【正文】 圖。在圖523a中，S1和S3，S2和S4分別為相距甚遠的兩個操作臺上的電動機起、停按鈕。K為起動電動機的接觸器線圈。當任一起動按鈕（S1或S2）被按下時，接觸器K得電，并通過其觸點K閉合自保，電動機進入運轉狀態(tài)。當任一停止鈕（S3或S4）被按下時，接觸器K失電，其觸點K斷開，電動機停止運轉。這樣，兩個操作臺均可獨立地對電動機起停進行控制。 在圖523b中，當S1或S2節(jié)點閉合時，K線圈輸出，并通過節(jié)點K閉合自保。當S3或S4節(jié)點斷開時，K線圈無輸出，節(jié)點K亦斷開。 由上例可見，梯形圖的控制邏輯結構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”（或稱觸點）、“線圈”（或稱繼電器線圈）、“功能塊”（功能指令，圖中未畫）等構成的一個或多個“網(wǎng)絡”。在左右電力軌間的梯形圖的一個網(wǎng)絡且包括電力軌稱為一個‘梯級’（Rung）。每個梯級由一“行”或數(shù)“行”構成。例如圖524的梯形圖由兩個梯級構成。上一個梯級只有一“行“，含有三個“節(jié)點”和一個“線圈”。下一個梯級由三“行”構成，含有四個“節(jié)點”和一個“線圈”。圖524 梯形圖結構三、數(shù)控機床PLC程序的設計和調(diào)試以內(nèi)裝型PLC為例，用戶自行設計和調(diào)試數(shù)控機床順序程序的流程如圖525所示。流程圖主要步驟說明如下： 1. 確定PLC型號及其硬件配置 不同型號的PLC具有不同的硬件組成和性能指標。它們的基本I／O點數(shù)和擴展范圍，程序存儲容量往往差別很大。因此，在進行PLC程序設計之前，要對所用PLC的型號，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 輸入點是與機床側被控對象有關的按鈕、開關、繼電器和接觸器觸點等連接的輸入信號接口，以及由機床側直接連接到NC的輸入信號接口（如減速信號：*DECX，*DECY…，跳過信號：SKIP等）。輸出點包括向機床側繼電器，指示燈等輸出信號的接口。設計者對被控對象的上述I／O信號要逐一確認，并分別計算出總的需要數(shù)量。選用的PLC所具有的I／O點數(shù)應比計算出的 I／O點數(shù)稍多一些，以備可能追加和變更控制性能的需要。 （2）存儲容量 一般來說，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)模隨機床的復雜程度變化，設計者要根據(jù)具體任務對程序規(guī)模作出估算，并據(jù)此確定合理的存儲容量。 另外，所選擇PLC的處理時間，指令功能，定時器、計數(shù)器、內(nèi)部繼電器的技術規(guī)格、數(shù)量等指標也應滿足要求。 2. 制作信號接口技術文件根據(jù)選定PLC的接口技術規(guī)格，設計和編制如下技術文件： （1）輸入輸出信號電路原理圖。 （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資料。梯形圖中所用到的所有內(nèi)部和外部信號、信號地址、名稱、傳輸方向，與功能指令有關的設定數(shù)據(jù)，與信號有關的電氣元件等都反映在這些文件中。編制文件的設計員除需要掌握所用CNC裝置和PLC控制器的技術性能外，還需要具備一定的電氣設計知識。 （1）輸入／輸出信號原理圖。該圖應按“電氣制圖國家標準（~—1997）繪制。圖中與PLC編程有關的內(nèi)容主要有： 1）與輸入信號有關的器件名稱、位置。如操作面板按鈕、工作臺行程限位開關、主軸準停傳感器、電動機熱繼電器等。 2）輸出信號執(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）輸入和輸出信號插座和插腳編號，或連接端子編號，及信號名稱和在PLC中的地址。 4）輸入和輸出信號接線和工作電源。 （2）地址表。信號地址表有四種（以FSOM為例）。