畢業(yè)設(shè)計(jì)----plc編程在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p>　　分類號(hào) 密級(jí)</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題 目 PLC編程在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2、 </p><p>　　英文并列題目 Applications of PLC programming in NC system </p><p>　　學(xué)生姓名: </

3、p><p>　　專 業(yè): </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　職 稱: </p><p><b>　　目 錄</b></p>

4、<p>　　第一章 PLC概論1</p><p>　　1.1 PLC的定義1</p><p>　　1.2 PLC的發(fā)展和市場(chǎng)情況2</p><p>　　1.2.1 PLC的發(fā)展歷史2</p><p>　　1.2.2 PLC的市場(chǎng)情況2</p><p>　　1.2.3 PLC的網(wǎng)絡(luò)及發(fā)展趨勢(shì)3<

5、;/p><p>　　1.3 PLC的分類5</p><p>　　1.3.1 按結(jié)構(gòu)形式分類5</p><p>　　1.3.2 按功能分類5</p><p>　　1.3.3 按I/O點(diǎn)數(shù)分類6</p><p>　　1.4 PLC的特點(diǎn)6</p><p>　　1.4.1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

6、6</p><p>　　1.4.2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)7</p><p>　　1.4.3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎7</p><p>　　1.4.4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造7</p><p>　　1.4.5 體積小，重量輕，能耗低7</p><p>　　第二章PLC的構(gòu)成

7、與工作原理8</p><p>　　2.1 PLC的構(gòu)成8</p><p>　　2.1.1 CPU的構(gòu)成及功能8</p><p>　　2.1.2 I/O模塊8</p><p>　　2.1.3 內(nèi)存9</p><p>　　2.1.4 電源模塊9</p><p>　　2.1.5 底板或機(jī)架

8、9</p><p>　　2.1.6 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備9</p><p>　　2.1.7 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)10</p><p>　　2.2 PLC的工作原理10</p><p>　　2.2.1 掃描技術(shù)11</p><p>　　2.2.2 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間11</p><p>

9、;　　第三章 PLC編程的基本方法12</p><p>　　3.1 編程的基本原則12</p><p>　　3.2 編程技巧12</p><p>　　3.3 基本電路的編程12</p><p>　　3.4 幾個(gè)典型電路13</p><p>　　3.4.1 具有電氣聯(lián)鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路13</p&

10、gt;<p>　　3.4.2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制電路14</p><p>　　3.4.3 籠型電動(dòng)機(jī)定子串自耦變壓器減壓起動(dòng)自動(dòng)控制線路14</p><p>　　3.4.4 電梯控制15</p><p>　　第四章 PLC編程在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用17</p><p>　　4.1 PLC在數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

11、17</p><p>　　4.1.1 控制系統(tǒng)研制中需要認(rèn)識(shí)與解決的若干問(wèn)題17</p><p>　　4.1.2 控制系統(tǒng)方案18</p><p>　　4.1.3 控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)19</p><p>　　4.1.4 結(jié)束語(yǔ)20</p><p>　　4.2 PLC編程在幾個(gè)典型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用21<

12、;/p><p>　　4.2.1 主軸定向控制21</p><p>　　4.2.2 刀庫(kù)自動(dòng)選刀控制22</p><p>　　4.2.3 潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)控制24</p><p>　　第五章 PLC的維護(hù)26</p><p>　　5.1 PLC常見(jiàn)故障處理26</p><p>　　5.2 一般查

13、找故障步驟27</p><p>　　5.3 組件的更換27</p><p>　　5.3.1 更換框架27</p><p>　　5.3.2 CPU模塊的更換28</p><p>　　5.3.3 I/O模塊的更換28</p><p><b>　　第六章 總結(jié)29</b></p>

14、<p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　機(jī)械技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告</b&g

15、t;</p><p>　　隨著社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異。科學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)工業(yè)的發(fā)展，可編程控制器，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置，由于其具有的許多優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用。但我認(rèn)為我對(duì)其了解的不夠，因此我選擇了它作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，并就PLC的一寫(xiě)內(nèi)容做了調(diào)研。</p><p>　　首先，我把學(xué)校的工業(yè)中心作為調(diào)研的主要地方。通過(guò)

