【文章內容簡介】 同時進行控制面板的設計然后進行聯機調試。 PLC系統設計的一般步驟永宏FATEK FBS系列PLC是一種外型小巧卻具有中大型PLC很多功能的新一代微型PLC，其通訊端口最多能達到5個，最大I/O為數字量輸入(Digital Input，簡稱 DI)256點，數字量輸出(Digital Output，簡稱DO)256點，數值輸入(Numeric Input，簡稱NI)64個字符，數值輸出(Numeric Output簡稱NO)64個字符。FBS主機有 MA(經濟型)、MC(高功能型)及MN(高速NC型)等三大類，點數由10點到60點共計17種機型；擴展模塊則有DI/DO14種機型，NI/NO12種機型。通訊外圍則有RS23RS48USB、Ethernet等界面共14種基板及模塊。Fbs系列PLC主機部分功能規(guī)格 項 目規(guī) 格控制程序容量20K Words程序內存FLASH ROM或SRAM＋鋰電池Backup順序指令36 個應用指令326 個(126 種)流程圖(SFC)指令4 個單 點 B I T 狀 態(tài)X輸入接點(DI)X0～X255 (256)Y輸出繼電器(DO)Y0～Y255 (256)TR暫存繼電器TR0～TR39 (40)M內部繼電器非保持型M0～M799 (800)*M1400～M1911 (512)保持型M800～M1399 (600)*特殊繼電器M1912～M2001 (90)T定時器〝計時到〞狀態(tài)接點T0～T255 (256)C計數器〝計數到〞狀態(tài)接點C0～C255 (256)S步進繼電器非保持型S0～S499 (500)*保持型S500～S999 (500)*中斷控制中斷控制32 個(16 點輸入的正／負緣)內部定時中斷8 個(50、100mS)單機系統是指一臺主機(一個CPU)所能掌控的資源(含主機本身以及所能擴展的最大 I/O模塊與通訊模塊)，如果超出單機系統所能掌控的系統，就必須借助由通訊連接(LINK)的方式來擴展資源。，除主機本身的資源外，其左側為通訊外圍資源，右側則為擴展 I/O 資源。 FBSPLC單機系統資源示意圖 Fbs系列PLC的單機系統通過通訊端口和特定的通訊驅動程序，就可以實現多臺PLC主機之間或者PLC與計算機之間的連結而成為多機系統，從而達到資源共享的目的。 Fbs系列PLC多機系統示意圖①操作系統要求：Win95/98/Me/XP 或 ，Win2000 。②硬件要求： 1）Pentium133等級以上CPU； 2）DRAM內存至少64Mbytes以上； 3）硬盤空間至少 30Mbytes 以上。3 磨削機控制器系統方案設計水鉆加工工藝過程采用鋁排作為夾具，這種夾具預熱后具有粘性，從而能夠在不用損傷水鉆加工面的情況下實施加緊功能。當夾具加緊毛坯后，系統會自動檢測毛坯是否處于正確位置。只有水鉆毛坯處于正確加緊狀態(tài)下，磨削機才能進行下一步的粗磨階段，待粗磨效果達到用戶之前設定好的參數后自動進入細磨階段，待細磨結束后自動進入拋光階段。粗磨、細磨、拋光過程中，控制系統始終對加工過程實時監(jiān)視著并根據用戶自己設定的磨拋具體時間等參數予以判定該過程是否完成。在這些過程完成后，加工設備會自動對接上料，然后對水鉆另幾個個對稱面進行相應的粗磨、細磨和拋光。整個工藝過程都是在基于PLC的控制系統下全自動完成，磨后自動轉入拋工序，無需人工搬運夾具或更換磨拋盤，安全可靠并且能夠實現高效高產。整個全自動工藝過程是在主軸功能以及磨削機等器件的完美配合下自動完成。下面是主軸以及磨削機加工水鉆的具體工藝過程簡介：①主軸功能：1） 系統在確認系統初始化完畢后，自動進入自動磨拋模式；2） 在初始化后，自動開主軸插鎖，目的是鎖住主軸，讓其不動，系統檢測到鎖定信號后自動發(fā)送給每個機頭；3） 等待四個機頭的信息，如果檢測到所有的機頭的任務都已執(zhí)行完畢，自動關閉主軸插鎖，緊接著主軸轉動，實現轉換工位的功能，執(zhí)行下一個循環(huán)過程。②定位過程：主軸要運行定位功能之前，首先要經過判斷緩沖銷是否抬起。如果為抬起，則降下緩沖銷，即關閉主軸減速氣缸，然后松開定位銷，緊接著在四個定位接近開關都沒有到位的情況下（即四個插銷到位開關沒有信號），主軸開始旋轉以實現定位功能，直到實現定位。當減速器接近開關發(fā)出信號時，主軸停止轉動，主軸減速器緩沖銷抬起，插定位銷，定位功能完成。③磨削過程：1） 計算每個面的度數，并且根據粗磨、細磨和拋光的狀態(tài)計算出當前需要的磨削次數；2） 上下氣缸下降，設置延時上下擺動時間，實現坯料與磨盤接觸；3） 獲取當前磨削次數所需要的磨削時間、磨削第一面的時間以及磨削最后一面的時間，然后開啟定時器，延時上下擺動時間到后，上下氣缸抬起，準備進行前后擺動階段；4） 計算前后擺動次數5） 根據計算出的前后擺動次數進行前后擺動循環(huán)；6） 當磨削時間到后，進行相應判斷：是否為最后一面，如果不為最后一面，則自動轉向下一面重復前面的磨削過程，如果為最后一面，則判斷是否回第一面，如果回第一面則自動轉向第一面進行磨削，如果不回第一面則此階段的磨削過程完成。