圖525 數(shù)控機床PLC程序設計和調(diào)試流程圖（內(nèi)裝型PLC） 1）MT→PLC地址表。該表又稱“輸入信號地址表”。它由8位15字節(jié)地址構成（即：X00，X02，X04，X06，X08，X10，X12，X14，X16，X17－X22），字節(jié)的每位對應一個輸入信號接口，并附有該信號的連接器名稱和插腳編號。輸入信號由MT側傳送至PMC側，信號地址用XOO．O表示。輸入信號中，除*ESP，SKIP，*DECX，*DECY，*DECZ等少數(shù)信號已由CNC廠家確定了地址外，其他地址的信號名稱由設計者定義，并用縮寫英文字母表示。如“急停”用“*EMG．M”，“進給保持”用“SP．M”等。所有輸入信號均應據(jù)此表選定地址。 2）PLC→MT地址表。該表又稱“輸出信號地址表”。它由8位10字節(jié)地址構成（即：Y48～53，YS0，Y82，Y84，Y86），字節(jié)的每位對應一個輸出信號接口，并附有該信號的連接器名稱和插腳編號。輸出信號由PMC側傳送至MT側，信號地址用YOO．O表示。所有輸出信號名稱由設計者定義，并用縮寫英文字母表示。 輸入和輸出信號地址一經(jīng)確定，信號所用連接器，插腳編號亦隨之確定。安裝時，各信號線即按指定連接器和插腳連接。 3）PLC→NC地址表。該表為PMC側向NC側傳送信號的接口地址表。由8位27字節(jié)地址構成（即：G100～G111，G116～G122，G124～G131）。信號地址用GOOO．O表示。這些信號已由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側向PMC側傳送信號的接口地址表。由8位27字節(jié)地址構成（即：P14～8F156,F160～F163，F(xiàn)171～P178）。信號地址用FOOO．O表示。這些信號也已由CNC廠家定義，用戶不能增刪和改變。各信號傳送方向如圖526所示。圖526 信號傳送方向（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個字節(jié)存儲地址構成。該存儲區(qū)可全部用作內(nèi)部繼電器（Internal Relay）地址，也可以根據(jù)需要通過編程機操作設定和功能指令參數(shù)設定，任意將整個存儲區(qū)域劃分成用于定時器（Timer）、計數(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）存儲區(qū)。 定時器區(qū)存儲TMR指令的設定時間，計數(shù)器區(qū)存儲CTR指令的預置值，保持繼電器和數(shù)據(jù)表區(qū)存儲順序程序基本指令用的設定參數(shù)、功能指令設定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)表（如ATC刀具號預置表）等。內(nèi)部繼電器區(qū)各字節(jié)的每個位地址（如：，，┈）可作為存儲“0”或“1”狀態(tài)的寄存器靈活應用，以實現(xiàn)各種邏輯關系的順序控制。 3. 繪制梯形圖 梯形圖邏輯控制順序的設計，可以從手工繪制梯形圖開始。在繪制過程中，設計員可以在仔細分析機床工作原理或動作順序的基礎上，用流程圖，時序圖等描述，信號與機床運行間的邏輯順序關系，然后再據(jù)此設計梯形圖的控制順序。 在梯形圖中，要用大量的輸入觸點符號。設計員應搞清輸入信號與“1”和“0”狀態(tài)的關系。若外部信號觸點是常開觸點，當觸點動作時（即閉合），則輸入信號為“1”，若信號觸點是常閉觸點，當觸點動作時（即打開），則輸入信號為“0”。 對一臺特定的數(shù)控機床來說，只要能滿足控制要求，對梯形圖的結構、規(guī)模并沒有硬性的規(guī)定。設計員可以按各種思路和邏輯方案進行編程。但理想的梯形圖程序除能滿足機床控制要求外，還應具有最少的步數(shù)、最短的順序處理時間和易于理解的邏輯關系。 4. 用編程機編輯順序程序 手工繪制的梯形圖可先轉換成指令表的形式，再用鍵盤輸入編程機進行修改。 