【文章內(nèi)容簡介】 充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設(shè)施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)，PLC成本更低，工期短，可擴(kuò)展性和可管理性更強(qiáng)。目前國內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的地方，其包月使用費(fèi)用一般為5080元/月左右，這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。PLC作為利用電力線組網(wǎng)的一種接入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領(lǐng)域。它是利用電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，~45Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來瀏覽網(wǎng)頁﹑撥打電話，和觀看在線電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的“四網(wǎng)合一”。 PLC應(yīng)用目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1. 開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。本文使用西門子S7200進(jìn)行數(shù)字程序控制，下面就著重介紹西門子S7200 西門子S7200 簡介SIMATICS7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7200系列具有極高的性能/價格比。 出色表現(xiàn)S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 適用范圍S7200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動系統(tǒng)。 詳細(xì)介紹S7200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU供使用。 集成的24V負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出，CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280 mA，400mA?？捎秘?fù)載電源。 CPU 221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 CPU 221有6DI/4DO，CPU 222有8DI/6個DO，CPU224有14DI/10DO，CPU 224XP有14DI/10DO，CPU226有241DI/16DO。 CPU 224XP有2個AI/1AO。 內(nèi)部集成的PPI接口為用戶提供強(qiáng)大的通訊功能。PPI接口為RS485，可在三種方式 下工作： ：PPI通訊協(xié)議是西門子專門為S7200系列PLC開發(fā)的通訊協(xié)議。通過普 通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。, kbit/ kbit/s。CPU上集成的編程口同時就是PPI通訊聯(lián)網(wǎng)接口。 ：通過內(nèi)置接口連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上。,。S7200可與S7300/400通訊，S7200CPU在MPI網(wǎng)絡(luò)中作為從站，彼此間不能通訊。 ：是一個很有特色的功能。S7200PLC可以與任何通訊協(xié)議公開的其他設(shè)備進(jìn)行通訊。即可以由用戶自行定義通訊協(xié)議。 ：CPU22224XP、226可以通過增加EM277的方法支持PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。最高傳輸速率為12Mbit/s。 （選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。3 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理本次設(shè)計的PLC數(shù)字程序控制具體采用了逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理，分別在坐標(biāo)軸第一象限內(nèi)實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)及直線插補(bǔ)計算的程序?qū)崿F(xiàn)，第一象限內(nèi)的逆時針圓弧插補(bǔ)及圓弧插補(bǔ)計算的程序?qū)崿F(xiàn)。因此，本章主要介紹逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的基本原理。 逐點(diǎn)比較法逐點(diǎn)比較法又稱代數(shù)運(yùn)算法或醉步法，是脈沖增量插補(bǔ)中最典型的算法。其基本原理是在控制過程中，逐點(diǎn)計算和判斷運(yùn)動軌跡與給定軌跡的偏差，并根據(jù)偏差控制進(jìn)給軸向給定輪廓靠近，縮小偏差，使加工輪廓逼近給定輪廓。以折線來逼近直線或圓弧，最大誤差不超過一個脈沖當(dāng)量，因此，只要脈沖當(dāng)量取得足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求。