16、觀察和老師的講解示范，我知道了PLC在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)老師的講解和幾個(gè)范例，我對(duì)其編程有了一寫(xiě)認(rèn)識(shí)，PLC在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制中起著很大的作用。</p><p>　　同時(shí)，通過(guò)翻閱相關(guān)書(shū)籍以及上網(wǎng)查詢，對(duì)于PLC的原理、編程和應(yīng)用，有了更全面的了解，對(duì)其重要性有了更深的認(rèn)識(shí)。</p><p><b>　　摘要</b></p><p&

17、gt;　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為PLC的原理與應(yīng)用。設(shè)計(jì)中，首先對(duì)PLC的定義做了闡述，然后回顧了它的歷史，講解了它的市場(chǎng)狀況，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做了展望，接著對(duì)PLC的工作原理和分類做了詳細(xì)的描述。后面講解了PLC的編程，并列舉了一些常用的電路，舉例說(shuō)明了它在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后對(duì)其故障診斷做了簡(jiǎn)述。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC、編程、梯形圖、數(shù)控系統(tǒng)、維護(hù)</p><p><b&g

18、t;　　Abstract</b></p><p>　　The graduation of the PLC design principles and applications. Design, the first definition of the PLC done so, then recalled its history, on its market situation, and its deve

19、lopment trend of prospects, and then the PLC principle and gave a detailed classification of the description. On the back of the PLC program, and cited a number of commonly used circuit, examples of engineering practice

20、in the application of its fault diagnosis was made briefly. </p><p>　　Keywords：PLC 、Programming 、Ladder、NCS 、Maintenance </p><p><b>　　第一章 PLC概論</b></p><p>　　1.1 PLC的定義&l

21、t;/p><p>　　可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十世紀(jì)70-80年代一直簡(jiǎn)稱為PC。由于到90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)，也簡(jiǎn)稱為PC;加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國(guó)AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，為了方便，仍簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)

22、稱為PCS可編程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。 </p><p>　　PLC問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA（National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定

23、義：</p><p>　　“PC是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器?！?lt;/p><p>　　以后國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)又先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并

24、在1987年2月通過(guò)了對(duì)它的定義：</p><p>　　“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?lt;/p>&l

25、t;p>　　總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。</p><p>　　1.2 PLC的發(fā)展和市場(chǎng)情況</p><p>　　1.2.1 PLC的發(fā)展歷史</p>

26、<p>　　1968年美國(guó)GM(通用汽車(chē))公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。</p><p>　　在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開(kāi)關(guān)量為

27、主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作;另外還有與順序、時(shí)序無(wú)關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制;以及大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的—離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢(shì)，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場(chǎng)上占一定的百分比。</p>

28、;<p>　　在80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。由于PLC機(jī)聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進(jìn)步，擠占了一部分DCS的市場(chǎng)(過(guò)程控制)并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)PC(IPC)的出現(xiàn)，特別是近年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場(chǎng)，所以近年來(lái)PLC增長(zhǎng)速度，總的說(shuō)是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車(chē)(2

29、3%)、糧食加工(16.4%)、化學(xué)/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業(yè)。</p><p>　　1.2.2 PLC的市場(chǎng)情況</p><p>　　國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約30家，但沒(méi)有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來(lái)件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)，因此可以說(shuō)PLC在我國(guó)未形成制造產(chǎn)業(yè)。作為原理、技術(shù)和工藝均無(wú)尖端技術(shù)難度的產(chǎn)品，只要努力

30、，是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。</p><p>　　在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億元人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。我國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品:</p><p>　　(1) 施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Quantum、Premium、Mome

31、ntum等產(chǎn)品;</p><p>　　(2) 羅克韋爾公司(包括AB公司)PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等產(chǎn)品;</p><p>　　(3) 西門(mén)子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列產(chǎn)品;</p><p>　　(4) GE公司的產(chǎn)品;日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。</p&g