如果設計員對編程機操作比較熟悉，且具有一定的PLC程序設計知識，也可省去手工繪制梯形圖這一步驟，直接通過鍵盤在編程機上編輯梯形圖程序。由于編程機具有豐富的編輯功能，可以很方便地實現(xiàn)程序的顯示、輸入、輸出、存儲等操作，因此，采用編程機編程可以縮短設計周期，大大提高工作效率。 5. 順序程序的調(diào)試與確認 編好的程序需要經(jīng)過運行調(diào)試，以確認是否滿足機床控制的要求。一般來說，順序程序的調(diào)試要經(jīng)過“仿真調(diào)試”和“聯(lián)機調(diào)試”兩個步驟。 （1）仿真調(diào)試 “仿真調(diào)試”又稱“模擬調(diào)試”，是指在實驗室條件下，采用特制的“仿真設備”（或稱“模擬裝置”、“模擬臺”等）代替機床與CNC、PLC、PLC編程設備聯(lián)接起來（在有條件的情況下，還可以聯(lián)接伺服單元、伺服電動機、甚至某些獨立的機械功能部件），對順序程序進行的調(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。 “仿真設備”常用許多開關、指示燈來模擬機床各電氣功能器件的狀態(tài)。如用小型開關的通／斷代替MT側操作面板的開關、按鈕，電氣柜內(nèi)的繼電器觸點，安裝于機床各運動部件上的位置檢測開關等的閉合／斷開，以模擬各種輸入信號的“1”和“0”狀態(tài)，用指示燈的亮／滅代替MT側操作面板指示燈，電氣柜內(nèi)繼電器線圈等的通電／斷電，以驗證輸出到MT側各器件的信號狀態(tài)?！胺抡嬲{(diào)試”是“聯(lián)機調(diào)試”前的一個重要步驟。程序設計員可以通過“仿真設備”對諸如機床操作面板、工作臺運行、工件裝夾、主軸起停、刀庫手動、自動找刀、機械手換刀、工作臺分度及各機械動作和控制邏輯的互鎖關系進行分考動作和循環(huán)動作運行調(diào)試，以保證順序程序控制原理的正確性，為以后的整機聯(lián)調(diào)的安全，順利地進行打下基礎。 需要指出的是，“仿真設備”雖可以通過模擬機床側的信號狀態(tài)調(diào)試并確認機床控制中的許多控制順序問題，但因條件的限制，往往不能完全真實地模擬那些與時間控制有關的機械動作，以及某些復雜的循環(huán)動作順序。因此，順序程序還須進行聯(lián)機運行調(diào)試，才能最終確認是否正確。 （2）聯(lián)機調(diào)試 將機床、CNC裝置、PLC裝置和編程設備聯(lián)接起來進行的整機機電運行調(diào)試稱為“聯(lián)機調(diào)試”（如圖527所示）。“聯(lián)機調(diào)試”可以發(fā)現(xiàn)和糾正順序程序的錯誤，可以檢查機床和電氣線路的設計，制造，安裝以及機電元器件品質(zhì)可能存在的問題?！奥?lián)機調(diào)試”工作在車間現(xiàn)場由具有機電專業(yè)知識的多名工程技術人員聯(lián)合進行。在確認CNC系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC裝置、強電柜元器件、機床各元部件的安裝和連接無誤后，才可以接通電源，將存儲在編程設備中的順序程序傳送至RAM插板（或PLC裝置的RAM存儲器）中，然后執(zhí)行順序程序，以便對各機電執(zhí)行元部件的動作及其順序控制邏輯進行檢查。需要時，可用編程設備修改順序程序，然后再傳送到RAM插板中。圖527 聯(lián)機調(diào)試系統(tǒng)方法示意圖思考題與習題五51 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 試簡述PLC的程序執(zhí)行過程？程序的掃描周期與哪些因素有關？55 試編制一個24小時時鐘程序，要求：（1） 秒閃爍燈指示，即每秒指示燈亮滅各半；（2） 半點鐘時聲音板響一聲；（3） 整點鐘時，幾點鐘聲音板響幾聲。56 以內(nèi)裝數(shù)控機床PLC為例，簡述其程序設計和調(diào)試的一般步驟。26 /