【正文】 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)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 ，其運(yùn)行框圖如圖 所示 。在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(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，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)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，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形 圖 )。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(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。 即 在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)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 33 序執(zhí)行結(jié)果會(huì)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(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O點(diǎn)。即使用 I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí) ，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。 編程語言也是 PLC 的重要組成部分， PLC 為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序需要。 PLC 提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、結(jié)構(gòu)化文本和指令表。由于 PLC 生產(chǎn)廠家眾多， PLC 的編程語言也存在或大或小的差異，這種差異限制了 PLC 的開放性、可復(fù)用性和互 34 圖 PLC 運(yùn)行原理圖 電源 ON內(nèi)部處理CPU 強(qiáng)制為STOP存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果執(zhí)行自診斷輸出處理執(zhí)行程序更新時(shí)鐘 、 特殊寄存器通信服務(wù) （ 外設(shè) 、CPU 、 總線服務(wù) ）輸入處理 （ 輸入傳送 、 遠(yuǎn)程 I / O ）CPU 運(yùn)行方式PLC 正常否致命錯(cuò)誤NYNYRUNSTOP 35 換性，同時(shí)也為用戶學(xué)習(xí)和使用帶來諸多不變。 可編程邏輯控制器具有鮮明的特點(diǎn) ，系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長， 也能進(jìn)行連續(xù)過程的 PID 回路控制 ，并能與 上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如 DDC 和 DCS 等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。 PLC 使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 并且 能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。 梯形圖是最早使用的一種編程語言，也是現(xiàn)在最常用的，是從繼電器控制原理圖的基礎(chǔ)上演變過來的，繼承了繼電器控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電氣邏輯關(guān)系的表示方法，所以在邏輯順序控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，它簡 單明了，易于理解，是所有編程語言中的首選。 本課題采用松下可編程器 FP? ，該產(chǎn)品 通過配備 32 位 RISC處理器，實(shí)現(xiàn)了小型 PLC 的超高速運(yùn)算處理。為充分適應(yīng)通信、定位、模擬量控制等不斷擴(kuò)大的功能需求，使用備有 32K 部程序存儲(chǔ)器 FP? 。即使將來進(jìn)行設(shè)備改造，也因程序容量有充足余量而可放心使用。要在計(jì)算機(jī)管理程序時(shí)，常常難以確定哪個(gè)是最終的程序，從而將正在工作的設(shè)備內(nèi)的 PLC 中所存儲(chǔ)的程序作為最終程序。 FPΣ中配備了獨(dú)立的 注視存儲(chǔ)器，所以注釋均可與程序一起存儲(chǔ)至 PLC 內(nèi)，因此便于對程序進(jìn)行管理，便于維護(hù)。