因此，可以看出，水鉆加工這種生產工藝過程對產品的質量要求比較高，并且要求加工設備不僅需要特殊的夾具，而且需要有高精度的磨削功能、定位檢測功能，因此對水鉆加工設備的自動控制系統要提出更高的要求。 水鉆加工工序流程圖 ①單片機單片機是將微處理器（CPU）、一定容量的RAM和ROM以及I/O口、定時器等電路集成在一塊芯片上，構成的單片微型計算機[14]。與PLC等系統相對比，單片機系統雖然具有操作簡單和低功耗等優(yōu)點，但是單片機在執(zhí)行較復雜的程序指令時，易發(fā)生程序跑飛，陷入死循環(huán)的現象，并且如果要進行復雜的數學運算的話，需要設置斷點，這樣需要耗大量的時間來慢慢分析且有可能出現錯誤，降低了全自動加工的可靠性。因此，單片機控制系統僅適用于比較簡單的自動化系統。硬件上主要受CPU、I/O接口以及內存容量的限制；軟件上主要受與CPU類型有關的編程語言的限制。一般說來單片機系統的應用只是為某個特定控制系統服務的，其通用性、擴展性和兼容性都比較差。②嵌入式系統嵌入式系統是以工業(yè)應用為中心、以計算機控制技術為基礎、軟件硬件可裁剪并且適應應用系統對功能、功耗、可靠性、成本、體積等有嚴格要求的控制系統。嵌入式系統具有如下幾點重要特征：第一，專用性強。嵌入式系統的個性化很強，其中的軟件和硬件的結合十分緊密。第二，嵌入式系統的內核較小。由于嵌入式系統一般是應用于小型電子裝置，其系統資源相對有限，所以內核與傳統的操作系統相比要小很多。第三，高實時性的系統軟件(OS)是嵌入式系統軟件的基本要求。并且其系統軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件要求高質量以及高可靠性。第四，系統精簡。嵌入式系統一般沒有應用軟件和系統軟件的明顯區(qū)分，不必要求在功能設計和實現上過于復雜，這樣一方面有利于控制系統的成本，同時也有利于提高系統的安全指標。
目前，嵌入式系統無疑是當前最有發(fā)展前途的控制系統應用領域之一，正在走向產業(yè)化，但是對于本課題，嵌入式系統的很多功能和優(yōu)點不能發(fā)揮以及嵌入式系統針對不同的任務往往需要對系統進行較大更改，并且國內外這方面的人才都還很缺乏，因此對于大多數企業(yè)而言顯得“要求員工入門高”的困境。①從可靠性上考慮，由于水鉆磨削機的加工過程不僅對加工過程自動化的要求高，而且要求整個系統具有較高的精度和能夠對加工過程實施定位檢測功能。因此開發(fā)全自動水鉆磨削機控制系統需要解決的關鍵技術之一，就是如何在高精度的磨削、高自動化環(huán)境下提高設備的可靠性，而該PLC系統是專為這種加工過程設計的，設計者在設計PLC時，充分考慮到它的特殊性、復雜性以及加工產品的多樣性，所以整個過程采取了很多強化措施。由于單片機在進行復雜的程序運行時可能發(fā)生程序跑飛和陷入死循環(huán)，嵌入式系統在針對不同的任務時也需要對控制系統進行較大的更改，這樣會延長更新時間，從這些看來，PLC應用于水鉆磨削機控制系統有相當大的優(yōu)勢。
②PLC采用了較單片機更容易的編程語言即采用了流程圖語言、梯形圖語言和功能指令語言，而單片機采用了較低級的語言(匯編語言)，這對于沒有經過專門計算機技術培訓的現場操作人員而言，不得不算是一大障礙。況且由于驅動系統或者加工任務的經常變化而需要重新設置某些控制參數或者在線編程時，采用最熟悉的類似繼電器控制系統的梯形圖來編程的話，在工業(yè)控制中更容易得到推廣應用[7]。
③PLC具有良好的接口性能，PLC除了和能單片機等系統一樣通過A/D、D/A轉換器處理模擬輸入、輸出信號之外，還可以通過開關量輸出電平信號直接驅動電磁閥、電磁繼電器和電磁開關等[9]。然而單片機不具有這樣的輸出功能，若想讓單片機實現直接驅動電磁繼電器、電磁閥等功能，除非通過開關式功率放大器將它的輸出數字信號放大。這對于全自動水鉆磨削機控制系統而言，應用PLC作為主控制器系統可以大量節(jié)省外圍驅動電路，使得整個控制系統變得緊湊。
④PLC具有成熟的技術以及很好的發(fā)展前途。PLC控制器原來只作離散量控制，其功能只是將操作接到離散量輸出器，以實現簡單邏輯上的控制。而在短短的幾年時間里，PLC的硬件及軟件功能都日益強大起來，例如輸入、輸出不僅可以是數字信號，也可以是模擬信號并且也可以輸出脈沖信號，而且各種智能I／O模塊包括通訊模塊（CM）、高密度數字量I/O擴展模塊等也都相繼開發(fā)出來。另外PLC的CPU處理能力日益增強、I/O點數不斷增加和響應時間不斷減小，這些都為PLC的應用拓展了廣泛的空間。⑤在其他方面，PLC系統集成化程度較高，安裝更方便并且具有較強的通訊功能，