【正文】 圖。在圖523a中，S1和S3，S2和S4分別為相距甚遠(yuǎn)的兩個(gè)操作臺(tái)上的電動(dòng)機(jī)起、停按鈕。K為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的接觸器線圈。當(dāng)任一起動(dòng)按鈕（S1或S2）被按下時(shí)，接觸器K得電，并通過(guò)其觸點(diǎn)K閉合自保，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)任一停止鈕（S3或S4）被按下時(shí)，接觸器K失電，其觸點(diǎn)K斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，兩個(gè)操作臺(tái)均可獨(dú)立地對(duì)電動(dòng)機(jī)起停進(jìn)行控制。 在圖523b中，當(dāng)S1或S2節(jié)點(diǎn)閉合時(shí)，K線圈輸出，并通過(guò)節(jié)點(diǎn)K閉合自保。當(dāng)S3或S4節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，K線圈無(wú)輸出，節(jié)點(diǎn)K亦斷開(kāi)。 由上例可見(jiàn)，梯形圖的控制邏輯結(jié)構(gòu)及工作原理與繼電器邏輯控制電路是十分接近的。圖524是一段用“梯形圖”表示的簡(jiǎn)單的PLC程序。左右兩條豎直線稱為“電力軌”（Power Rail）。梯形圖是電力軌和夾在電力軌間的“節(jié)點(diǎn)”（或稱觸點(diǎn)）、“線圈”（或稱繼電器線圈）、“功能塊”（功能指令，圖中未畫）等構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)“網(wǎng)絡(luò)”。在左右電力軌間的梯形圖的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)且包括電力軌稱為一個(gè)‘梯級(jí)’（Rung）。每個(gè)梯級(jí)由一“行”或數(shù)“行”構(gòu)成。例如圖524的梯形圖由兩個(gè)梯級(jí)構(gòu)成。上一個(gè)梯級(jí)只有一“行“，含有三個(gè)“節(jié)點(diǎn)”和一個(gè)“線圈”。下一個(gè)梯級(jí)由三“行”構(gòu)成，含有四個(gè)“節(jié)點(diǎn)”和一個(gè)“線圈”。圖524 梯形圖結(jié)構(gòu)三、數(shù)控機(jī)床PLC程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試以內(nèi)裝型PLC為例，用戶自行設(shè)計(jì)和調(diào)試數(shù)控機(jī)床順序程序的流程如圖525所示。流程圖主要步驟說(shuō)明如下： 1. 確定PLC型號(hào)及其硬件配置 不同型號(hào)的PLC具有不同的硬件組成和性能指標(biāo)。它們的基本I／O點(diǎn)數(shù)和擴(kuò)展范圍，程序存儲(chǔ)容量往往差別很大。因此，在進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)之前，要對(duì)所用PLC的型號(hào)，硬件配置（如內(nèi)裝型PLC是否要增加附加I／O板，通用型PLC是否要增加I／O模板等）作出選擇。 （1）輸入／輸出點(diǎn) 輸入點(diǎn)是與機(jī)床側(cè)被控對(duì)象有關(guān)的按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器觸點(diǎn)等連接的輸入信號(hào)接口，以及由機(jī)床側(cè)直接連接到NC的輸入信號(hào)接口（如減速信號(hào)：*DECX，*DECY…，跳過(guò)信號(hào)：SKIP等）。輸出點(diǎn)包括向機(jī)床側(cè)繼電器，指示燈等輸出信號(hào)的接口。設(shè)計(jì)者對(duì)被控對(duì)象的上述I／O信號(hào)要逐一確認(rèn)，并分別計(jì)算出總的需要數(shù)量。選用的PLC所具有的I／O點(diǎn)數(shù)應(yīng)比計(jì)算出的 I／O點(diǎn)數(shù)稍多一些，以備可能追加和變更控制性能的需要。 （2）存儲(chǔ)容量 一般來(lái)說(shuō)，普通CNC車床順序程序的規(guī)模約1000步，小型加工中心約2000步。程序規(guī)模隨機(jī)床的復(fù)雜程度變化，設(shè)計(jì)者要根據(jù)具體任務(wù)對(duì)程序規(guī)模作出估算，并據(jù)此確定合理的存儲(chǔ)容量。 