的推广。现在万能铣床已全部采用PLC控制，结束了近二十年使用继电控制的历史。本文主要以该厂对PLC控制系统的研究，推广介绍可编程控器在万能铣床上的应用。自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、

20、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。1988年开始将可编程序控制器应用在万能铣床上，至今使用情况一直良好。 国外生产PLC的厂家很多，最著名的有美国A-B公司和GE-FANUC公司，日本的欧姆龙公司和三菱公司，德国AEG公司和西门子公司，法国的TE公司。它们号称PC领域的大雄，代表PC的最高水平。它们在中国都有各自的代理商，很容易买到其产品。国产PLC以小型为主，多数为仿制产品，I/0点均在128点以下。主要厂家有上海工业自动化仪表研究所，苏州电子计算机厂，北京机械工业自动化研究所，无锡华光电子工业

21、公司中科院自动化研究所究上海香岛机电制造公司。一般只处理开关量，进行逻辑运算，顺序运算 。第一章1.1 铣床简单介绍 铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。 铣床是由普通机床发展而来的。它集成于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动化控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工

22、艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。1.2 机床特点(1) 能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。(2) 采用轴箱凹槽铣床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。(3) 采用轴箱凹槽铣床可以比普通机床提高23倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高十几倍甚至几十倍。(4) 此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。(5) 大大的减轻了工人的劳动强度。轴箱凹槽铣床是一种高效率的加工机械,在

23、机械加工和机械修理中得到广泛的应用，轴箱凹槽铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以达到机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PLC改造而成,经实际运行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠, 具有极高的可靠性与灵活性, 更容易维修,更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。第二章2.轴箱体

24、凹槽加工组合铣床硬件设计2.1 轴箱体凹槽加工铣床元件表2-1铣床的电机参数参照表符号名称型号规格件数作用M1液压电动机Y132M4B375KW，380V，1450r/min1主轴传动M2粗铣电动机Y90L415KW,380V,1400r/min1进给传动M3粗铣电动机Y90L415KW,380V,1400r/min1进给传动M6冷却泵电动机JCB220125KW,380V,2790r/min1冷却泵传动M7冷却泵电动机JCB220125KW,380V,2790r/min1冷却泵传动M4精铣电动机Y90L415KW,380V,1400r/min1进给传动M5精铣电动机Y90L415KW,380

25、V,1400r/min1进给传动M8滑台快速电动机Y132M4B375KW，380V，1450r/min1主轴传动M9滑台工进电动机Y90L415KW,380V,1400r/min1进给传动表2-2铣床的基本元件一览表符号名称型号规格件数作用KM1接触器CJO2020A,110V1主轴启动KM2接触器CJO1010A,110V1粗铣主轴电动机KM3接触器CJO1010A,110V1精铣主轴电动机KM4接触器CJO1010A,110V1冷却泵KM5接触器CJO1010A,110V1冷却泵KM6接触器CJO1010A,110V1滑台快速电动机KM8接触器CJO1010A,110V1滑台工进电动机K

26、P油压JY12A1启动SB1、2按钮LA2绿色2M1启动按钮SB3、4按钮LA2黑色2快速进给按钮SB5、6按钮LA2红色2快进 快退SB7、8按钮LA2黄色自动SB9、10按钮LA2黑色精铣中间继电器SQ1限位开关LX111K开启式1开端限位SQ2限位开关LX111K开启式1终端限位SQ3限位开关LX2131单轮，自动复位1快进 工进 停止SQ5限位开关LX311K开启式1快速与进给转换FR1热继电器JRQ4011A、3A1M1过载保护FR2热继电器JR10103A、5A1M8过载保护FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护FU3、FU6熔断器RL16A