32、t;<p>　　PLC的市場(chǎng)的潛力是巨大的，不僅在我國(guó)，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)的日本也有調(diào)查表明，PLC配套的機(jī)電一體化產(chǎn)品的比例占42%，采用繼電器、接觸器控制尚有24%。所以說(shuō)，需要應(yīng)用PLC的場(chǎng)合還很多，在我國(guó)就更是如此了。</p><p>　　從技術(shù)創(chuàng)新的角度看，我國(guó)大中型企業(yè)還要大力發(fā)展CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))，在機(jī)械制造廠要形成FMS柔性制造系統(tǒng)，PLC是基礎(chǔ)，所以PLC市場(chǎng)是廣闊的。&l

33、t;/p><p>　　PLC具有穩(wěn)定可*、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，這是它能持久的占有市場(chǎng)的根本原因，我們下面重點(diǎn)闡述幾個(gè)問(wèn)題，并研究其發(fā)展趨勢(shì)。 </p><p>　　1.2.3 PLC的網(wǎng)絡(luò)及發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　一個(gè)或若干PLC與PC機(jī)聯(lián)出系統(tǒng)，PC機(jī)起到原編程器及人機(jī)界面操作站的作用，這20世紀(jì)90年代的新潮流，這樣為系統(tǒng)集

34、成帶來(lái)了商機(jī)，同時(shí)編程軟件和人機(jī)界面軟件(監(jiān)控軟件或稱組態(tài)軟件)及軟件接口(或稱驅(qū)動(dòng)軟件)也得到了發(fā)展。</p><p>　　近年來(lái)，PLC廠家在原來(lái)CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來(lái)數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對(duì)開(kāi)放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展，所以PLC構(gòu)成的PCS系統(tǒng)比DCS的開(kāi)放性所處的現(xiàn)狀稍好一些。目前羅

35、克韋爾AB公司已形成了多層結(jié)構(gòu)體系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等現(xiàn)場(chǎng)總線(原DH+網(wǎng)也可兼容)。西門(mén)子公司在Profibus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)及Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)以外，提出了S7 Routing網(wǎng)絡(luò)，即Profibus-DP和Industrial Enternet兩層結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)還在發(fā)展，我國(guó)應(yīng)已積極的姿態(tài)投入其中。</p><p>　　2001年我國(guó)機(jī)械工業(yè)成

36、為工業(yè)發(fā)展新亮點(diǎn)，總產(chǎn)值比上年增長(zhǎng)17.15%，汽車(chē)產(chǎn)量為世界前10位，機(jī)床產(chǎn)量為世界第5位。機(jī)械工業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)33.35%，占整個(gè)工業(yè)新增利潤(rùn)六成多。出口同樣出現(xiàn)可喜的增長(zhǎng)?，F(xiàn)在機(jī)械工業(yè)提出要實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化，對(duì)這一點(diǎn)，PLC從業(yè)人員應(yīng)有清醒的認(rèn)識(shí)，應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的性能/價(jià)格比和網(wǎng)絡(luò)的可*性、安全性、先進(jìn)性上特別下功夫。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)向上連是互聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，向下連是現(xiàn)場(chǎng)總線問(wèn)題，另外現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能否用

37、以太網(wǎng)“e網(wǎng)到底”方式、網(wǎng)絡(luò)采用客戶器/服務(wù)器方式、瀏覽器/服務(wù)器方式、生產(chǎn)者/消費(fèi)者方式、接口軟件采用OPC方式等問(wèn)題都有待進(jìn)一步落實(shí)。PLC與智能MCC馬達(dá)控制中心、與數(shù)控機(jī)床配套的NC/CNC數(shù)控設(shè)備，以及與其它運(yùn)行控制系統(tǒng)、電控設(shè)備、變頻器和軟起動(dòng)器等連成系統(tǒng);PLC要與DCS分工合作，充當(dāng)DCS的遠(yuǎn)程I/O站等;PLC要與IPC分工合作，除用IPC作人機(jī)界面外，作軟件PLC的I/O部件也是可行的;此外還有PLC與緊急停車(chē)安全系

38、統(tǒng)(ESD，Emergency Shut Down Systems)的關(guān)系、與立體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)器人、CAD/CAM等等都要處理好關(guān)系?？傊琍LC要兼容各種新技術(shù)，使PLC成為真正意義上的“電腦”。</p><p>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域是寬闊的，還有許多領(lǐng)域急待開(kāi)拓，如用于海關(guān)過(guò)境車(chē)輛認(rèn)證(深圳鹽田)、自動(dòng)售藥(若干中藥店)在我國(guó)已有實(shí)例。另外，在離散事件系統(tǒng)中，如公路網(wǎng)交通流(車(chē)輛計(jì)數(shù)、乘客計(jì)數(shù)及停留時(shí)間計(jì)量)、物

