【正文】 相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。當CPU的操作模式從RUN變?yōu)镾TOP是，數(shù)字量輸出位置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當時的狀態(tài)，默認的設(shè)置是將所有的數(shù)字量輸出清零。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。4. CPU自診斷測試自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴展和擴展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部的工作。（2）用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點快得多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之改變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個周期的讀取階段被讀入。2. 執(zhí)行用戶程序PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。外界的輸入電路閉合時，對應(yīng)地輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入點的敞開觸電接通，常閉觸點斷開。1. 讀取輸入在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。 PLC的工作原理PLC通電后，需要對硬件和軟件作一些初始化工作。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級直流電源。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型PLC編程，或用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。3. 編程器編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的心臟和大腦，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。圖211 換刀過程示意圖第三章 可編程序控制器介紹 PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu) PLC的基本概念國際電工委員會在1985年的PLC標準草案第3稿中，對PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。刀套帶著換回的舊刀具向上翻轉(zhuǎn)90176。如圖g所示,待主軸上自動夾緊機構(gòu)夾緊刀具后，機械手順時針轉(zhuǎn)75176。機械手插刀機械手上升，分別將刀具插入主軸錐孔和刀庫刀套中,如圖f所示。刀具位置交換如圖e所示，機械手逆時針轉(zhuǎn)180176。兩手爪分別抓住刀庫上和主軸上的刀柄。機械手轉(zhuǎn)75176。換刀前，刀庫將待換刀具送到換刀位置，然后刀套連同刀具翻轉(zhuǎn)90176。其動作過程簡述如下（結(jié)合如下?lián)Q刀過程示意圖43）：刀套下轉(zhuǎn)90176。因此，在選定機床后，選擇刀柄之前必須了解該機床主軸用的規(guī)格，機械手夾持尺寸及刀柄的實際尺寸。另外還必須考慮換刀機械手尺寸的要求和主軸上拉緊刀柄的拉釘尺寸要求。采用標準刀柄，標準刀柄與機床主軸連接的結(jié)合面試7:24錐面。固定爪是指刀臂夾持部能吻合刀柄V形槽的半圓形部分，半圓形夾持部的一端或兩端有彈簧扣，即所謂單夾爪、雙夾爪：由兩個可張開的夾指所組成即活動爪，其夾緊力由彈簧產(chǎn)生的即彈簧爪，通常以直徑方式抓刀松刀；由液壓缸等動力議案控制其張合的為動力爪。（3）機械手由伺服電機驅(qū)動，定位精度高，換刀快速穩(wěn)定，但成本較高。（2）機械手由交流異步電動機帶動凸輪機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，整個換刀過程機械手僅在主軸送/拉到是啟動/停止3次，整個換刀動作連貫穩(wěn)定，運行可靠，換刀時間一般在2s左右。如收的平移/爪刀/換刀/插刀等動作分別有不同的電磁閥驅(qū)動；但這種方式傳動機構(gòu)較多，且收液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性檢測元件靈敏度等外界因素的影響。2. 機械手的機械動作機械動作一般包含：拐臂旋轉(zhuǎn)、手臂伸縮、手臂180度旋轉(zhuǎn)、抓手的松緊。（3）刀庫由交流異步電動機驅(qū)動凸輪機構(gòu)（馬氏）機構(gòu)，用接近開關(guān)計數(shù)，這種方式運行穩(wěn)定，定位準確可靠，一般與凸輪機械手配合使用，換刀速度快，定位準確。但使用一段時間后可能胡因為油質(zhì)、油壓、油溫及環(huán)境因素的變化而影響運動速度和準確性。