【文章內(nèi)容簡介】 掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（1）輸出刷新階段　　當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。 PLC的I/O響應時間為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式（掃描技術(shù)）。以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂I/O響應時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關輸出端信號的改變所需的時間。第三章 PLC編程的基本方法 編程的基本原則PLC編程應該遵循以下的基本原則：外部輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等器件的觸點可多次重復使用，無需用復雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點的使用次數(shù)。梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在最右邊。觸點不能放在線圈的右邊，在繼電器控制的原理圖中，熱繼電器的觸點可以加在線圈的右邊，而PLC的梯形圖是不容許的， （本章圖見附錄）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個沒有使用過的內(nèi)部繼電器的常閉接點或者特殊內(nèi)部繼電器R9010（常ON）的常開接點來連接。同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，就盡量避免線圈重復使用。梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程。在梯形圖中串聯(lián)接點使用的次數(shù)沒有限制，可無限次地使用。兩個或者兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。 編程技巧在編寫PLC梯形圖程序時應掌握如下的編程技巧：把串聯(lián)觸點較多的電路編在梯形圖上方。并聯(lián)觸點多的電路應放在左邊。若有幾個并聯(lián)電路相串聯(lián)時，應將觸點最多的并聯(lián)電路放在最左邊。橋式電路編程。，不能直接對它編程。 基本電路的編程（1）起動和復位電路在PLC的程序設計中，起動和復位電路是構(gòu)成梯形圖的最基本的常用電路。（a）所示。（b）所示。當X0的輸入端子接通時，輸入繼電器X0線圈接通，其常開觸點X0閉合，輸出繼電器線圈Y0接通并由其常開觸點自保持（（b）采用的是鎖存繼電器）。當X1的輸入端接通時，輸入繼電器X1的觸點打開（（a）），常開觸點X1閉合，鎖存繼電器KP復位，使輸出Y0為OFF。其電路功能為輸入X0為ON，輸出Y0為ON；輸入X1為ON時，輸出Y0為OFF。（2） 觸發(fā)電路。在輸入信號X0的控制下，輸出Y0不斷翻轉(zhuǎn)（ON/OFF…）。（3） 二分頻電路。在t0時刻輸入X1接通前沿，內(nèi)部繼電器R0接通一個掃描周期T，輸出Y1接通，常開觸點Y1閉合。當輸入X1的第二個脈沖到來時，內(nèi)部繼電器R1接通，其常閉觸點R1打開使Y1斷開。，輸出Y1波形的頻率為輸入X1波形頻率的一半。（4） 延時接通電路PLC中的定時器TIM與其他器件組合可構(gòu)成各種時間控制電路。FP1系統(tǒng)PLC中的定時器是通電延時型定時器，定時器輸入信號一經(jīng)接通，定時器的設定值不斷減1，當設定值減為零時，定時器才有輸出，此時定時器的常開觸點閉合，常閉觸點打開。當定時器輸入短開時，定時器復位，有當前值恢復到設定值，其輸出的常開觸點斷開，常閉觸點閉合。出入端X0接不帶自鎖按鈕開關。當輸入X0端的輸入接通時，輸入繼電器的線圈X0接通，其常開觸點X0閉合，內(nèi)部繼電器R0接通，其常開觸點R0閉合，接通定時器T0，T0的設定值K50開始遞減，減為零時，T0常開觸點閉合，輸出繼電器Y0延時5S后接通。當輸入端X1接通后，內(nèi)部繼電器R0斷電，其常開觸點R0斷開，定時器T0復位，其輸出的常開觸點T0斷開，使輸出Y0為OFF。 幾個典型電路 具有電氣聯(lián)鎖的電動機正反轉(zhuǎn)控制電路具有電氣聯(lián)鎖的電動機正反轉(zhuǎn)控制線路電氣原理圖，（a）所示。（b）所示。（c）所示。采用PLC控制的工作過程如下：合上電源開關QK，按下正向起動按鈕SB2，輸入繼電器X1的常開接點閉合，輸出繼電器Y0線圈接通并自鎖，接觸器KM1得電吸合，電動機正轉(zhuǎn)。與此同時，Y0的常閉接點斷開Y1的線圈，確保KM2不能吸合，實現(xiàn)電氣互鎖。按下反向起動按鈕SB3時，X2常開接點閉合，Y1線圈接通，KM2得電吸合，電動機反轉(zhuǎn)。