另外，所選擇PLC的處理時(shí)間，指令功能，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器的技術(shù)規(guī)格、數(shù)量等指標(biāo)也應(yīng)滿足要求。 2. 制作信號(hào)接口技術(shù)文件根據(jù)選定PLC的接口技術(shù)規(guī)格，設(shè)計(jì)和編制如下技術(shù)文件： （1）輸入輸出信號(hào)電路原理圖。 （2）地址表。（3）PLC數(shù)據(jù)表。 上述文件是制作PLC程序不可缺少的技術(shù)資料。梯形圖中所用到的所有內(nèi)部和外部信號(hào)、信號(hào)地址、名稱、傳輸方向，與功能指令有關(guān)的設(shè)定數(shù)據(jù)，與信號(hào)有關(guān)的電氣元件等都反映在這些文件中。編制文件的設(shè)計(jì)員除需要掌握所用CNC裝置和PLC控制器的技術(shù)性能外，還需要具備一定的電氣設(shè)計(jì)知識(shí)。 （1）輸入／輸出信號(hào)原理圖。該圖應(yīng)按“電氣制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（~—1997）繪制。圖中與PLC編程有關(guān)的內(nèi)容主要有： 1）與輸入信號(hào)有關(guān)的器件名稱、位置。如操作面板按鈕、工作臺(tái)行程限位開(kāi)關(guān)、主軸準(zhǔn)停傳感器、電動(dòng)機(jī)熱繼電器等。 2）輸出信號(hào)執(zhí)行元件名稱、位置。如操作面板指示燈、中間繼電器線圈等。 3）輸入和輸出信號(hào)插座和插腳編號(hào)，或連接端子編號(hào)，及信號(hào)名稱和在PLC中的地址。 4）輸入和輸出信號(hào)接線和工作電源。 （2）地址表。信號(hào)地址表有四種（以FSOM為例）。圖525 數(shù)控機(jī)床PLC程序設(shè)計(jì)和調(diào)試流程圖（內(nèi)裝型PLC） 1）MT→PLC地址表。該表又稱“輸入信號(hào)地址表”。它由8位15字節(jié)地址構(gòu)成（即：X00，X02，X04，X06，X08，X10，X12，X14，X16，X17－X22），字節(jié)的每位對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入信號(hào)接口，并附有該信號(hào)的連接器名稱和插腳編號(hào)。輸入信號(hào)由MT側(cè)傳送至PMC側(cè)，信號(hào)地址用XOO．O表示。輸入信號(hào)中，除*ESP，SKIP，*DECX，*DECY，*DECZ等少數(shù)信號(hào)已由CNC廠家確定了地址外，其他地址的信號(hào)名稱由設(shè)計(jì)者定義，并用縮寫英文字母表示。如“急?！庇谩?EMG．M”，“進(jìn)給保持”用“SP．M”等。所有輸入信號(hào)均應(yīng)據(jù)此表選定地址。 2）PLC→MT地址表。該表又稱“輸出信號(hào)地址表”。它由8位10字節(jié)地址構(gòu)成（即：Y48～53，YS0，Y82，Y84，Y86），字節(jié)的每位對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出信號(hào)接口，并附有該信號(hào)的連接器名稱和插腳編號(hào)。輸出信號(hào)由PMC側(cè)傳送至MT側(cè)，信號(hào)地址用YOO．O表示。所有輸出信號(hào)名稱由設(shè)計(jì)者定義，并用縮寫英文字母表示。 輸入和輸出信號(hào)地址一經(jīng)確定，信號(hào)所用連接器，插腳編號(hào)亦隨之確定。安裝時(shí)，各信號(hào)線即按指定連接器和插腳連接。 3）PLC→NC地址表。該表為PMC側(cè)向NC側(cè)傳送信號(hào)的接口地址表。由8位27字節(jié)地址構(gòu)成（即：G100～G111，G116～G122，G124～G131）。信號(hào)地址用GOOO．O表示。這些信號(hào)已由CNC廠家定義，名稱和含義均已固定，用戶不能增刪和改變。 4）NC→PLC地址表。該表為NC側(cè)向PMC側(cè)傳送信號(hào)的接口地址表。由8位27字節(jié)地址構(gòu)成（即：P14～8F156,F160～F163，F(xiàn)171～P178）。信號(hào)地址用FOOO．O表示。這些信號(hào)也已由CNC廠家定義，用戶不能增刪和改變。各信號(hào)傳送方向如圖526所示。圖526 信號(hào)傳送方向（3）PLC數(shù)據(jù)表。該表為順序程序用數(shù)據(jù)表。由R300～R699共400個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)地址構(gòu)成。