【文章內(nèi)容簡介】 元中的一個(gè)字（16 個(gè) bit)。因此，整個(gè) I/O 映象區(qū)可看作由開關(guān)量的 I/O 映象區(qū)和模擬量的 I/O 映象區(qū)兩部分組成。（2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了 I/O 映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電子供電。使這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)得以保留；后者當(dāng) PLC 停止運(yùn)行時(shí)，將這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)全部置“零” 。:與開關(guān)量輸出（或稱作輸出線圈）一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位 （bit）,所不同的是邏輯線圈不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，它只供用戶在編制用戶程序中使用。邏輯線圈的作用類似于電氣控制線路中的繼電器，而輸出線圈的作用類似于電氣控制線路中的接觸器。由于邏輯線圈占用的系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)單元分為具有失電保持和無失電保持兩種。因此，PLC 的邏輯線圈分為具有失電保持邏輯線圈和無失電保持邏輯線圈這兩種。另外，不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，這些特殊邏輯線圈各自還具有不同的功能，一般分為以下兩種：一種是當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，這種特殊邏輯線圈通或斷的狀態(tài)直接由系統(tǒng)程序決定。用戶在編制用戶程序時(shí)不得使用這些邏輯線圈，而只能使用其觸點(diǎn)；另一種特殊邏輯線圈通或斷的狀態(tài)需由掃描該線圈的控制線路來確定。當(dāng)該特殊邏輯線圈被接通時(shí)，表示某一特定功能成立。當(dāng)該特殊邏輯線圈被斷開時(shí)，表示某一特定功能不起作用。:與模擬量 I/O 一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) I/O 存儲(chǔ)區(qū)域中的一個(gè)存儲(chǔ)單元（16bits） 。數(shù)據(jù)寄存器也分為具有失電保持的數(shù)據(jù)寄存器和無失電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器。另外與邏輯線圈相同的是，PLC 也提供特殊的數(shù)據(jù)寄存器。這些特殊數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)都具有特定的含義，在訪問方式上可分為可讀、可寫和可讀/寫三種類型。:PLC 內(nèi)部的計(jì)時(shí)器邏輯線圈一般由軟件構(gòu)成，他們占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)域的一部分。計(jì)時(shí)器邏輯線圈也分為兩種：普通計(jì)時(shí)器邏輯線圈和具有失電保持的計(jì)時(shí)器邏輯線圈。后者的當(dāng)前計(jì)時(shí)值在 PLC 斷電時(shí)，其數(shù)據(jù)（當(dāng)前計(jì)時(shí)值）被保留。這樣，當(dāng) PLC 再次上電運(yùn)行時(shí)，它將在原先計(jì)時(shí)值的基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)時(shí)。d. 計(jì)數(shù)器邏輯線圈 :PLC 內(nèi)部的計(jì)數(shù)器邏輯線圈一般也由軟件構(gòu)成，他們占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)域的情況基本與計(jì)時(shí)器邏輯線圈一樣。只是計(jì)數(shù)器邏輯線圈的計(jì)數(shù)位與計(jì)時(shí)器邏輯線圈的計(jì)時(shí)位不同，它需要兩個(gè)位（bit） 。另外，有的 PLC 系統(tǒng)的 RAM 存儲(chǔ)區(qū)還為變址寄存器、累加器等提供存儲(chǔ)單元。（3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的 PLC 其存儲(chǔ)容量各不相同，一般來說，隨著 PLC 機(jī)型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大。不過對(duì)于新型的 PLC，其存儲(chǔ)容量可根據(jù)用戶的需要而改變。 電源PLC 電源的在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。無論是小型的 PLC，還是中、大型的 PLC 其電源的性能都是一樣的，均能對(duì) PLC 內(nèi)部的所有器件提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的直流電源。一般交流電壓波動(dòng)在正負(fù) 10%（15%）之間，因此可以直接將 PLC 接入到交流電網(wǎng)上去。 