39、流系統(tǒng)、柔行制造系統(tǒng)(敏捷制造系統(tǒng))及一切非標(biāo)準(zhǔn)隨服務(wù)系統(tǒng)中，均可以采用PLC，進(jìn)而建模和采取對(duì)策并優(yōu)化。PLC的前途一片美好，一切悲觀的論點(diǎn)是站不住腳的。至于技術(shù)進(jìn)步，PLC與其它技術(shù)融合以至消失，那還需要一定的時(shí)間。</p><p>　　1.3 PLC的分類</p><p>　　PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)

40、的多少等進(jìn)行大致分類。</p><p>　　1.3.1 按結(jié)構(gòu)形式分類</p><p>　　根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。</p><p>　　（1）整體式PLC  整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)

41、數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。</p><p>　?。?）模塊式PLC   模塊式PLC是將PLC各組成部分，

42、分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、

43、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。</p><p>　　1.3.2 按功能分類</p><p>　　根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。</p><p>　?。?）低檔PLC  具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本

44、功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　（2）中檔PLC   除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p

45、>　?。?）高檔PLC   除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。</p><p>　　1.3.3 按I/O點(diǎn)數(shù)分類</p><p>　　根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分

46、為小型、中型和大型三類。</p><p>　　(1).小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)< 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。</p><p>　　如：GE-I型     美國(guó)通用電氣（GE）公司</p><p>　　TI100      美國(guó)德洲儀

47、器公司</p><p>　　F、F1、F2  日本三菱電氣公司</p><p>　　C20 C40    日本立石公司（歐姆龍）</p><p>　　S7-200     德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>　　EX20 EX40  日本東芝公司</p

48、><p>　　SR-20/21   中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司</p><p>　　(2). 中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量2～8K</p><p>　　如：S7-300     德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>　　SR-400 &#

49、160;   中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司</p><p>　　SU-5、SU-6   德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>　　C-500        日本立石公司</p><p>　　GE-Ⅲ     &

50、#160;  GE公司</p><p>　　(3). 大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)> 2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8～16K</p><p>　　如：S7-400  德國(guó)西門(mén)子公司</p><p>　　GE-Ⅳ   GE公司</p><p>　　C-2000 

51、立石公司</p><p>　　K3      三菱公司等</p><p>　　1.4 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1.4.1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗

52、干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)

53、備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。</p><p>　　1.4.2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控

54、制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　　1.4.3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可

55、以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。</p><p>　　1.4.4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很

56、適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p>　　1.4.5 體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　第二章PLC的構(gòu)成與工作原理</p><p>　　2.1 PLC

57、的構(gòu)成</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　2.1.1 CPU的構(gòu)成及功能</p><p>　　CPU是PLC的

58、核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相

59、應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。</p><p>　　對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不必詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令，但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU速度和內(nèi)存容量是P

60、LC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p>　　2.1.2 I/O模塊</p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。</p>&l

61、t;p>　　I/O種類有開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等。</p><p>　　開(kāi)關(guān)量是指只有開(kāi)和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：</p><p>　　開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p&g

62、t;　　模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板

63、或機(jī)架槽數(shù)限制。</p><p><b>　　2.1.3 內(nèi)存</b></p><p>　　內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。不同機(jī)型的PLC期內(nèi)存大小也不盡相同，除主機(jī)單元的已有的內(nèi)存區(qū)外，大部分機(jī)型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴(kuò)展。</p><p>　　2.1.4 電源模塊</p><p>　　PL

64、C電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。</p><p>　　2.1.5 底板或機(jī)架</p><p>　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一

65、個(gè)整體。</p><p>　　2.1.6 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備</p><p>　　i) 編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的</p><p>　　器件，用于編寫(xiě)程序、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。某些PLC也配有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。</p

66、><p>　　ii) 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面也非常普及。</p><p>　　iii)輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫(xiě)入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。</p><p>　　2.1.7 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)<

67、;/p><p>　　如圖所示，依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)說(shuō)法。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232

