可編程控制器及其工程應(yīng)用

前言

　　序言　　當(dāng)前，我國(guó)機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)面臨社會(huì)需求旺盛的良好機(jī)遇和辦學(xué)質(zhì)量亟待提高的重大挑戰(zhàn)。抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，不斷提高辦學(xué)水平，形成鮮明的辦學(xué)特色，獲得社會(huì)認(rèn)同，這是我們義不容辭的責(zé)任。　　三峽大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)作為國(guó)家特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，以培養(yǎng)高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型的高級(jí)工程技術(shù)人才為目標(biāo)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期建設(shè)和探索，已形成了具有水電特色、服務(wù)行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)的辦學(xué)模式。在前期課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，推進(jìn)教材建設(shè)，編寫出一套適合于該專業(yè)的系列特色教材，是非常及時(shí)的，也是完全必要的?！　∠盗薪滩淖⒅亟虒W(xué)內(nèi)容的科學(xué)性與工程性結(jié)合，在選材上融入了大量工程應(yīng)用實(shí)例，充分體現(xiàn)與專業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的新發(fā)展和新技術(shù)，促進(jìn)高等學(xué)校人才培養(yǎng)工作與社會(huì)需求的緊密聯(lián)系。系列教材形成的主要特點(diǎn)，可用“三性”來(lái)表達(dá)。一是“特殊性”，這個(gè)“特殊性”與其他系列教材的不同在于其突出了水電行業(yè)特色，其不僅涉及測(cè)試技術(shù)、控制工程、制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)等通用基礎(chǔ)課程教材，還結(jié)合水電行業(yè)需求設(shè)置了起重機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、專業(yè)英語(yǔ)等專業(yè)特色課程教材，為面向行業(yè)經(jīng)濟(jì)和地方經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)人才奠定了基礎(chǔ)。二是“科學(xué)性”，體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一體現(xiàn)在課程體系層次，適應(yīng)削減課內(nèi)學(xué)時(shí)的教學(xué)改革要求，簡(jiǎn)化推導(dǎo)精練內(nèi)容；其二體現(xiàn)在學(xué)科內(nèi)容層次，重視學(xué)術(shù)研究向教育教學(xué)的轉(zhuǎn)化，教材的應(yīng)用部分多選自近十年來(lái)的科研成果。三是“工程性”，凸顯工程人才培養(yǎng)的功能，一些課程結(jié)合專業(yè)增加了實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐內(nèi)容，以強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)；還根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，突出了計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)與本專業(yè)的結(jié)合。　　我相信，通過(guò)該系列教材的教學(xué)實(shí)踐，可使本專業(yè)的學(xué)生較為充分地掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，掌握機(jī)械工程領(lǐng)域的新技術(shù)并了解其發(fā)展趨勢(shì)，在工程應(yīng)用和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)方面形成優(yōu)勢(shì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力?！　‘?dāng)然，任何事情不能一蹴而就。該系列教材也有待于在教學(xué)實(shí)踐中不斷錘煉和修改。良好的開端等于成功的一半。我祝愿在作者與讀者的共同努力下，該系列教材在特色專業(yè)建設(shè)工程中能體現(xiàn)專業(yè)教學(xué)改革的進(jìn)展，從而得到不斷的完善和提高，對(duì)機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高起到積極的促進(jìn)作用。　　謹(jǐn)此為序?！　〗逃扛叩葘W(xué)校機(jī)械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員　　機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)副主任　　全國(guó)工程認(rèn)證專家委員會(huì)機(jī)械類專業(yè)認(rèn)證分委員會(huì)副秘書長(zhǎng)　　第二屆國(guó)家級(jí)教學(xué)名師獎(jiǎng)獲得者　　華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師　　吳昌林

內(nèi)容概要

　　本書以國(guó)內(nèi)廣泛使用的三菱公司FX系列PLC為背景，介紹了PLC的工作原理、特點(diǎn)、硬件結(jié)構(gòu)、編程元件與指令系統(tǒng)，并從工程應(yīng)用出發(fā)詳細(xì)介紹了梯形圖程序的常用設(shè)計(jì)方法、PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試方法、PLC在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題。
　　《高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化國(guó)家特色專業(yè)規(guī)劃教材：可編程控制器及其工程應(yīng)用》從應(yīng)用的角度出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了ＰＬＣ硬件組成、工作原理和性能指標(biāo)，詳細(xì)介紹了其指令系統(tǒng)及應(yīng)用、PLC程序設(shè)計(jì)的方法與技巧、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題。為了適應(yīng)新的發(fā)展需要，本書還介紹了PLC在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、各類機(jī)床控制系統(tǒng)和不同工程機(jī)械中的應(yīng)用。為了便于學(xué)習(xí)，本書加強(qiáng)了實(shí)踐訓(xùn)練部分的內(nèi)容，各章配有適量的習(xí)題。

