數(shù)控機(jī)床的可編程序控制器(已修改)
2025-03-08 13:22 本頁(yè)面
【正文】 第四講 數(shù)控機(jī)床的可編程序控制器 ? 在這一講，我們一起學(xué)習(xí) ? 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 可編程序控制器的指令與編程 ? 一、可編程序控制器的產(chǎn)生與發(fā)展 ? 早期的電氣控制是采用繼電器 — 接觸器邏輯控制，這種控制裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。但是，這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是傳統(tǒng)的繼電器 — 接觸器控制采用的是固定接線方式，一旦生產(chǎn)過(guò)程有所變動(dòng)，就得重新設(shè)計(jì)線路和連線安裝，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 ? 于是，有人設(shè)想把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活的優(yōu)點(diǎn)與繼電接觸器控制簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，以取代原有的繼電器控制柜。終于，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)以上設(shè)想和要求，在 1969年研制出第一臺(tái)可編程序控制器，型號(hào)為PDP14，在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用，并獲得了成功。由于當(dāng)時(shí)只是用它來(lái)取代繼電接觸器控制，功能限于邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等，所以稱之為“可編程邏輯控制器（ PLC）”。 ? 1985年 1月，國(guó)際電工委員會(huì)又對(duì)可編程序控制器作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境生產(chǎn)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程”。 ? 目前， PLC正朝著兩個(gè)方向發(fā)展。其一是向大型化、快速、高功能方面發(fā)展，以取代工業(yè)計(jì)算機(jī)的部分功能。其二是向小型化、專用化、成本低方向發(fā)展，以真正成為繼電器的替代品。 PLC總的發(fā)展趨勢(shì)就是：功能越來(lái)越強(qiáng)，使用越來(lái)越方便，而性能價(jià)格比又不斷地提高?？梢姡?PLC的發(fā)展方興未艾，前景十分可觀。 ? 二、可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) ? PLC是一種面向工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它與一般計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，也是由硬件和軟件所組成的。 ? ? PLC內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 。由中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出接口、編程器、電源等幾部分組成。 圖 PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖 ? 1）中央處理單元（ CPU） 中央處理單元 CPU是 PLC的核心，其主要作用是執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，從輸入接口讀取各開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)梯形圖程序進(jìn)行邏輯處理，并將處理結(jié)果輸出到輸出接口。 ? 2）存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)或程序的。存儲(chǔ)器中的程序包括系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。 ? 3） I/O接口電路 I/0（輸入 /接口）接口是 CPU與現(xiàn)場(chǎng) I/0設(shè)備聯(lián)系的橋梁。 ? 輸入接口接收和采集輸入信號(hào)。數(shù)字量（或稱開關(guān)量）輸人接口用來(lái)接收從按鈕、開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的數(shù)字量輸入信號(hào)；模擬量輸入接口用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。 PLC的輸入接口電路見圖 。 ? 為防止各種干擾信號(hào)和高電壓信號(hào)，輸入接口一般要加光電耦合器進(jìn)行隔離，圖 中 VL2就是光電耦合器。 圖 PLC的輸入接口電路 ? 現(xiàn)在以 圖 b)為例簡(jiǎn)要說(shuō)明以下開關(guān)信號(hào)輸入的原理：當(dāng)外部開關(guān)打開時(shí)，光電耦合器 VL2中的發(fā)光二極管沒(méi)有電流流過(guò)，光敏三極管處于結(jié)止?fàn)顟B(tài)，所以電路輸出高電平到 PLC內(nèi)部電路。若外部開關(guān)關(guān)閉，大家可以看到：光電耦合器 VL2中的發(fā)光二極管所在的回路有電流流過(guò)，發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)光敏三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，電路輸出低電平到 PLC內(nèi)部電路。
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