68、接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。</p><p>　　PLC的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先,網(wǎng)絡(luò)必須是開(kāi)放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成

69、本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.2 PLC的工作原理</p><p>　　最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：</p><p>　?。?）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常

70、開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。</p><p>　?。?）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。</p><p>　　為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的

71、時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。</p><p>　　2.2.1 掃描技術(shù) </p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，P

72、LC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><b>　?。?）輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC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)得單元內(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

73、。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。</p><p>　　（2）用戶程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC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)

74、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(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。在用戶程序執(zhí)行過(guò)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，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)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(duì)排在其上面的程序起作用。</p>&

75、lt;p>　　（1）輸出刷新階段　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC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(duì)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PLC的真正輸出。</p><p>　　2.2.2 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間</p><p>　　為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能

76、實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。以上兩個(gè)主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。</p><p>　　第三章 PLC編程的基本方法</p><p>

77、;　　3.1 編程的基本原則</p><p>　　PLC編程應(yīng)該遵循以下的基本原則：</p><p>　　外部輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可多次重復(fù)使用，無(wú)需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來(lái)減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。</p><p>　　梯形圖每一行都是從左母線開(kāi)始，線圈接在最右邊。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊，在繼電器控制的原理圖中，熱繼電器的觸點(diǎn)可以加在線圈的

78、右邊，而PLC的梯形圖是不容許的，參看圖3.1 （本章圖見(jiàn)附錄）</p><p>　　線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過(guò)一個(gè)沒(méi)有使用過(guò)的內(nèi)部繼電器的常閉接點(diǎn)或者特殊內(nèi)部繼電器R9010（常ON）的常開(kāi)接點(diǎn)來(lái)連接，參看圖3.2。</p><p>　　同一編號(hào)的線圈在一個(gè)程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，就盡量避免線圈重復(fù)使用。</p><p

79、>　　梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程，例如圖3.3所示的橋式電路就不能直接編程。</p><p>　　在梯形圖中串聯(lián)接點(diǎn)使用的次數(shù)沒(méi)有限制，可無(wú)限次地使用，見(jiàn)圖3.4所示。</p><p>　　兩個(gè)或者兩個(gè)以上的線圈可以并聯(lián)輸出，如圖3.5所示。</p><p><b>　　3.2 編

80、程技巧</b></p><p>　　在編寫(xiě)PLC梯形圖程序時(shí)應(yīng)掌握如下的編程技巧：</p><p>　　把串聯(lián)觸點(diǎn)較多的電路編在梯形圖上方，如圖3.6所示。</p><p>　　并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)放在左邊，如圖3.7所示。若有幾個(gè)并聯(lián)電路相串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)最多的并聯(lián)電路放在最左邊。</p><p>　　橋式電路編程。圖3.3所示的

81、梯形圖是一個(gè)橋式電路，不能直接對(duì)它編程，必須重畫(huà)成圖3.8所示的電路才可進(jìn)行編程。</p><p>　　3.3 基本電路的編程</p><p>　?。?）起動(dòng)和復(fù)位電路</p><p>　　在PLC的程序設(shè)計(jì)中，起動(dòng)和復(fù)位電路是構(gòu)成梯形圖的最基本的常用電路。</p><p>　　用輸入繼電器和輸出繼電器編制的梯形圖如圖3.9（a）所示。用輸入

82、繼電器和鎖存繼電器編制的梯形圖如圖3.9（b）所示。</p><p>　　當(dāng)X0的輸入端子接通時(shí)，輸入繼電器X0線圈接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)X0閉合，輸出繼電器線圈Y0接通并由其常開(kāi)觸點(diǎn)自保持（圖3.9（b）采用的是鎖存繼電器）。當(dāng)X1的輸入端接通時(shí)，輸入繼電器X1的觸點(diǎn)打開(kāi)（圖3.9（a）），常開(kāi)觸點(diǎn)X1閉合，鎖存繼電器KP復(fù)位，使輸出Y0為OFF。其電路功能為輸入X0為ON，輸出Y0為ON；輸入X1為ON時(shí)，輸出Y0