中間定為控制單元，左側(cè)可擴(kuò)展 4 臺(tái)擴(kuò)展單元，右側(cè)可擴(kuò)展 3 臺(tái)。以此可達(dá)到最大 I/O 點(diǎn)數(shù) 384 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超過小型 PLC 領(lǐng)域的控制功能。 位 置控制單元 RTEX 可對應(yīng)松下電器產(chǎn)業(yè)制造的 MINAS A4N“ Real Time Express”構(gòu)建高速、省配線的網(wǎng)絡(luò)伺服系統(tǒng)。復(fù)雜的配線作業(yè)可大幅度減少，有助于實(shí)現(xiàn)多軸控制裝置的迅速啟動(dòng)運(yùn)行。脈沖輸出型位置控制單元可實(shí)現(xiàn) 高速啟動(dòng)，最適用于電子零部件的碼垛等高速、反復(fù)進(jìn)行短行程操作的 應(yīng)用程序。還具有開放式網(wǎng)絡(luò)，如果使用 FNS 單元，可作為從站分別與 PROFIBUSDP 、 DeviceNet 、 CANopen 連 接 。 如 果 使 用FPWEBSERVER2，可通過 LAN 電路簡單地進(jìn)行檢查數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及錯(cuò)誤信息的收集?？墒褂霉ぞ哕浖?FP Web 36 Configurator Tool， 方便地進(jìn)行 FP WEBSERVER2 的連接設(shè)定。在空調(diào)溫度控制等方面，發(fā)揮強(qiáng)大威力。如果安裝 CCLink 單元，可與其他公司的 PLC(三菱電機(jī)公司制造 )等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果使用通信插件 (RS485 型 )，可在最多 16 臺(tái) FPΣ之間方便地共享位數(shù)據(jù) /字?jǐn)?shù)據(jù)。 (與 FPX、 FP0R、 FPX0、 FP2 可混合使用 )可簡單地對應(yīng)松下開放協(xié)議“ MEWTOCOL”的 設(shè)備之間進(jìn)行無程序通信。 如果使用 FP0A80 可測量最大 24 點(diǎn)的電壓 /電流。具有模擬量輸出 4ch 單元，并配備有輸入 2ch/輸出 1ch 混合單元。壓力、流量測量以及電磁閥開關(guān)量、 變頻器輸出頻率的控制等，可在廣泛的領(lǐng)域中使用。 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)及地址分配 通過對系統(tǒng)控制要求的分析可知，系統(tǒng)開關(guān)量輸入點(diǎn) 28 點(diǎn)，開關(guān)量輸出點(diǎn) 25 點(diǎn)，由于定位控制需要 FP? 位置控制單元 3 塊，而單元模塊本身就自帶 16 個(gè)輸入點(diǎn)、 16 個(gè)輸出點(diǎn) ， FP? 擴(kuò)展單元僅安裝在 FP? 控制單元的左側(cè)，擴(kuò)展單元的的 I/O 編號(hào)從靠近控制單元的地方依次從右向左，數(shù)字從小到大自動(dòng)分配，因此無需設(shè)置，其編號(hào)僅與連接位置有關(guān)。所以選擇控制單元型號(hào)為32 2FPG C T? ，其輸入也是 16 點(diǎn)、輸出 16 點(diǎn)， I/O 端口有足夠的余量共系統(tǒng)使用?？刂葡到y(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)及地址編號(hào) 如表41 所示。 表 41 PLC 輸入輸出信號(hào)代碼和地址編號(hào)表 PLC 輸入端口 PLC 輸出端口 名稱 代碼 地址編號(hào) 名稱 代碼 地址編號(hào) 自動(dòng)運(yùn)行按鈕 SF1 X0 基座伺服 ON / Y0 手動(dòng)運(yùn)行按鈕 SF2 X1 搖臂原點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng) / Y1 停止運(yùn)行按鈕 SF3 X2 基座警報(bào)解除 / Y2 抓手電磁線圈 反饋 QB1 X3 基座正向驅(qū)動(dòng)禁止 / Y3 基座伺服準(zhǔn)備就緒 / X4 基座反向驅(qū)動(dòng)禁止 / Y4 基座伺服警報(bào) / X5 搖臂伺服 ON / Y5 基座定位完成 / X6 上下原點(diǎn) 復(fù)位啟動(dòng) / Y6 37 基座 左 限位開關(guān) BG1 X7 搖臂警報(bào)解除 / Y7 基座 右 限位開關(guān) BG2 X8 搖臂正向驅(qū)動(dòng)禁止 / Y8 搖臂伺服準(zhǔn)備就緒 / X9 搖臂反向驅(qū)動(dòng)禁止 / Y9 搖臂伺服報(bào)警 / XA 升降伺服 ON / YA 搖臂定位完成 / XB 升降警報(bào)解除 / YC 搖臂順時(shí)針限位開關(guān) BG3 XC 升降正向驅(qū)動(dòng)禁止 / YD 搖臂逆時(shí)針限位開關(guān) BG4 XD 升降反向驅(qū)動(dòng)禁止 / YE 升降伺服準(zhǔn)備就緒 / XE 抓手電磁線圈 