【正文】 作量少 9 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 PLC 的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。 6. 維修工作量少，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 PLC 的工作原理可以簡(jiǎn)單地表述為：在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程 10 序，對(duì)控制要求進(jìn)行處理判斷，并通過執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。對(duì)每個(gè)程序， CPU 從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，因此， PLC 的工作方式是一種串行循環(huán)工作方式。與通用微機(jī) CPU 一樣， CPU 在 PC 系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。 功能存儲(chǔ)器（數(shù) 據(jù)區(qū)） ： 存放用戶數(shù)據(jù) PC 的用戶存儲(chǔ)器通常以字（ 16 位 /字）為單位來表示存儲(chǔ)容量。 I/O 模塊可與 CPU 放在一起，也可遠(yuǎn)程放置。 智能型 ，即 既可聯(lián)機(jī)（ Online），也可脫機(jī)（ Offline）編程；可以采用指令清單（語(yǔ)句表）、梯形圖等語(yǔ)言編程。 注意：編程器不直接加入現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 外部 電源： 可用一般工業(yè)電源，并備有鋰電池（備用電池），使外部電源故障時(shí)內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不致丟失。 梯形圖 梯形圖是一種圖形語(yǔ)言，它與傳統(tǒng)的繼電器電路非常相似，它仍沿用繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)，所不同的是，梯形圖中每個(gè)元件的名稱和編號(hào)有PLC 的特別規(guī)定；同一編號(hào)繼電器的觸點(diǎn)（既有常開又有常閉）可以根據(jù)需要無(wú)限引用；所有觸點(diǎn)及其構(gòu)成的控制回路都是通過軟件編程實(shí)現(xiàn)其功能的，并無(wú)實(shí)際連線；此外梯形圖中所有的輸出元 素都是安排在右側(cè)與母線相連，圖中每包含一個(gè)被控元素的邏輯段稱為一個(gè)梯級(jí)。 圖 2 梯形圖符號(hào) 指令（語(yǔ)句表） 令就是用助記符來表達(dá) PLC 的各種功能，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但又較之簡(jiǎn)單得多。常用 “ 與 ” 、“ 或 ” 、 “ 非 ” 三種邏輯功能表達(dá)控制邏輯。也采用BASIC、 PASCAL 等高級(jí)語(yǔ)言編程。當(dāng) PLC 開始上電運(yùn)行時(shí)，首先清除I/O 映像區(qū)的內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，確認(rèn)正常后開始掃描。 2．程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段， PLC 對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。對(duì)于元 件映象寄存器來說，其內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的過程而變化。當(dāng) PLC進(jìn)入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 如果被控制對(duì)象環(huán)境較差，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，且輸入 /輸出量以開光亮為主，則考慮用 PLC 控制系統(tǒng)。 要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行估測(cè)：有多少輸入量、電壓分別是多少、有多少輸出量、輸出功率有多大、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度有何要求、控制室與現(xiàn)場(chǎng)的距離有多遠(yuǎn)等。 15 (1)繪制電動(dòng)機(jī)的主電路及 PLC 外部的其他控制電路圖。輸入電路一半由 PLC 內(nèi)部提供電源，輸出電路根據(jù)負(fù)載的額定電壓外接電源。這其中 PLC 的選型至關(guān)重要。具體的選擇內(nèi)容有以下幾個(gè)方面： PLC 生產(chǎn)廠家的選擇 確定 PLC 的生產(chǎn)廠家，主要應(yīng)該考慮設(shè)備用戶的要求、設(shè)計(jì)者對(duì)于不同廠家PLC 的熟悉程度和設(shè)計(jì)習(xí)慣、配套產(chǎn)品的一致性以及技術(shù)服務(wù)等方面的因素。 由于本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容相對(duì)較為簡(jiǎn)單，故選用三菱 PLC。