作者簡(jiǎn)介

　　趙春華，吉林長(zhǎng)春人，三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院教授。1994年畢業(yè)于浙江大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；2000年畢業(yè)于浙江大學(xué)CAD/CG專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位；2005年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)載運(yùn)工具運(yùn)用工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。主要從事機(jī)電控制系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、摩擦學(xué)等方面的研究工作；主持國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目、省部級(jí)等科研項(xiàng)目十余項(xiàng)；獲得湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，湖北省自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文一篇次。在國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表論文80余篇，其中被三大檢索收錄40多篇次。

書籍目錄

第一章 電氣控制基礎(chǔ)
1.1 常見電器元件及符號(hào)
1.2 電器控制的基本線路
習(xí)題
第二章 典型電氣控制系統(tǒng)
2.1 臥式車床的電氣控制
2.2 平面磨床的電氣控制
2.3 搖臂鉆床的電氣控制
2.4 銑床的電氣控制
2.5 橋式起重機(jī)的電氣控制
習(xí)題
第三章 可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)
3.1 該書
3.2 PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較
3.3 PLC的基本組成
3.4 PLC的工作原理
3.5 PLC的性能指標(biāo)與發(fā)展趨勢(shì)
習(xí)題
第四章 FX系列可編程控制器及指令系統(tǒng)
4.1 FX系列PLC硬件配置
4.2 FX系列PLC的內(nèi)部繼電器
4.3 FX系列PLC的基本邏輯指令
4.4 FX系列PLC的功能指令
習(xí)題
第五章 可編程控制器的程序控制方法
5.1 梯形圖發(fā)熱變成規(guī)則
5.2 典型單元的梯形圖程序粉刺
5.3 PLC程序設(shè)計(jì)的方法
習(xí)題
第六章 可編程控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和內(nèi)容
6.2 PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.3 提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施
6.4 PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)和故障診斷
習(xí)題
第七章 可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
1667.1 PLC通信
7.2 PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例
習(xí)題
第八章 PLC現(xiàn)代生活應(yīng)用實(shí)例
8.1 交通信號(hào)燈的控制
8.2 電梯控制的實(shí)現(xiàn)
8.3 運(yùn)料小車的往返運(yùn)行控制
8.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制
第九章 PLC機(jī)床控制應(yīng)用實(shí)例
9.1 數(shù)控機(jī)床刀庫(kù)控制
9.2 機(jī)械手控制的實(shí)現(xiàn)
9.3 半自動(dòng)液壓車床
第十章 PLC工程機(jī)械應(yīng)用實(shí)例
10.1 橋式起重機(jī)的控制
10.2 挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
10.3 橋式起重機(jī)檢測(cè)控制
10.4 工業(yè)鏟車操作控制
10.5 液體攪拌機(jī)的控制
10.6 高壓離心風(fēng)機(jī)控制
附錄 AFX系列PLC功能指令一覽表
附錄 BFX-TRN-BEG-CL教學(xué)軟件的介紹
附錄 CSWOPC_FXGP編程軟件的介紹231參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章PLC工程機(jī)械應(yīng)用實(shí)例　　第一節(jié)橋式起重機(jī)的控制　　橋式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，作為主要的運(yùn)載設(shè)備使用小型可編程控制器對(duì)其進(jìn)行控制，可以使系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性得到更好的保障。本例要給出的就是針對(duì)常見的橋式起重機(jī)系統(tǒng)編寫的控制程序。　　一、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)　　編程實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行控制，具體要求如下：　　（1）吊鉤升降控制　　吊鉤是通過(guò)電機(jī)拖動(dòng)鋼絲完成升降動(dòng)作的，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)決定吊鉤的動(dòng)作方向，在運(yùn)轉(zhuǎn)中需要考慮鋼絲的極限范圍?！　。?）小車前后運(yùn)行控制　　起重機(jī)運(yùn)載小車的前后運(yùn)動(dòng)也是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，在動(dòng)作過(guò)程中，不允許超出起重機(jī)的兩側(cè)極限位置。　?。?）起重機(jī)左右運(yùn)行控制　　起重機(jī)左右運(yùn)轉(zhuǎn)由拖動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)車體在軌道上左右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)范圍應(yīng)該控制在軌道離兩個(gè)盡頭一定距離處，以確保設(shè)備不會(huì)脫離軌道?！　。?）