的工作原理PLC 采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的的運(yùn)行方式——掃描技術(shù)，既輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作為一個(gè)掃描周期。不過嚴(yán)格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等，如圖 所示。第(N1)個(gè)掃描周期輸出刷新第(N+1)個(gè)掃描周期輸入采樣第 N 個(gè)掃描周期輸入采樣 輸出刷新用戶程序執(zhí)行圖 PLC 的掃描運(yùn)行方式在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。所以輸入如果是脈沖信號(hào)，它的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 的 CPU 總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對(duì)控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。在輸出刷新階段，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)才是 PLC 真正的輸出。：江南重工軸系加工現(xiàn)場控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述江南重工有限公司由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和業(yè)務(wù)的發(fā)展，決定在原有的機(jī)械制造分廠的基礎(chǔ)上成立一個(gè)軸系加工中心。但由于原有機(jī)床設(shè)備的老化，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)代加工中心的各種要求。因此決定在原有設(shè)備不報(bào)廢的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)械和電氣的改造，而本文討論的是設(shè)備的電氣改造部分，其中主要的是電氣控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。新的加工中心對(duì)設(shè)備提出了較高的要求，要求電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，加工精確度高，維護(hù)方便壽命長，并能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理，此外還要求留有軟硬件升級(jí)的空間。所以我們決定采用三菱 QnAS/AnS 系列的 PLC 來替代原有陳舊的繼電器電路的邏輯控制系統(tǒng)。它不僅具備一般 PLC 的優(yōu)點(diǎn)，除此之外還具有網(wǎng)絡(luò)通信能力和自我診斷能力。本文將在下一章展開具體討論。此外由于整個(gè)軸系加工中心正在逐步建設(shè)和改善的過程中，許多設(shè)計(jì)還未付諸實(shí)施。本文僅通過某臺(tái)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的具體改造來作為重點(diǎn)敘述對(duì)象。對(duì)于整個(gè)中心的網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)化管理本文將在第四、第五章作初步的敘述和探討。：本文內(nèi)容簡介本文將詳細(xì)論述基于 PLC 的江南重工加工中心控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第一章，概述。簡單介紹了 PLC 技術(shù)的歷史和特點(diǎn)以及 PLC 的基本知識(shí)。并提出了 PLC 的應(yīng)用背景，介紹了整體改造的思路和系統(tǒng)大致情況。第二章介紹 A 系列 PLC 的一些基本語言和指令。其它具體的主要是 PLC 的體系結(jié)構(gòu)和工作原理，以及 A 系列 PLC 的各種模塊介紹和以太網(wǎng)通信等。第三章，加工現(xiàn)場控制系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì)，這是本文的重點(diǎn)。主要論述了設(shè)備控制系統(tǒng)的概述和設(shè)計(jì)要求和 PLC 控制程序設(shè)計(jì)，并概述了一些控制系統(tǒng)的 PLC 程序指令。第四章和第五章也是本文僅次于第三章之外的重點(diǎn)，對(duì)新系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信和管理程序技術(shù)做了較為深入的探討。第六章：總結(jié)和展望。介紹了新系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、調(diào)試、應(yīng)用的情況。并針對(duì)于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所遇到的問題做了一些改進(jìn)措施等。以及本文今后的一些展望。第二章：A 系列 PLC 的特點(diǎn)及其通信：A 系列 PLCA 系列 PLC 如：QnAS/AnAS CPU 是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的微型模塊式可編程控制器之一。它采用了三菱的專用順控芯片，將部分軟件硬件化。