通常根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10％～ 20％的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，需要對(duì)程序容量進(jìn)行估算。 為減輕 CPU 通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的 (如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線 、工業(yè)以太網(wǎng)等 )通信處理器。因此，模塊型 PLC 的配置比較靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，傳感器和變送器用于測(cè)量位移、角位移、力、壓力、應(yīng)變、速度、加速度、溫度、濕度 、流量等物理量。 其他特殊功能模塊還有高速計(jì)數(shù)模塊、 PID 過程控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、可編程凸 輪開關(guān)模塊、通信模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊等，用于實(shí)現(xiàn)特殊的控制功能。 I/O 地址分配及外部配線 ，需要輸入點(diǎn) 7 個(gè)，輸出點(diǎn) 13 個(gè)，列出其 I/O 分配表，如表 2 所示 表 2 組合機(jī)床 PLC控制系統(tǒng)的 I/O分配表 輸入設(shè)備 輸入 點(diǎn)編號(hào) 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)編號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB X0 KM1(M1 快進(jìn) ) Y1 行程開關(guān) SQ1 X1 KM2(M1 工進(jìn) ) Y2 行程開關(guān) SQ2 X2 KM3(M1 慢退 ) Y4 行程開關(guān) SQ3 X3 KM4(M1 快退 ) Y6 行程開關(guān) SQ4 X4 KM5(M2 正轉(zhuǎn) ) Y3 行程開關(guān) SQ5 X5 KM6(M2 反轉(zhuǎn) ) Y5 行程開關(guān) SQ6 X6 KM7(M3 快進(jìn) ) Y7 停止按鈕 SB1 X7 KM8(M3 工進(jìn) ) Y8 KM9(M3 慢退 ) Y10 KM10(M3 快退 ) Y12 KM11(M4 正轉(zhuǎn) ) Y9 KM12(M4 反轉(zhuǎn) ) Y11 KM13(夾具夾緊電磁閥 ) Y13 /輸出點(diǎn)分配，畫出 PLC 的外部接線如圖 3 所示 19 圖 3 組合機(jī)床 PLC控制系統(tǒng)的外部接線 20 第 3 章 PLC 的編程 概述 梯形圖和指令語(yǔ)言是 PLC 的主要編程軟件。 編程語(yǔ)言的形式 PLC 的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過 PLC 編程語(yǔ)言的編制設(shè)計(jì)的。它是與繼電器線路類似的一種編程語(yǔ)言。 指令表語(yǔ)言（ IL） 指令表編程語(yǔ)言是與匯 編語(yǔ)言類似的一種助記符編程語(yǔ)言，和匯編語(yǔ)言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。 指令表表編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 功能模塊圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。 順序功能流程圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語(yǔ)言不能順序動(dòng)作的缺陷，同 時(shí)也避免了用梯形圖語(yǔ)言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。主要用于其他編程語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。直觀性和操作性較差。 在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員不但對(duì) PLC 的硬件性能了解外，也要了解 PLC 對(duì)編程語(yǔ)言支持的種類。 “翻譯”設(shè)計(jì)法 PLC 的梯形圖是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，如果用 PLC 改造繼電器控制系統(tǒng)，根據(jù)繼電器電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖是一條捷徑。 （ 3）確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的存儲(chǔ)器位（ M）和定時(shí)器（ T）的地址。它有規(guī)律可循，基本步驟為， 1.了解控制要求。 狀態(tài)編程法也叫功能表圖法，是程序編制的重要方法及工具。 （ 1）順序功能圖的組成 順序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形 , 也是設(shè)計(jì)PLC 的順序控制程序的有力工具。初始步用雙線方框表示 , 每一個(gè)順序功能圖至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。 