聲光指示控制　　起重機(jī)處于運(yùn)動(dòng)過(guò)程狀態(tài)時(shí)，要給出鈴聲警告；在運(yùn)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的極限位置時(shí)，在駕駛室內(nèi)給出指示燈顯示?！　《?、解決思路　　橋式起重機(jī)的控制很簡(jiǎn)單，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)3個(gè)拖動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。其控制實(shí)現(xiàn)的邏輯可以采用本書第2章中介紹的控制方法，考慮到實(shí)際的起重機(jī)控制中使用的不是控制按鈕而是多向轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時(shí)快速換向的情況較多，所以在程序?qū)崿F(xiàn)上要求對(duì)這些細(xì)節(jié)充分考慮，采取對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)手段。通過(guò)上述分析，利用通用的電機(jī)控制程序，增加位置控制邏輯的處理，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的可編程控制器控制?！　∪⒖刂菩枨蠓治雠c硬件設(shè)計(jì)　　可編程控制器用于橋式起重機(jī)控制，只需要使用最簡(jiǎn)單的設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)控制要求。系統(tǒng)的輸入主要是總電源合閘信號(hào)、3個(gè)主要被控設(shè)備的控制信號(hào)和相應(yīng)的位置極限信號(hào)；輸出是3個(gè)拖動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)信號(hào)和聲光指示信號(hào)。總地來(lái)說(shuō)，需要13個(gè)輸入信號(hào)和8個(gè)輸出信號(hào)。橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的PLC配置示意圖如圖10-1所示?！　〈_定系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)設(shè)計(jì)后，根據(jù)橋式起重機(jī)動(dòng)作控制要求，對(duì)各個(gè)拖動(dòng)電機(jī)的控制邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，完成程序編寫。　　1.橋式起重機(jī)控制的邏輯分析　　橋式起重機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)是圍繞3個(gè)拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行的，每個(gè)電機(jī)的控制邏輯基本相同，在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以參照本書有關(guān)電機(jī)控制的子程序。　　考慮到橋式起重機(jī)控制的特殊性，其啟停操作不需要使用自鎖功能，同時(shí)考慮到極限位置的限制，動(dòng)作的指令中需要加入相應(yīng)的位置限制邏輯。由于實(shí)現(xiàn)的邏輯簡(jiǎn)單，不做過(guò)多的講述?！　?.橋式起重機(jī)控制程序設(shè)計(jì)　　通過(guò)使用可編程控制器對(duì)3個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的實(shí)現(xiàn)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的動(dòng)作控制。本例梯形圖如圖10-2所示?！　”纠臉蚴狡鹬貦C(jī)控制程序，在實(shí)現(xiàn)基本的電機(jī)控制的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的具體應(yīng)用需求進(jìn)行了考慮，增加了對(duì)位置的邏輯處理，具有限位和報(bào)警功能。報(bào)警鈴在系統(tǒng)調(diào)取和移動(dòng)時(shí)給出警告，確保工作時(shí)能引起相關(guān)區(qū)域人員的注意。在對(duì)橋式起重機(jī)的控制中，主要利用的是對(duì)電機(jī)的控制，主要的特點(diǎn)就是由于電機(jī)正反轉(zhuǎn)是由主令控制器給出信號(hào)，所以命令信號(hào)本身具備保持的特性，在設(shè)計(jì)時(shí)不需考慮信號(hào)的自鎖問(wèn)題?！　∷?、總結(jié)與評(píng)價(jià)　　目前的橋式起重機(jī)系統(tǒng)大部分還是使用的繼電器接觸器形式進(jìn)行控制，但隨著可編程控制器價(jià)格的不斷降低和起重設(shè)備功能的不斷增強(qiáng)，已經(jīng)出現(xiàn)使用可編程控制器進(jìn)行控制的起重設(shè)備。這里給出的橋式起重機(jī)控制子程序，只是針對(duì)常用的工作方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，對(duì)于一些功能全面的系統(tǒng)，可能還需要考慮自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)等控制功能，結(jié)合本書其他章節(jié)的程序設(shè)計(jì)，不難實(shí)現(xiàn)這類的功能程序開發(fā)。在程序開發(fā)中，對(duì)于所控制系統(tǒng)的實(shí)際控制設(shè)備狀況進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，這在設(shè)計(jì)中是很重要的，可以使設(shè)計(jì)的程序更能適合系統(tǒng)使用，并可以避免不必要的故障?！　　?/pre>




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　　《高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化國(guó)家特色專業(yè)規(guī)劃教材：可編程控制器及其工程應(yīng)用》編寫時(shí)力求由淺入深、通俗易懂、理論聯(lián)系實(shí)際、注重應(yīng)用，適用于高等學(xué)校本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電氣工程、電子信息、機(jī)電一體化及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)，也可作為工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)人員的培訓(xùn)教材和自學(xué)參考書。





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