該存儲(chǔ)區(qū)可全部用作內(nèi)部繼電器（Internal Relay）地址，也可以根據(jù)需要通過(guò)編程機(jī)操作設(shè)定和功能指令參數(shù)設(shè)定，任意將整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域劃分成用于定時(shí)器（Timer）、計(jì)數(shù)器（Counter）、保持繼電器（Keep Relay）和數(shù)據(jù)表（Data Table）及內(nèi)部繼電器（Internal Relay）存儲(chǔ)區(qū)。 定時(shí)器區(qū)存儲(chǔ)TMR指令的設(shè)定時(shí)間，計(jì)數(shù)器區(qū)存儲(chǔ)CTR指令的預(yù)置值，保持繼電器和數(shù)據(jù)表區(qū)存儲(chǔ)順序程序基本指令用的設(shè)定參數(shù)、功能指令設(shè)定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)表（如ATC刀具號(hào)預(yù)置表）等。內(nèi)部繼電器區(qū)各字節(jié)的每個(gè)位地址（如：，，┈）可作為存儲(chǔ)“0”或“1”狀態(tài)的寄存器靈活應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)各種邏輯關(guān)系的順序控制。 3. 繪制梯形圖 梯形圖邏輯控制順序的設(shè)計(jì)，可以從手工繪制梯形圖開(kāi)始。在繪制過(guò)程中，設(shè)計(jì)員可以在仔細(xì)分析機(jī)床工作原理或動(dòng)作順序的基礎(chǔ)上，用流程圖，時(shí)序圖等描述，信號(hào)與機(jī)床運(yùn)行間的邏輯順序關(guān)系，然后再據(jù)此設(shè)計(jì)梯形圖的控制順序。 在梯形圖中，要用大量的輸入觸點(diǎn)符號(hào)。設(shè)計(jì)員應(yīng)搞清輸入信號(hào)與“1”和“0”狀態(tài)的關(guān)系。若外部信號(hào)觸點(diǎn)是常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)（即閉合），則輸入信號(hào)為“1”，若信號(hào)觸點(diǎn)是常閉觸點(diǎn)，當(dāng)觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)（即打開(kāi)），則輸入信號(hào)為“0”。 對(duì)一臺(tái)特定的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，只要能滿足控制要求，對(duì)梯形圖的結(jié)構(gòu)、規(guī)模并沒(méi)有硬性的規(guī)定。設(shè)計(jì)員可以按各種思路和邏輯方案進(jìn)行編程。但理想的梯形圖程序除能滿足機(jī)床控制要求外，還應(yīng)具有最少的步數(shù)、最短的順序處理時(shí)間和易于理解的邏輯關(guān)系。 4. 用編程機(jī)編輯順序程序 手工繪制的梯形圖可先轉(zhuǎn)換成指令表的形式，再用鍵盤輸入編程機(jī)進(jìn)行修改。 如果設(shè)計(jì)員對(duì)編程機(jī)操作比較熟悉，且具有一定的PLC程序設(shè)計(jì)知識(shí)，也可省去手工繪制梯形圖這一步驟，直接通過(guò)鍵盤在編程機(jī)上編輯梯形圖程序。由于編程機(jī)具有豐富的編輯功能，可以很方便地實(shí)現(xiàn)程序的顯示、輸入、輸出、存儲(chǔ)等操作，因此，采用編程機(jī)編程可以縮短設(shè)計(jì)周期，大大提高工作效率。 5. 順序程序的調(diào)試與確認(rèn) 編好的程序需要經(jīng)過(guò)運(yùn)行調(diào)試，以確認(rèn)是否滿足機(jī)床控制的要求。一般來(lái)說(shuō)，順序程序的調(diào)試要經(jīng)過(guò)“仿真調(diào)試”和“聯(lián)機(jī)調(diào)試”兩個(gè)步驟。 （1）仿真調(diào)試 “仿真調(diào)試”又稱“模擬調(diào)試”，是指在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用特制的“仿真設(shè)備”（或稱“模擬裝置”、“模擬臺(tái)”等）代替機(jī)床與CNC、PLC、PLC編程設(shè)備聯(lián)接起來(lái)（在有條件的情況下，還可以聯(lián)接伺服單元、伺服電動(dòng)機(jī)、甚至某些獨(dú)立的機(jī)械功能部件），對(duì)順序程序進(jìn)行的調(diào)試?！