與此同時，Y1的常閉接頭斷開Y0的線圈，KM1不能吸合，實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。停機時按下按鈕SB1，X0常閉接點斷開；過載時熱繼電器常開接點FR閉合，X3的常閉接頭斷開，這兩種情況都使Y0和Y1線圈斷開，進而使KM1和KM2失電釋放，電動機停下來。 兩臺電動機順序起動聯(lián)鎖控制電路。PLC控制的輸入輸出接線如圖3。14（b）所示。（c）所示，采用PLC控制的工作過程如下：合上電源開關QK，按下起動按鈕SB2，輸入繼電器X0常開接點閉合，輸出繼電器Y0線圈接通并自鎖，接觸器KM1得電吸合，電動機M1起動。同時Y0常開接點閉合，線圈接通并自鎖，KM2得電吸合，電動機M2起動?？梢娭挥蠱1先起動，M2才能起動。按下停機按鈕SB1，X1常閉接點斷開；M1過載時，熱繼電器FR1常開觸點閉合，X2常閉接點斷開，這兩種情況都能使Y0、YT0線圈回路斷開，KM1和KM2失電釋放，兩臺電動機都停下來。如果M2過載時，F(xiàn)R2和X3動作，Y1和KM2線圈回路都斷開，M2停轉(zhuǎn)，但M1仍繼續(xù)運行。 籠型電動機定子串自耦變壓器減壓起動自動控制線路對較大容量的220/380V籠型電動機不宜采用YD減壓限流起動方法，這時可采用自耦變壓器與時間繼電器控制電機減壓起動，(a)所示。(b)所示。(c)所示，PLC控制的工作過程如下：當按下SB2，X0接通R0線圈回路，R0常開接點閉合，R0自鎖，并使Y0線圈接通和KM1吸合，串入自耦變壓器減壓起動，15秒T0常閉接點動作，使Y0線圈回路斷開，從而使KM1失電釋放，自耦變壓器被切除，電動機起動完成，投入全電壓運行。定時器定時K值根據(jù)需要由用戶確定。停機時按下SB1，X1常閉接點斷開R0線圈回路，進而斷開Y1線圈回路使KM2失電釋放，電動機停轉(zhuǎn)。 電梯控制(1) 電梯控制要求1）開始時，電梯處于任意一層。2）當有外呼梯信號到來時，轎廂響應呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，延時3S后自動關門。3）當有內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應該呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，延時3S后自動關門。4）在電梯轎廂運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應，但如果某反向外呼梯信號前方再無其他內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應外呼梯信號。例如，電梯轎廂在1樓，將要運行到3樓，在此過程中可以響應2層向上外呼梯信號，但不響應2層下外呼梯信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運行至4樓，然后向下運行響應3層向下外呼梯信號。5）電梯應當具有最遠反向外呼梯功能，例如，電梯轎廂在1樓，而同時有2層向下外呼梯，3層向下外呼梯，4層向下外呼梯，則電梯轎廂先去4樓響應4層向下外呼梯信號。6）電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運行后，按開門按鈕轎廂門打開，按開門按鈕轎廂門關閉。（2）I/O分配輸入 輸出 1層內(nèi)呼 X0 1層內(nèi)呼指示 Y02層內(nèi)呼 X1 2層內(nèi)呼指示 Y13層內(nèi)呼 X2 3層內(nèi)呼指示 Y24層內(nèi)呼 X3 4層內(nèi)呼指示 Y31層外呼上 X4 1層外呼上指示 Y42層外呼下 X5 2層外呼下指示 Y52層外呼上 X6 2層外呼上指示 Y63層外呼下 X7 3層外呼下指示 Y73層外呼上 X8 3層外呼上指示 Y84層外呼下 X9 4層外呼下指示 Y9開門開關 XA 電梯轎廂上行 YA關門開關 XB 電梯轎廂下行 YB1層平層 XC 門電機開 YC2層平層 XD 門電機關 YD3層平層 XE 電梯上行指示 YE4層平層 XF 電梯下行指示 YF開門限位 X10關門限位 X11轎廂上升極限位 X12轎廂下降極限位 X13（3）梯形圖第四章 PLC編程在數(shù)控系統(tǒng)中的應用 PLC在數(shù)控系統(tǒng)點位控制系統(tǒng)中的應用 數(shù)控系統(tǒng)按其控制方式劃分有點位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在機械加工時，數(shù)控系統(tǒng)的點位控制一般用在孔加工機床上（例如鉆孔、鉸孔、鏜孔的數(shù)控機床），其特點是機床移動部件能實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確移動，即準確控制移動部件的終點位置，但并不考慮其運動軌跡，在移動過程中刀具不切削工件。 