83、為OFF。</p><p><b>　?。?） 觸發(fā)電路</b></p><p>　　采用DF指令構(gòu)成觸發(fā)器電路如圖3.10所示。在輸入信號(hào)X0的控制下，輸出Y0不斷翻轉(zhuǎn)（ON/OFF…）。</p><p><b>　　（3） 二分頻電路</b></p><p>　　采用DF指令構(gòu)成的二分頻電路如圖

84、3.11所示。</p><p>　　在t0時(shí)刻輸入X1接通前沿，內(nèi)部繼電器R0接通一個(gè)掃描周期T，輸出Y1接通，常開(kāi)觸點(diǎn)Y1閉合。當(dāng)輸入X1的第二個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，內(nèi)部繼電器R1接通，其常閉觸點(diǎn)R1打開(kāi)使Y1斷開(kāi)。從圖3.11的波形圖可以看到，輸出Y1波形的頻率為輸入X1波形頻率的一半。</p><p>　?。?） 延時(shí)接通電路</p><p>　　PLC中的定時(shí)器TI

85、M與其他器件組合可構(gòu)成各種時(shí)間控制電路。FP1系統(tǒng)PLC中的定時(shí)器是通電延時(shí)型定時(shí)器，定時(shí)器輸入信號(hào)一經(jīng)接通，定時(shí)器的設(shè)定值不斷減1，當(dāng)設(shè)定值減為零時(shí)，定時(shí)器才有輸出，此時(shí)定時(shí)器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開(kāi)。當(dāng)定時(shí)器輸入短開(kāi)時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，有當(dāng)前值恢復(fù)到設(shè)定值，其輸出的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。</p><p>　　出入端X0接不帶自鎖按鈕開(kāi)關(guān)，延時(shí)接通電路如圖3.12所示。當(dāng)輸入X0端的輸入接通時(shí)，輸入繼電器

86、的線圈X0接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)X0閉合，內(nèi)部繼電器R0接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)R0閉合，接通定時(shí)器T0，T0的設(shè)定值K50開(kāi)始遞減，減為零時(shí)，T0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y0延時(shí)5S后接通。當(dāng)輸入端X1接通后，內(nèi)部繼電器R0斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)R0斷開(kāi)，定時(shí)器T0復(fù)位，其輸出的常開(kāi)觸點(diǎn)T0斷開(kāi)，使輸出Y0為OFF。</p><p>　　3.4 幾個(gè)典型電路</p><p>　　3.4.1 具有電氣聯(lián)鎖的電

87、動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路</p><p>　　具有電氣聯(lián)鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路電氣原理圖，如圖3.13（a）所示。PLC控制的輸入輸出接線圖如圖3.13（b）所示。梯形圖如圖3.13（c）所示。采用PLC控制的工作過(guò)程如下：</p><p>　　合上電源開(kāi)關(guān)QK，按下正向起動(dòng)按鈕SB2，輸入繼電器X1的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y0線圈接通并自鎖，接觸器KM1得電吸合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，Y0

88、的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)Y1的線圈，確保KM2不能吸合，實(shí)現(xiàn)電氣互鎖。按下反向起動(dòng)按鈕SB3時(shí)，X2常開(kāi)接點(diǎn)閉合，Y1線圈接通，KM2得電吸合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，Y1的常閉接頭斷開(kāi)Y0的線圈，KM1不能吸合，實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。停機(jī)時(shí)按下按鈕SB1，X0常閉接點(diǎn)斷開(kāi)；過(guò)載時(shí)熱繼電器常開(kāi)接點(diǎn)FR閉合，X3的常閉接頭斷開(kāi)，這兩種情況都使Y0和Y1線圈斷開(kāi)，進(jìn)而使KM1和KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停下來(lái)。</p><p>　　3.4.