在梯形圖中比較系統(tǒng)存儲的當前刀號（主軸上的刀）和目標刀號（預(yù)選刀）并運算，再輸出旋轉(zhuǎn)指令，同時判斷按最短路徑旋轉(zhuǎn)到位。刀庫的容量、旋轉(zhuǎn)速度、加/減速時間等均可在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定，此種方式不受外界因素影響定位準確、可靠但成本較高。4. 刀庫的控制方式（1）刀庫作為系統(tǒng)的定位軸來控制。這樣刀具就可以任意取出并送回。采用記憶式選刀，這種方式能將道具號和倒庫中的刀套位置對應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的PLC中，無論刀具放在哪個刀套內(nèi)，刀具信息都始終據(jù)存在PLC內(nèi)。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對每把刀具編碼。（2）任意選擇 目前大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都采用任意選刀的方式，其分為刀套編碼、刀具編碼和記憶式等三種。每次換刀時，刀庫順序轉(zhuǎn)動一個刀座位置，并取出所需要的刀具，已經(jīng)使用過的刀具可以放回原來的刀座內(nèi)，也可以順序放入下一個刀座內(nèi)。2. 刀庫的容量刀庫的容量首先要考慮加工工藝的需要，從使用角度出發(fā)，一般為10~40把刀，刀庫的利用率會高，而結(jié)構(gòu)比較緊湊。 ATC的組成 刀庫1. 刀庫的功能刀庫的作用是儲備一定數(shù)量的刀具，機械手實現(xiàn)主軸上刀具的互換。具體來說，它的功能是完成刀具的裝卸和在主軸頭與刀庫之間的傳遞。當?shù)稁烊萘看髸r，常遠離主軸配置且整體移動不易，這就需要在主軸和刀庫之間配置換刀機構(gòu)來執(zhí)行換刀動作。刀庫的功能是存儲刀具并把下一把即將要用的刀具準確地送到換刀位置。自動換刀裝置是指能夠自動完成主軸與刀具儲存位置之間刀具交換的裝置。故我們采用手臂可伸縮式的雙臂回轉(zhuǎn)式機械手。整個機械手可沿導(dǎo)軌或絲杠作直線移動或繞某個轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)刀庫與主軸之間的運送刀具工作，如圖2—9所示：圖2—9 雙臂往復(fù)交叉式機械手 雙臂端面夾緊式機械手這種機械手只是在夾緊部位上和前幾種不同，上述幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓住刀具，而此種機械手則是夾緊刀柄的兩個端面，如圖2—10所示：圖2—10 雙臂端面夾緊式機械手由于雙臂回轉(zhuǎn)式機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫上的刀具，換刀時間較短，故我們選用雙臂回轉(zhuǎn)式機械手。兩個手臂分別稱作裝刀手和卸刀手。之后有同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短，如圖2—6所示：圖2—6 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手這種機械手在有的設(shè)計中還采用了可伸縮的手臂，如圖2—7所示：圖2—7 雙臂回轉(zhuǎn)式機械手（手臂可伸縮式） 雙機械手這種機械手相當與兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進行自動換刀。如圖2—4所示：圖2—4 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手圖2—5 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機械手要短，如圖2—5所示。由于加工中心機床的刀庫和主軸，其相對位置距離不同，相應(yīng)的換刀機械手的運動過程也不盡相同，它們由各種形式的機械手來完成。 換刀機械手介紹采用機械手進行刀具交換的方式應(yīng)用的最為廣泛，這是因為機械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時間。 （a） （b） （c）其他的刀庫形式還有格子盒式刀庫，由于篇幅的限制這里就不再詳細介紹了。這種盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多，適用于刀庫容量較小的情況。在刀庫容量較大時，也有安裝在單獨的地基上的，以隔離刀庫轉(zhuǎn)動造成的振動。在刀庫容量較大時，為在存取方便的同時保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采取彈倉式結(jié)構(gòu)，但是較其他形式復(fù)雜。 盤式刀庫在盤式刀庫結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿主軸徑向、軸向、斜向安放，如圖2—3（a）、（b）、（c）。一般適用于刀具數(shù)在30～120把的刀庫。消除反向間隙方法有以下幾種：電氣系統(tǒng)自動補償方式，在鏈輪軸上安裝編碼器，單頭雙導(dǎo)程蝸桿傳動方式，使刀套單方向運行、單方向定位以及使刀套雙向運行、單向定位方式等。