實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點位控制的通常方法可以有兩種：一是采用全功能的數(shù)控裝置，這種裝置功能十分完善，但其價格卻很昂貴，而且許多功能對點位控制來說是多余的；二是采用單板機或單片機控制，這種方法除了要進行軟件開發(fā)外，還要設計硬件電路、接口電路、驅(qū)動電路，特別是要考慮工業(yè)現(xiàn)場中的抗干擾問題。 由于可編程控制器（PLC）是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種工業(yè)控制計算機，具有抗干擾能力強、可靠性極高、體積小、是實現(xiàn)機電一體化的理想控制裝置等顯著優(yōu)點，因此通過實踐與深入研究，本文提出了利用PLC控制步進電機實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點位控制功能的有關見解與方法，介紹了控制系統(tǒng)研制中需要認識與解決的若干問題，給出了控制系統(tǒng)方案及軟硬件結(jié)構(gòu)的設計思路，對于工礦企業(yè)實現(xiàn)相關機床改造具有較高的應用與參考價值。 控制系統(tǒng)研制中需要認識與解決的若干問題 1） 防止步進電機運行時出現(xiàn)失步和誤差 步進電機是一種性能良好的數(shù)字化執(zhí)行元件，在數(shù)控系統(tǒng)的點位控制中，可利用步進電機作為驅(qū)動電機。在開環(huán)控制中，步進電機由一定頻率的脈沖控制。由PLC直接產(chǎn)生脈沖來控制步進電機可以有效地簡化系統(tǒng)的硬件電路，進一步提高可靠性。由于PLC是以循環(huán)掃描方式工作，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間，因此受到PLC工作方式的限制以及掃描周期的影響，步進電機不能在高頻下工作。例如，若控制步進電機的脈沖頻率為4000HZ，這樣脈沖周期的數(shù)量級就比掃描周期小很多，如采用此頻率來控制步進電機。則PLC在還未完成輸出刷新任務時就已經(jīng)發(fā)出許多個控制脈沖，但步進電機仍一動不動，出現(xiàn)了嚴重的失步現(xiàn)象。若控制步進電機的脈沖頻率為100HZ，則脈沖周期為10毫秒，與PLC的掃描周期約處于同一數(shù)量級，步進電機運行時亦可能會產(chǎn)生較大的誤差。因此用PLC驅(qū)動步進電機時，為防止步進電機運行時出現(xiàn)失步與誤差，步進電機應在低頻下運行，脈沖信號頻率選為十至幾十赫茲左右，這可以利用程序設計加以實現(xiàn)。 2）保證定位精度與提高定位速度之間的矛盾 步進電機的轉(zhuǎn)速與其控制脈沖的頻率成正比，當步進電機在極低頻下運行時，其轉(zhuǎn)速必然很低。而為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當量即步進電機轉(zhuǎn)一個步距角時刀具或工作臺移動的距離又不能太大，這兩個因素合在一起帶來了一個突出問題：定位時間太長。例如若步進電機的工作頻率為20HZ，即50ms走一步，取脈沖當量為δ＝，＝，＝12mm，如果定位距離為120mm，則定位時間需要10分鐘，如此慢的定位速度在實際運行中是難以忍受的。 為了保證定位精度，脈沖當量不能太大，但卻影響了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同時又能保證定位精度是一項需要認真考慮并切實加以解決的問題。3）可變控制參數(shù)的在線修改 PLC應用于點位控制時，用戶顯然希望當現(xiàn)場條件發(fā)生變化時，系統(tǒng)的某些控制參數(shù)能作相應的修改，例如步進電機步數(shù)的改變，速度的調(diào)整等。為滿足生產(chǎn)的連續(xù)性，要求對控制系統(tǒng)可變參數(shù)的修改應在線進行。盡管使用編程器可以方便快速地改變原設定參數(shù)，但編程器一般不能交現(xiàn)場操作人員使用；雖然利用PLC的輸入按鍵并配合軟件設計也能實現(xiàn)控制參數(shù)的在線修改，但由于PLC沒有提供數(shù)碼顯示單元，因此需要為此單獨設計數(shù)碼輸入顯示電路，這又將極大地占用PLC的輸入點，導致硬件成本增加，而且操作不便，數(shù)據(jù)輸入速度慢。所以，應考慮開發(fā)其他簡便有效的方法實現(xiàn)PLC的可變控制參數(shù)的在線修改。 4）其他問題 為了實現(xiàn)點位控制過程中數(shù)字變化的顯示及故障輸出代碼的顯示等要求，另外還得單獨設計PLC的數(shù)碼輸出顯示電路。由于目前PLC I/O點的價格仍較高，因此應著重考慮選用能壓縮顯示輸出點的合適方法。此外，為保證控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行，還應解決控制系統(tǒng)的安全保