27、2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL14A2照明电源短路保护VC整流器ZCZX45A，50V1整流作用TC变压器BK50380/36V1照明变压器TC1变压器BK150380/127V1控制电路变压器YC1电磁离合器B1DLIII1主轴制动2.2 轴箱凹槽铣床的主要运动形式和拖动特点轴箱凹槽加工铣床由滑台、粗铣主轴、粗铣主轴箱、精铣主轴、精铣主轴箱、液压轴箱体凹槽加工铣床的结构站等部分组成。滑台由床身及工作台组成，统称滑台。该机床的运动形式有主运动、进给运动及辅助运动。装在主轴箱箱上的主轴带动刀具的旋转运动为主运动；轴箱体在滑台上的直线运动是进给运动；而轴箱体与刀具相对位置的调整运动及滑

28、台的移动为辅助运动。从电气控制上看有如下特点：（1）主轴上铣刀的旋转由装在主轴箱的主轴电动机拖动，并设有点动调整运动；（2）为便于检修，滑台设计了快进、快退点动控制；（3）液压泵对滑台工作台提供润滑油；（4）为保证滑台快进、快退停车的准确性，防止溜车，快速电动机采用尾端带电磁离合器的电机进行制动。（5）滑台的快进、快退及工进由位置开关控制，采用5位行程开关；（6）本机床除液压站油泵电机外均系短时断续工作制，故不设过载保护，由于滑台快速电机受电磁离合器控制，电路设了过载保护；（7）为了防止机床误动作，线路设有零压保护2.3轴箱凹槽加工铣床电力控制要求 轴箱体凹槽加工铣床由9台电动机组成。M1为液

29、压电动机，用以实现对机床导轨进行润滑；M6为快速电动机，用以实现滑台的快速移动；M3为粗铣电动机、M4、M5精铣电动机，用以实现机床的主运动，对轴箱体加工；M7为进给电动机，用以实现滑台的进给运动；M8、M9为冷却泵电机，对机床提供冷却液。电路由总电源开关QS控制，电路设有短路、过载、失压欠压保护；控制电路设有油压保护。越程保护。用熔断器作短路保护；用接触器作失压欠压保护；液压电动机为长时工作制，用热继电器作过载保护。滑台快速电机，为了保证停车迅速，用电磁离合器制动，由于电磁离合器故障，使电机不能工作，严重时造成电机过载烧毁，虽是短时断续工作，但也设了用热继电器作过载保护。粗、精铣电机加工时间

30、短，故不设过载保护。第三章3.电气控制原理3.1控制原理分析（1）液压电机的控制按下液压电机的起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自锁，液压电机M1起动，油压继电器SP（8-11）触点受油压作用闭合。按钮SB1为液压电机的停止按钮。（2）工作进给的控制 1）准备阶段的控制按下零压保护按钮SB4，继电器KA0线圈得电并自锁，合上进给准备开关SA，继电器KA2线圈得电，KA2常开触点（13-51）闭合，接触器KM4、KM5线圈得电，为冷却泵电机M8、M9起动作准备。KA2常开触点（17-31）（25-27）闭合，为工进、快进接触器KM8、KM6线圈得电作准备。KA2常闭触点（11-13）断开，油

31、压触点对机床起保护，KA2常闭触点（17-21）断开，对滑台快进转工进位置开关SQ-2起作用。2）滑台工作循环的控制 滑台向前快进1 按下自动按钮SB7，继电器KA1线圈得电并自锁，KA1常开触点（23-25）闭合，快进接触器KM6线圈得电，KM6主触点闭合，KM6辅助常开触点（305-307）闭合，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，滑台快速电机M6正转，滑台向前快进。同时KA1常开触点（13-45）闭合，粗铣接触器KM2线圈得电，KM2主触点闭合，粗铣电动机M2、M3，冷却泵电机M8起动。 滑台向前工进1 当档块压到位置开关SQ-2时，常闭触点（17-21）断开，接触器KM6线圈断电，常开触