使該機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)相比以前的 PLC 有了質(zhì)的飛躍。其掃描速度極快，例如 A3A 處理一條順序指令僅僅只需 微秒。 A 系列 PLC 的主要特點(diǎn)它的主要有以下幾點(diǎn)：。A2AS CPU 處理順序指令的速度快達(dá) 微秒/步，而 QnAS可達(dá) 微秒/步。當(dāng)然其它指令也有著極高的速度。2. A2AS CPU 高級(jí)應(yīng)用指令：支持 32 個(gè) PID 回路、浮點(diǎn)運(yùn)算、三角函數(shù)等。QnAS CPU 的 PID 回路隨著內(nèi)存容量的大小而改變，如內(nèi)存有 1M Byte，則可以支持 2048 個(gè)回路。：8 點(diǎn)/16 點(diǎn)/32 點(diǎn)/64 點(diǎn)；DC12 伏/DC24 伏/AC110 伏/AC220 伏；晶體管/繼電器/可控硅。 50 種特殊功能模塊：如智能通信模塊（Basic 語言編程） ，網(wǎng)絡(luò)模塊（MELSECNET/10/11/MINI，CCLINK，光纖等） ，以太網(wǎng)絡(luò)模塊（B2/B5） 。由此可見，A 系列 PLC 比之以前的 PLC 性能上有了很大的提高。特別體現(xiàn)在聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能。前者聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，擁有各種通信聯(lián)網(wǎng)模塊?？蓸?gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。后者不僅提供故障的原因，還能存儲(chǔ)故障發(fā)生的時(shí)間。以便事后進(jìn)行查詢，有利于維修和管理。 的編程語言和指令一：基本指令A(yù). LD/LDI/OUT 符號(hào) LD 代表取，它的功能是常開觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始；符號(hào) LDI 代表取反，它的功能是常閉觸點(diǎn)運(yùn)算起始；符號(hào) OUT 代表輸出，它的功能是線圈驅(qū)動(dòng)。其中 LD，LDI 指令用于將觸點(diǎn)接到母線上。另外與 ANB 指令組合，在分支起點(diǎn)處也可使用。而OUT 指令是對(duì)輸出的各種繼電器和計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的線圈的驅(qū)動(dòng)指令，對(duì)于輸入繼電器不能使用。B. AND/ANI符號(hào) AND 代表于，它的功能是常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接；而符號(hào) ANI 代表于非，它的功能是常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接。用 AND、ANI 指令可進(jìn)行觸點(diǎn)的串聯(lián)連接，串聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制，該指令可多次重復(fù)使用。但在實(shí)際中由于編程器和打印機(jī)等設(shè)備的限制，盡量做到一行不超過十個(gè)觸點(diǎn)和一個(gè)線圈，連續(xù)輸出總共不超過二十四行。C. OR/ORI符號(hào) OR 代表或，它的功能是常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接；而符號(hào) ORI 代表或非，它的功能是常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接。用 OR、ORI 指令可進(jìn)行觸點(diǎn)的并聯(lián)連接，但要是為聯(lián)接兩個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路塊的并聯(lián)連接時(shí)，需要用到 ORB 指令。OR、ORI 指令是從該指令的當(dāng)前步開始，對(duì)前面的 LD、LDI 指令進(jìn)行并聯(lián)連接，該指令也可多次重復(fù)使用，但與前面的 LD、LDI 指令一樣由于設(shè)備的原因是有限制的（二十四行以下） 。符號(hào) ORB 代表電路塊或，它用在串聯(lián)電路的并聯(lián)連接：符號(hào) ANB 代表電路塊于，它用在并聯(lián)電路塊之間的串聯(lián)連接。在使用 ORB 進(jìn)行串聯(lián)電路的并聯(lián)連接時(shí)，分支的開始應(yīng)用 LD、LDI 指令，分支結(jié)束才使用 ORB 指令。同樣，在使用 ANB 進(jìn)行并聯(lián)電路的串聯(lián)連接時(shí)，分支的開始應(yīng)用 LD、LDI 指令，分支結(jié)束才使用ANB 指令。ORB 與 ANB 指令可以連續(xù)使用，但此時(shí)要注意 LD、LDI 指令使用限制在八次以下。、RST、PLS、PLF……除了上述一些指令，還有 OUT（輸出）指令，RST（復(fù)位）指令，PLS（脈沖上升輸出）指令，PLF（脈沖下降輸出）指令，NOP（空操作）指令，END（結(jié)束）指令等等。在此鑒于篇幅不再詳細(xì)展開敘述。