由其插補(bǔ)原理可知數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動部件每走一步都要經(jīng)過以下四個節(jié)拍：第一節(jié)拍：偏差判別，判別刀具當(dāng)前位置相對于給定輪廓的偏離情況，并以此決定刀具的進(jìn)給方向。第二節(jié)拍：坐標(biāo)進(jìn)給，根據(jù)偏差判別的結(jié)果，控制刀具向相應(yīng)坐標(biāo)軸進(jìn)給一步使加工點(diǎn)向給定輪廓靠攏，減小偏差。第三節(jié)拍：偏差計算，刀具進(jìn)給一步后計算新的加工點(diǎn)與給定輪廓之間的偏差，為下一步偏差判別做準(zhǔn)備。第四節(jié)拍：終點(diǎn)判別，判斷刀具是否到達(dá)被加工零件的終點(diǎn)，若到達(dá)終點(diǎn)，則結(jié)束插補(bǔ)，否則繼續(xù)插補(bǔ)，如此不斷循環(huán)以上四個節(jié)拍就可加工出所要求的曲線。一個零件的輪廓往往是多種多樣的，有直線，有圓弧，也有可能是任意曲線，樣條線等。數(shù)控機(jī)床的刀具往往是不能以曲線的實(shí)際輪廓去走刀的，而是近似地以若干條很小的直線去走刀，走刀的方向一般是x和y方向。因此，逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)方式包括直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，拋物線插補(bǔ)，樣條線插補(bǔ)等。 第一象限直線插補(bǔ)原理所謂直線插補(bǔ)（Line Interpolation）就是只能用于實(shí)際輪廓是直線的插補(bǔ)方式(如果不是直線，也可以用逼近的方式把曲線用一段段線段去逼近，從而每一段線段就可以用直線插補(bǔ)了)。首先假設(shè)在實(shí)際輪廓起始點(diǎn)處沿x方向走一小段(一個脈沖當(dāng)量)，發(fā)現(xiàn)終點(diǎn)在實(shí)際輪廓的下方，則下一條線段沿y方向走一小段，此時如果線段終點(diǎn)還在實(shí)際輪廓下方，則繼續(xù)沿y方向走一小段，直到在實(shí)際輪廓上方以后，再向x方向走一小段。這樣，實(shí)際輪廓就由一段段的折線拼接而成，雖然是折線，但是如果我們每一段走刀線段都非常小(在精度允許范圍內(nèi))，那么此段折線和實(shí)際輪廓還是可以近似地看成相同的曲線的——這就是直線插補(bǔ)。 偏差計算公式設(shè)加工第一象限的直線OA，取直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直線終點(diǎn)坐標(biāo)為（，），M（，）為加工點(diǎn)（動點(diǎn)）。若M點(diǎn)在直線上，則根據(jù)三角形的關(guān)系可得： （）若取直線插補(bǔ)的偏差判別式為 （）YXA(,)M 第一象限直線若M點(diǎn)在直線上，則=0；若M點(diǎn)在直線的上方，則0；若M點(diǎn)在直線的下方，則0。當(dāng)≥0時，為了使加工點(diǎn)逼近給定軌跡，應(yīng)向+x方向進(jìn)給一步。進(jìn)給后的新坐標(biāo)值為： （）則該點(diǎn)的偏差為： （）當(dāng)0時，為了使加工點(diǎn)逼近給定軌跡，應(yīng)向+y方向進(jìn)給一步。進(jìn)給后的新坐標(biāo)值為： （）則該點(diǎn)的偏差為： （） 終點(diǎn)判別法：設(shè)置X、Y兩個減法計數(shù)器，加工開始前，在X、Y計數(shù)器中存入終點(diǎn)坐標(biāo)、在X坐標(biāo)（或Y坐標(biāo)）進(jìn)給一步時，就在X計數(shù)器（Y計數(shù)器）中減去1，直到兩個計數(shù)器中的數(shù)減到為零時，便到達(dá)終點(diǎn)。：用一個終點(diǎn)計數(shù)器，X和Y兩個坐標(biāo)，從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總步數(shù)∑；X、Y坐標(biāo)每進(jìn)給一步，∑減去，直到∑為零時，就到達(dá)終點(diǎn)。 插補(bǔ)計算過程插補(bǔ)過程分四步：：判斷≥0還是0；：≥0，+X方向走一步，0，+Y方向走一步；：計算新的偏差；：判斷是否插補(bǔ)到了終點(diǎn)。 不同象限的直線插補(bǔ)當(dāng)直線的起點(diǎn)為原點(diǎn)時，直線有四個象限的線形，上面討論的是第一象限的直線，對于第二、三、四象限的直線插補(bǔ)計算可用相同原理得到。當(dāng)、取絕對值時，偏差計算公式相同，只是坐標(biāo)進(jìn)給方向不同。 直線插補(bǔ)的進(jìn)給方向及偏差計算公式≥00所在象限進(jìn)給方向偏差計算所在象限進(jìn)給方向偏差計算一、四+X一、四+Y二、三X二、三Y圓弧插補(bǔ)（Circular Interpolation）這是一種插補(bǔ)方式，在此方式中，根據(jù)兩端點(diǎn)間的插補(bǔ)數(shù)字信息，計算出逼近實(shí)際圓弧的點(diǎn)群，控制刀具沿這些點(diǎn)運(yùn)動，加工出圓弧曲線。 偏差計算公式以第一象限逆圓為例討論偏差計算公式。圓弧AB，其圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，已知起點(diǎn)為A（，），終點(diǎn)為B（，），圓弧半徑為R。瞬時加工點(diǎn)M（，），與圓心的距離為，比較和R反映加工的偏差。由第一象限逆圓弧AB可知 （） （）偏差判別式： （）若M點(diǎn)在圓弧上，則=0；