（2）鏈式刀庫要選用節(jié)距精確度較高的套筒滾子鏈和鏈輪，而且在把套筒裝在鏈條上時，要用專用夾具來定位，以保證刀套節(jié)距一致。刀位盤上的每個定位槽（或定位孔），對應(yīng)于一個相應(yīng)的刀套，而且定位槽（或定位孔）的節(jié)距要一致。因此，刀套的準停問題將是影響換刀動作可靠性的重要因素之一。刀庫回零時，只能從一個方向回零，至于是順時針回轉(zhuǎn)回零，還是逆時針回轉(zhuǎn)回零，可由機電設(shè)計人員商定?；亓阕矇K可以裝在鏈條的任意位置上，而回零開關(guān)則安裝在便于調(diào)整的位置上。圖2—2 方形鏈式刀庫示意圖導(dǎo)向輪一般做成光輪，圓周表面硬化處理。主動鏈輪由伺服電動機通過蝸輪減速裝置驅(qū)動（根據(jù)需要，還可以經(jīng)過齒輪副傳動）。這種“換刀時間”，一般約為5秒。中型機床，每次換刀時間一般在10秒左右，當然，在自動換刀過程的各個動作中，有些動作如刀具快速退離和快速接近工件所需時間，尚與工件加工面具體位置有關(guān)，不完全決定于設(shè)計者?！白詣訐Q刀過程時間”包括下述動作的時間：一個工序加工完畢后，刀具快速退離工件，從加工位置退到換刀位置（同時主軸準停）；進行新舊刀具的交換；然后松開主軸（消除準停）、變速、主軸啟動旋轉(zhuǎn)并快速趨近加工位置，用更新的新刀具開始下一工序的加工。采用這種自動換刀方式的刀具主軸或刀架，需要自動夾緊、放松刀具的機構(gòu)及其驅(qū)動傳力機構(gòu)。機床的主軸或刀架的尺寸不象刀塔那樣的受限制，這樣就有可能提高主軸或刀架的剛度。刀庫可布置在遠離加工區(qū)的地方，從而消除了它與工件發(fā)生干涉的可能性。刀庫中刀具的數(shù)目可根據(jù)工藝要求與機床的結(jié)構(gòu)布局而定，數(shù)量可較多。當需要某一刀具進行切削加工時，將該刀具自動地從刀庫轉(zhuǎn)置至機床主軸或刀架中；在切削完畢后，又將用過的刀具自動的從機床主軸或刀架移回刀庫中。獨立的刀庫大大增加了刀具的儲存數(shù)量，有利于擴大機床的功能，并能較好地減少各種影響加工精度的干擾。利用刀庫換刀，是目前加工中心中大量使用的換刀方式。第二章 機械手的自動換刀裝置研究加工中心要完成對工件的多工序加工，必須要在加工過程中自動更換刀具，為完成這項工作而設(shè)置的儲存及更換刀具的系統(tǒng)統(tǒng)稱為自動換刀系統(tǒng)。自動換刀系統(tǒng)本省及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度又會對機床的成本造價產(chǎn)生直接影響。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機床主軸的聯(lián)絡(luò)方式，將直接影響機床的加工性能。如：雙機熱備、自動切換I/O、雙機表決（當出入狀態(tài)與PLC邏輯狀態(tài)比較出錯時，自動斷開改輸出）、I/O三重表決（I/O狀態(tài)進行軟硬件表決，取兩臺相同的）等，以滿足極高可靠性要求。這樣，PLC與個人計算機，工業(yè)控制計算機，集散控制系統(tǒng)在功能和應(yīng)用方面互相滲透，使控制系統(tǒng)的性能價格比不斷提高。個人計算主要用作PLC的編程器、操作站或人/機接口終端，其發(fā)展是使PLC具備計算機的功能。某些PLC的過程控制還具有自適應(yīng)，參數(shù)自整定功能，使調(diào)試時間減少，控制精度提高。他們的CPU與PLC主PLC并行工作，占用主機CPU的時間很少，有利于提高PLC的掃描速度。PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面?，F(xiàn)代PLC無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)于早期的PLC有了很大的不同，PLC體積被大幅度縮小。1 體積小型化。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)可以與儲存在存儲器中的參考值進行比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將他們打印制表。PID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成形機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機械、冶金、電力、建材等行業(yè)。PLC通過模擬量I/O模塊，實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換，并對模擬量實行閉環(huán)PID（比例積分微分）控制。PLC的運動控制功能廣泛地用與各種機械，例如金屬切削機床、金屬成形機械、裝配機器、機器人、電梯等場合。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍及各行各業(yè)，甚至深入到家庭。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的的配線少很多，股可以節(jié)省大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，