驅(qū)動(dòng) KF1 YF 升降伺服報(bào)警 / XF 加 熱爐爐蓋開關(guān) KF2 Y100 升降定位完成 / X100 基座原點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng) / Y101 升降上限限位開關(guān) BG5 X101 緊急停止運(yùn)轉(zhuǎn) / Y102 升降下限限位開關(guān) BG6 X102 基座電機(jī)正轉(zhuǎn) / Y103 來料傳送帶工件檢測 KF1 X103 基座電機(jī)反轉(zhuǎn) / Y104 去料傳送帶工件檢測 KF2 X104 升降電機(jī)正轉(zhuǎn) / Y105 基座復(fù)位完成 KF3 X105 升降電機(jī)反轉(zhuǎn) / Y106 搖臂復(fù)位完成 KF4 X106 搖臂電機(jī)正轉(zhuǎn) / Y107 升降復(fù)位完成 KF5 X107 搖臂電機(jī)反轉(zhuǎn) / Y108 基座脈沖輸出標(biāo)志 / X108 報(bào)警主電路切斷開關(guān) KF3 Y109 搖臂脈沖輸出標(biāo)志 / X109 升降脈沖輸出標(biāo)志 / X10A PLC 端子和位置控制單元接線如圖 ，圖中 如 A 29 表示基座伺服驅(qū)動(dòng)器 X4 接口 29 號(hào)端子 ，其電源為直流 24V 均是從開關(guān)電源獲取。特別說明 PLC 的 YB 號(hào)端子懸空。 再結(jié)合第三章 伺服電機(jī)主電路前端接線圖 位置單元與伺服驅(qū)動(dòng)器連線圖 ， 整個(gè)機(jī)械手系統(tǒng)的主接線圖清晰明了。其它單元接線，諸如與上位機(jī)通信連接 等，請參考相關(guān)產(chǎn)品說明書，由于篇幅有限，此處就不一一介紹 38 PLC 端子和位置控制單元接線 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) PLC 編程工具使用 FPWIN 版本的上位機(jī)軟件，其編程界面如下圖 所示。 DC 24 V升降定位完成BG 5 BG 6KF 1 KF 2 KF 3 KF 4 KF 5升降上限限位開關(guān)升降下限限位開關(guān)來料傳送帶工件檢測去料傳送帶工件檢測基座復(fù)位完成搖臂復(fù)位完成升降復(fù)位完成基座脈沖輸出標(biāo)志搖臂脈沖輸出標(biāo)志升降脈沖輸出標(biāo)志D C 24 VX 100 X 101 X 102 X 103 X 104 X 105 X 106 X 107 X 108 X 109 X 10 AY 100 Y 101 Y 102 Y 103 Y 104 Y 105 Y 106Y 108Y 107 Y 109KF 2 KF 3加熱爐爐蓋開關(guān)基座原點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng)緊急停止運(yùn)轉(zhuǎn)基座電機(jī)反轉(zhuǎn)基座電機(jī)正轉(zhuǎn)升降電機(jī)正轉(zhuǎn)升降電機(jī)反轉(zhuǎn)搖臂電機(jī)正轉(zhuǎn)搖臂電機(jī)反轉(zhuǎn)報(bào)警主電路切斷開關(guān)DC 0 VDC 0 V松下位置控制單元X 0 X 1X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 XA XB XC XD XE XFY 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5Y 6 Y 7 Y 8 Y 9 YA YB YC YD YE YFD C 24 VD C 0 VSF 1 SF 2 SF 3自動(dòng)運(yùn)行按鈕手動(dòng)運(yùn)行按鈕停止運(yùn)行按鈕QB 1抓手電磁線圈反饋基座伺服準(zhǔn)備就緒基座伺服報(bào)警基座定位完成BG 1 BG 2基座左限位開關(guān)基座右限位開關(guān)搖臂座定位完成搖臂伺服報(bào)警搖臂伺服準(zhǔn)備就緒搖臂順時(shí)針限位開關(guān)搖臂逆時(shí)針限位開關(guān)升降伺服準(zhǔn)備就緒升降伺服報(bào)警松下 P L C F P G C 32 T 2A 35 A 37 A 39 B 35 B 37 B 39 C 35 C 37基座伺服ON搖臂原點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng)基座正向驅(qū)動(dòng)禁止基座反向驅(qū)動(dòng)禁止基座警報(bào)解除搖臂伺服ON上下原點(diǎn)復(fù)位啟動(dòng)搖臂警報(bào)解除搖臂正向驅(qū)動(dòng)禁止搖臂反向驅(qū)動(dòng)禁止升降伺服ON升降警報(bào)解除升降正向驅(qū)動(dòng)禁止升降反向驅(qū)動(dòng)禁止KF0 VA 29A 31 A 9 A 8 B 29 B 31 B 9 B 8 C 29 C 31 C 9 C 8注 ： A * 表示基座驅(qū)動(dòng)器某號(hào)端子 B * 表示搖臂驅(qū)動(dòng)器某號(hào)端子 C * 表示升降驅(qū)動(dòng)器某號(hào)端子