89、2 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制電路</p><p>　　這種線路的繼電接觸控制線路圖如圖3.14所示。PLC控制的輸入輸出接線如圖3。14（b）所示。梯形圖如圖3.14（c）所示，采用PLC控制的工作過(guò)程如下：</p><p>　　合上電源開(kāi)關(guān)QK，按下起動(dòng)按鈕SB2，輸入繼電器X0常開(kāi)接點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y0線圈接通并自鎖，接觸器KM1得電吸合，電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)。同時(shí)Y0常開(kāi)接點(diǎn)閉合，線圈

90、接通并自鎖，KM2得電吸合，電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)?？梢?jiàn)只有M1先起動(dòng)，M2才能起動(dòng)。按下停機(jī)按鈕SB1，X1常閉接點(diǎn)斷開(kāi)；M1過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，X2常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，這兩種情況都能使Y0、Y1、T0線圈回路斷開(kāi)，KM1和KM2失電釋放，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停下來(lái)。如果M2過(guò)載時(shí)，F(xiàn)R2和X3動(dòng)作，Y1和KM2線圈回路都斷開(kāi)，M2停轉(zhuǎn)，但M1仍繼續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　3.4.3 籠型電動(dòng)機(jī)定子串自耦變壓器減

91、壓起動(dòng)自動(dòng)控制線路</p><p>　　對(duì)較大容量的220/380V籠型電動(dòng)機(jī)不宜采用Y-D減壓限流起動(dòng)方法，這時(shí)可采用自耦變壓器與時(shí)間繼電器控制電機(jī)減壓起動(dòng)，如圖3.15(a)所示。采用PLC控制的輸入輸出接線如圖3.15(b)所示。相應(yīng)的梯形圖如圖3.15(c)所示，PLC控制的工作過(guò)程如下：</p><p>　　當(dāng)按下SB2，X0接通R0線圈回路，R0常開(kāi)接點(diǎn)閉合，R0自鎖，并使Y0

92、線圈接通和KM1吸合，串入自耦變壓器減壓起動(dòng)，15秒T0常閉接點(diǎn)動(dòng)作，使Y0線圈回路斷開(kāi)，從而使KM1失電釋放，自耦變壓器被切除，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成，投入全電壓運(yùn)行。定時(shí)器定時(shí)K值根據(jù)需要由用戶確定。停機(jī)時(shí)按下SB1，X1常閉接點(diǎn)斷開(kāi)R0線圈回路，進(jìn)而斷開(kāi)Y1線圈回路使KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.4.4 電梯控制</p><p>　　(1) 電梯控制要求</p&

93、gt;<p>　　1）開(kāi)始時(shí)，電梯處于任意一層。</p><p>　　2）當(dāng)有外呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，轎廂響應(yīng)呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門(mén)打開(kāi)，延時(shí)3S后自動(dòng)關(guān)門(mén)。</p><p>　　3）當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí)，轎廂響應(yīng)該呼梯信號(hào)，到達(dá)該樓層時(shí)，轎廂停止運(yùn)行，轎廂門(mén)打開(kāi)，延時(shí)3S后自動(dòng)關(guān)門(mén)。</p><p>　　4）在電梯轎廂運(yùn)行過(guò)程中，轎廂

94、上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號(hào)均不響應(yīng)，但如果某反向外呼梯信號(hào)前方再無(wú)其他內(nèi)、外呼梯信號(hào)時(shí)，則電梯響應(yīng)外呼梯信號(hào)。例如，電梯轎廂在1樓，將要運(yùn)行到3樓，在此過(guò)程中可以響應(yīng)2層向上外呼梯信號(hào)，但不響應(yīng)2層下外呼梯信號(hào)。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運(yùn)行至4樓，然后向下運(yùn)行響應(yīng)3層向下外呼梯信號(hào)。</p><p>　　5）電梯應(yīng)當(dāng)具有最遠(yuǎn)反向外呼梯功能，例如，電梯轎廂在1樓，而同時(shí)有2層向下外呼梯，3

95、層向下外呼梯，4層向下外呼梯，則電梯轎廂先去4樓響應(yīng)4層向下外呼梯信號(hào)。</p><p>　　6）電梯未平層或運(yùn)行時(shí)，開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運(yùn)行后，按開(kāi)門(mén)按鈕轎廂門(mén)打開(kāi)，按開(kāi)門(mén)按鈕轎廂門(mén)關(guān)閉。</p><p><b>　?。?）I/O分配</b></p><p>　　輸入

96、 輸出 </p><p>　　1層內(nèi)呼 X0 1層內(nèi)呼指示 Y0</p><p>　　2層內(nèi)呼 X1 2層內(nèi)呼指示 Y1</p><p>　　3層內(nèi)呼 X2 3層內(nèi)呼指示