胺抡嬲{(diào)試”具有安全、能耗小、調(diào)試軸助人員少等優(yōu)點(diǎn)。 “仿真設(shè)備”常用許多開(kāi)關(guān)、指示燈來(lái)模擬機(jī)床各電氣功能器件的狀態(tài)。如用小型開(kāi)關(guān)的通／斷代替MT側(cè)操作面板的開(kāi)關(guān)、按鈕，電氣柜內(nèi)的繼電器觸點(diǎn)，安裝于機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件上的位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)等的閉合／斷開(kāi)，以模擬各種輸入信號(hào)的“1”和“0”狀態(tài)，用指示燈的亮／滅代替MT側(cè)操作面板指示燈，電氣柜內(nèi)繼電器線圈等的通電／斷電，以驗(yàn)證輸出到MT側(cè)各器件的信號(hào)狀態(tài)。“仿真調(diào)試”是“聯(lián)機(jī)調(diào)試”前的一個(gè)重要步驟。程序設(shè)計(jì)員可以通過(guò)“仿真設(shè)備”對(duì)諸如機(jī)床操作面板、工作臺(tái)運(yùn)行、工件裝夾、主軸起停、刀庫(kù)手動(dòng)、自動(dòng)找刀、機(jī)械手換刀、工作臺(tái)分度及各機(jī)械動(dòng)作和控制邏輯的互鎖關(guān)系進(jìn)行分考動(dòng)作和循環(huán)動(dòng)作運(yùn)行調(diào)試，以保證順序程序控制原理的正確性，為以后的整機(jī)聯(lián)調(diào)的安全，順利地進(jìn)行打下基礎(chǔ)。 需要指出的是，“仿真設(shè)備”雖可以通過(guò)模擬機(jī)床側(cè)的信號(hào)狀態(tài)調(diào)試并確認(rèn)機(jī)床控制中的許多控制順序問(wèn)題，但因條件的限制，往往不能完全真實(shí)地模擬那些與時(shí)間控制有關(guān)的機(jī)械動(dòng)作，以及某些復(fù)雜的循環(huán)動(dòng)作順序。因此，順序程序還須進(jìn)行聯(lián)機(jī)運(yùn)行調(diào)試，才能最終確認(rèn)是否正確。 （2）聯(lián)機(jī)調(diào)試 將機(jī)床、CNC裝置、PLC裝置和編程設(shè)備聯(lián)接起來(lái)進(jìn)行的整機(jī)機(jī)電運(yùn)行調(diào)試稱為“聯(lián)機(jī)調(diào)試”（如圖527所示）?！奥?lián)機(jī)調(diào)試”可以發(fā)現(xiàn)和糾正順序程序的錯(cuò)誤，可以檢查機(jī)床和電氣線路的設(shè)計(jì)，制造，安裝以及機(jī)電元器件品質(zhì)可能存在的問(wèn)題?！奥?lián)機(jī)調(diào)試”工作在車間現(xiàn)場(chǎng)由具有機(jī)電專業(yè)知識(shí)的多名工程技術(shù)人員聯(lián)合進(jìn)行。在確認(rèn)CNC系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC裝置、強(qiáng)電柜元器件、機(jī)床各元部件的安裝和連接無(wú)誤后，才可以接通電源，將存儲(chǔ)在編程設(shè)備中的順序程序傳送至RAM插板（或PLC裝置的RAM存儲(chǔ)器）中，然后執(zhí)行順序程序，以便對(duì)各機(jī)電執(zhí)行元部件的動(dòng)作及其順序控制邏輯進(jìn)行檢查。需要時(shí)，可用編程設(shè)備修改順序程序，然后再傳送到RAM插板中。圖527 聯(lián)機(jī)調(diào)試系統(tǒng)方法示意圖思考題與習(xí)題五51 可編程控制器PLC與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制器RLC相比有什么區(qū)別？它的主要功能有哪些？52 可編程控制器的硬件系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？53 通常情況下PLC的規(guī)模是怎樣劃分的？54 試簡(jiǎn)述PLC的程序執(zhí)行過(guò)程？程序的掃描周期與哪些因素有關(guān)？55 試編制一個(gè)24小時(shí)時(shí)鐘程序，要求：（1） 秒閃爍燈指示，即每秒指示燈亮滅各半；（2） 半點(diǎn)鐘時(shí)聲音板響一聲；（3） 整點(diǎn)鐘時(shí)，幾點(diǎn)鐘聲音板響幾聲。56 以內(nèi)裝數(shù)控機(jī)床PLC為例，簡(jiǎn)述其程序設(shè)計(jì)和調(diào)試的一般步驟。26 /