目前,中国大多数企业已经认识到PLC对于自身发展的重要性,在企业的设备改造和技术更新之中他们积极将PLC以及相关的应用技术融入进去。越来越多的成功范例近几年频繁出现,诸如对于大型机床的电气化改造,PLC在其中的应用得到大规模推广。金堆城钼业公司于2005年3月对5235立式车床和B2016龙门刨床进行电气改造,弃除原来老式继电器和开关按钮控制方式,代之以PLC为核心的数字控制系统,减少了故障维护,提高加工效率与精度,取得良好效益,2005年12月通过金钼集团公司机动处组织有关人员的验收,认为改造后机床性能得到提升,运行稳定可靠,效益显著[8]。
1.3 PLC、触摸屏控制、伺服电机简介
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
PLC主要是由CPU模块、输入模块、输出模块、和编程器组成,同时,它还有一些特殊模块用来完成某些特殊的任务。PLC具有可靠性高,抗干扰能力强;配套齐全,功能完善,适用性强易学易用,深受工程技术人员欢迎;系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造;体积小,重量轻,能耗低的特点。正是因为这些特点,PLC已经广泛应用于所有的工业部门,随着其性价比的不断提高,应用范围也不断扩大。PLC主要应用于以下方面:开关量的逻辑控制;模拟量控制;模拟量控制;运动控制;过程控制;数据处理;通信及联网。
触摸屏技术是一种新型的人机交互输入方式,与传统的键盘和鼠标输入方式相比,触摸屏输入更直观[2]。在识别软件的配合下,手写输入这一操作在触摸屏中可以实现。触摸屏的结构比较简单,它由检测部件和触摸屏控制器组成。在手指或其它物体触摸到安装在显示器前端的触摸屏时,触摸屏控制器检测到所触摸的位置并通过接口(如RS—232串行口, USB等)将信息送到主机。 目前触摸屏已经由单点触屏发展到实现多点触屏了。 触摸屏其实就是一个HMI(人机对话界面),内置了一个相较于通用组态软件来说简单些的局域组态软件。
触摸屏包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件,一般情况下,不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件,连接的主要设备种类是PLC。触摸屏可以视作一体机内置了一款组态软件。
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置[5]。伺服电机可以精确控制速度的大小,并且能实现精确定位,它的工作方式是将电压信号转化为转矩和转速来驱动控制对象。输入信号控制伺服电机转子转速,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出[5]。伺服电机可以分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点:实现了位置,速度和力矩的闭环控制,步进电机失步的问题在这里被克服;高速性能优越,一般情况下的额定转速可以达到每分钟2000~3000转;伺服电机的抗过载能力突出,负载在额定转矩三倍的情况下也能被承受,在诸如有瞬间负载波动和快速起动的场合下都能很好的适用;低速运行时步进电机会产生步进运行现象,而伺服电机没有,且运行时平稳,在有高速响应要求的场合下也能适用;在几十毫秒之内电机就可以实现加减速的动态响应;发热和噪音的问题较少。伺服电机的应用领域相当广泛,只要是要有动力源的,而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。 PLC数控机床电气控制系统设计+梯形图(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_54128.html