處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí) ,相應(yīng)的非存儲(chǔ)型動(dòng)作被停止執(zhí)行。如果不是上述的方向 ,應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。轉(zhuǎn)換條件一般用 X 來表示，普通的梯形圖設(shè)計(jì)方法實(shí)際上是試圖用輸入信號(hào) X 直接控制輸出信號(hào) Y, ④驅(qū)動(dòng)處理 驅(qū)動(dòng)處理指每一步對(duì)應(yīng)的工作內(nèi)容，也用方框表示，它直接與相應(yīng)步的矩形框相連。任何復(fù)雜系統(tǒng)代表步的輔助繼電器控制電路 , 其設(shè)計(jì)方法都是相同的 , 并且很容易掌握 , 所以順序控制設(shè)計(jì)法具有簡(jiǎn)單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn)。 SFC 圖可以在北郵 A7PHP/HGP 等圖示圖像外圍設(shè)備和與其對(duì)應(yīng)編程軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)上編程。 1）整個(gè)過程按工序要求分解 2）對(duì)每個(gè)工序分配狀態(tài)元件 3） SFC 轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（ STL）、指令表程序 順序功能圖的繪制 根據(jù)組合機(jī)床控制功能要求，可見 該控制完全按步進(jìn)進(jìn)行，所以采用步進(jìn)指令編程最適合。在并行序列中，兩個(gè)子序列中的第一個(gè)狀態(tài) S21 和 S26 是同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)的，兩個(gè)子序列的最后一個(gè)狀態(tài) S25 和S30 不是同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)的。 26 圖 4組合機(jī)床 PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖 PLC 控制梯形圖 根據(jù)組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的順序功能圖，利用 FXGP_WINC 軟件繪制的梯形圖如圖 5 所示 27 圖 5 組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖 28 第 4 章 安裝維護(hù) 安裝注意事項(xiàng) （ 1） PLC 要安裝在 DIN46277（ 35mm 寬）導(dǎo)軌上，或直接用 M4 螺釘對(duì)準(zhǔn)螺孔固定。 （ 4） PLC 主機(jī)和其他設(shè)備或結(jié)構(gòu)物之間留 50mm 以上的空隙，要遠(yuǎn)離高壓線、高壓設(shè)備和動(dòng)力設(shè)備。 （ 7）通電中不要觸摸端子，清掃及擰緊端子，須在關(guān)閉電源后進(jìn)行。使用直徑為 的雙絞線作為電源線。為保證這一點(diǎn)，可采取下面的措施： 29 所有外部設(shè)備都上電后再將方式選擇開關(guān)由“ STOP ”方式設(shè)置為“ RUN ”方式。 ④ 為避免因失常而引起的系統(tǒng)癱瘓或發(fā)生無(wú)法補(bǔ)救的重大事故，應(yīng)增加緊急停車電路。 ② 接地電阻應(yīng)小于 100 Ω。在進(jìn)行輸入端子接線時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ① 輸入線盡可能遠(yuǎn)離輸出線、高壓線及電機(jī)等干 擾源。 ⑤ 切勿將用于輸入的電源并聯(lián)在一起，更不可將這些電源并聯(lián)到其他電源上。 ③ 各“ COM ”端均為獨(dú)立的，故各輸出端既可獨(dú)立輸出，又可采用公共并接輸出。在交流感性負(fù)載兩端并接 RC 串聯(lián)電路；在直流感性負(fù)載兩端并接二極管保護(hù)電路；在帶低電流負(fù)載的輸出端并接一 個(gè)泄放電阻以避免漏電流的干擾。 若一臺(tái) PLC 的輸入輸出點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，還可將 FX 系列的基本單元與其他擴(kuò)展單元連接起來使用。 b. 建議將屏蔽電纜接到框架接地端（ ） c. 若需將電壓范圍選擇端（ RNAGE ）短路，應(yīng)直接在端子板上短接，不要拉出引線短接。 b. 建議將屏蔽電纜接到負(fù)載設(shè)備的接地端。 e. 應(yīng)確保使用同一組電源線對(duì)控制單元和 D/A 單元進(jìn)行供電。 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向，隨著大規(guī)模的組合機(jī)床的出現(xiàn)以及客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，組合機(jī)床的控制也成為了目前研究的重要方向。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適 應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求