32、点（305-307）断开，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M6停车制动，SQ-2常开触点（31-33）闭合，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台向前进给，铣刀对轴箱体粗铣。 滑台向前快进2 当档块离开位置开关SQ-2时，SQ-2复位，KM8线圈断电，电机M7停止，同时KM6线圈又得电，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，电机M6又起动，滑台由工进又转为快进。 滑台向前工进2 当档块又压到位置开关SQ-2时，接触器KM6线圈断电，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M6停车制动，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台又向

33、前进给，铣刀对轴箱体粗铣。 滑台向前快进3 当档块离开位置开关SQ-2时，SQ-2复位，KM8线圈断电，电机M7停止，同时KM6线圈又得电，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，滑台快速电机M6又正转，由工进又转为快进，滑台快进到中位时，位置开关SQ-5被压。继电器KA3线圈得电并自锁，KA3常开触点（13-49）闭合，接触器KM3线圈得电，精铣电机M4、M5起动，冷却泵电机M9起动。同时KM3常闭触点（45-47）断开，粗铣电机M2、M3停止，冷却泵电机M8停止。 滑台向前工进3 当档块又压到位置开关SQ-2时，接触器KM6线圈断电，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M6停车制动，工进接触

34、器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台又向前进给，铣刀对轴箱体精铣。 滑台向前快进4 当档块离开位置开关SQ-2时，SQ-2复位，KM8线圈断电，电机M7停止，同时KM6线圈又得电，电磁离合器VC线圈得电，松开制动，滑台快速电机M6又正转，滑台由工进又转为快进。 滑台向前工进4 当档块又压到位置开关SQ-2时，接触器KM6线圈断电，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快进电机M6停车制动，工进接触器KM8线圈得电，KM8主触点闭合，滑台工进电机M7起动，滑台又向前进给，铣刀对轴箱体精铣。当档块压到位置开关SQ-3时，接触器KM8断电，电机M7停止，继电器KA1、KA3线圈断

35、电，KA3常开触点（13-49）断开，精铣电机M4、M5停转，同时冷却泵电机M9停止，轴箱体加工完毕。 滑台向后快退 按下快退按钮SB6接触器KM7线圈得电并自锁，KM7主触点闭合，滑台快速电机M6反转，滑台向后快退，当档块压到位置开关SQ-1时，常闭触点（13-15）断开，接触器KM7线圈断电，常开触点（305-307）断开，制动电磁离合器线圈VC断电，滑台快速电机M7停车制动，滑台快退到原位。（3）工作调整的控制 1）（3）工作调整的控制工作调整为点动控制，断开进给准备开关SA，继电器KA2线圈断电。1）滑台快进按下按钮SB5，KM6线圈得电，KM6常开辅助触点（305-307）闭合，制动

36、电磁离合器线圈VC得电，松开制动，KM6主触点闭合，快速电机M6正转，滑台快进。2）滑台快退按下按钮SB6，KM7线圈得电，KM7常开辅助触点（305-307）闭合，制动电磁离合器线圈VC得电，松开制动，KM7主触点闭合，快速电机M6反转，滑台快退3）粗铣主轴点动按下按钮SB9，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，主轴电机M2、M3在按钮控制下正转点动，主轴点动转动。4）精铣主轴点动按下按钮SB10，KM3线圈得电，KM3主触点闭合，主轴电机M4、M5在按钮控制下正转点动，主轴点动转动。3.2电气原理图第四章4.轴箱体凹槽加工组合铣床软件设计4.1 PlC的基本定义和主要特点 可编程控制器(Pr

37、ogrammable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。PLC的主要特点： 一 、高可靠性 （1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采

38、用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。二、丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外

39、为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自合。4、编程简单易学 PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5、安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设

40、备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。三、 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。（1）开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流

41、水线等。（2）模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯

42、等场合。（4） 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（5）数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别

43、的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(6)通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。四、PLC的国内外状况世界上公认的第一台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

44、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。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20

45、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更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超小型机；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更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁

46、、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、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大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。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。五、PLC未来展望 21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；