二：通信等較復(fù)雜指令 FROM，其梯形圖如圖 (a)所示：K1 K16 D20 K3FROMX10 [N1] [N2] [D] [N3]圖 (a) 讀取數(shù)據(jù)梯形圖其中，N1 表示要讀取的是槽上哪個(gè)模塊；N2 表示要讀取模塊數(shù)據(jù)的起始地址。D 表示 PLC 中存放讀取數(shù)據(jù)的起始地址；N3 表示要讀取數(shù)據(jù)的長度。上述示例表示從主槽的第二個(gè)特殊功能模塊的第 12緩存連續(xù)讀取四個(gè)數(shù)據(jù)存放在 D18——D21 中。 TO，其梯形圖如圖 (b)所示：TO K1 K16 D20 K3X10 [N1] [N2] [D] [N3]圖 (b) 發(fā)送數(shù)據(jù)梯形圖 其中，N1 表示發(fā)送數(shù)據(jù)到哪個(gè)特殊模塊；N2 表示要發(fā)送到特殊模塊緩存的其始地址；D 表示 PLC中發(fā)送數(shù)據(jù)的起始地址；N3 表示要發(fā)送數(shù)據(jù)的長度。上述示例表示把 PLCD18——D21 中的數(shù)據(jù)發(fā)送到主槽中第二個(gè)特殊模塊的第 12 緩存——第 15 緩存。，其梯形圖如圖 (c)所示：MOV K16 D20X10 [S] [D]圖 (c) 數(shù)據(jù)傳送梯形圖其功能是將源數(shù)據(jù)傳送至目的數(shù)據(jù)。上述示例表示將 K8 的值賦給 D10。除此之外還有許多指令，但也由于篇幅不再都詳細(xì)展開敘述。：PLC 的 MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)通信. MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)框架MELSECNET 是用于三菱 A 系列 PLC 之間通信的通信網(wǎng)絡(luò)。它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙環(huán)網(wǎng)（正環(huán)和副環(huán)） ，傳輸介質(zhì)為光纜或同軸電纜。采用令牌方式傳送。站間傳送距離最長為一公里，總長不超過十公里。通信速率為 。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 所示。MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)在分布式控制系統(tǒng)中有著廣泛地應(yīng)用，正是由于其具有強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力。一個(gè)環(huán)路最多可以接 65 臺(tái) PLC（一個(gè)主站和 64 個(gè)本地站） 。主環(huán)路的每個(gè) PLC 又可以組成自己的子網(wǎng)，同樣可以接 64 個(gè) PLC 從站。在下層網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè) PLC 又可連接 32 個(gè) F 系列的 PLC、變頻器等。這樣一個(gè)MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)最多可以聯(lián)接 131073 臺(tái) PLC。另外它的雙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供傳輸冗余。這就保證了在正環(huán)意外斷路時(shí)，副環(huán)能馬上投入工作。如果網(wǎng)絡(luò)中兩站之間的正環(huán)和副環(huán)都斷開時(shí)，則可由其他的主副環(huán)自動(dòng)形成一個(gè)通訊回路。MELSECNETPLC PLC PLC圖 MELSECNET 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu). MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)的通信軟設(shè)備在 MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)中，采用 A 系列 PLC 專用于通信的軟設(shè)備來完成各 PLC 間的數(shù)據(jù)通信。這些軟設(shè)備包括用于軟通信的邏輯線圈 B 和用于字通信的數(shù)字存儲(chǔ)器 W。用戶只需進(jìn)行初始化設(shè)置，對(duì)不同的站點(diǎn)對(duì)不同的 B 和 W 進(jìn)行寫操作。例如在我們設(shè)定線圈 B00 和數(shù)據(jù)寄存器 W00 由主站寫操作，而線圈 B10 和數(shù)據(jù)寄存器 W10 由從站 1 寫操作，同樣邏輯線圈 B20 和數(shù)據(jù)寄存器 W20 由從站 2 來進(jìn)行寫操作。. MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)的的分類 MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)有多種接口模塊，而由其可組成三種網(wǎng)絡(luò)類型。既 MELSECNET（II） 、MELSECNET混合型、MELSECNET。MELSECNET 網(wǎng)絡(luò)除用作數(shù)據(jù)通信外，還可用作集中式控制。在以太網(wǎng)中我們可通過上位機(jī)直接對(duì)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè) PLC 進(jìn)行讀寫、監(jiān)控。