97、 Y2</p><p>　　4層內(nèi)呼 X3 4層內(nèi)呼指示 Y3</p><p>　　1層外呼上 X4 1層外呼上指示 Y4</p><p>　　2層外呼下 X5 2層外呼下指示

98、Y5</p><p>　　2層外呼上 X6 2層外呼上指示 Y6</p><p>　　3層外呼下 X7 3層外呼下指示 Y7</p><p>　　3層外呼上 X8 3層外呼上指示 Y8</p&g

99、t;<p>　　4層外呼下 X9 4層外呼下指示 Y9</p><p>　　開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān) XA 電梯轎廂上行 YA</p><p>　　關(guān)門(mén)開(kāi)關(guān) XB 電梯轎廂下行 YB</p><

100、p>　　1層平層 XC 門(mén)電機(jī)開(kāi) YC</p><p>　　2層平層 XD 門(mén)電機(jī)關(guān) YD</p><p>　　3層平層 XE 電梯上行指示 YE</p><p&g

101、t;　　4層平層 XF 電梯下行指示 YF</p><p>　　開(kāi)門(mén)限位 X10</p><p>　　關(guān)門(mén)限位 X11</p><p>　　轎廂上升極限位 X12</p><p>　　轎廂下降極限位 X13</p><p&

102、gt;<b>　?。?）梯形圖</b></p><p>　　電梯控制梯形圖程序如圖3.16所示</p><p>　　第四章 PLC編程在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　4.1 PLC在數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按其控制方式劃分有點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在機(jī)械加工時(shí)

103、，數(shù)控系統(tǒng)的點(diǎn)位控制一般用在孔加工機(jī)床上（例如鉆孔、鉸孔、鏜孔的數(shù)控機(jī)床），其特點(diǎn)是機(jī)床移動(dòng)部件能實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，即準(zhǔn)確控制移動(dòng)部件的終點(diǎn)位置，但并不考慮其運(yùn)動(dòng)軌跡，在移動(dòng)過(guò)程中刀具不切削工件。 </p><p>　　實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制的通常方法可以有兩種：一是采用全功能的數(shù)控裝置，這種裝置功能十分完善，但其價(jià)格卻很昂貴，而且許多功能對(duì)點(diǎn)位控制來(lái)說(shuō)是多余的；二是采用單板機(jī)或單片機(jī)控制，這種

104、方法除了要進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)外，還要設(shè)計(jì)硬件電路、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路，特別是要考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的抗干擾問(wèn)題。 </p><p>　　由于可編程控制器（PLC）是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性極高、體積小、是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制裝置等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此通過(guò)實(shí)踐與深入研究，本文提出了利用PLC控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制功能的有關(guān)見(jiàn)解與方法，介紹了控制系統(tǒng)研制中需要認(rèn)識(shí)與解決的若

105、干問(wèn)題，給出了控制系統(tǒng)方案及軟硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)于工礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)相關(guān)機(jī)床改造具有較高的應(yīng)用與參考價(jià)值。 </p><p>　　4.1.1 控制系統(tǒng)研制中需要認(rèn)識(shí)與解決的若干問(wèn)題 </p><p>　　1） 防止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)失步和誤差 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種性能良好的數(shù)字化執(zhí)行元件，在數(shù)控系統(tǒng)的點(diǎn)位控制中，可利用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在開(kāi)環(huán)控制中

106、，步進(jìn)電機(jī)由一定頻率的脈沖控制。由PLC直接產(chǎn)生脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)可以有效地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的硬件電路，進(jìn)一步提高可靠性。由于PLC是以循環(huán)掃描方式工作，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間，因此受到PLC工作方式的限制以及掃描周期的影響，步進(jìn)電機(jī)不能在高頻下工作。例如，若控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率為4000HZ，則脈沖周期為0.25毫秒，這樣脈沖周期的數(shù)量級(jí)就比掃描周期小很多，如采用此頻率來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)。則PLC在還未完成輸出刷新任務(wù)時(shí)就已經(jīng)發(fā)出

107、許多個(gè)控制脈沖，但步進(jìn)電機(jī)仍一動(dòng)不動(dòng)，出現(xiàn)了嚴(yán)重的失步現(xiàn)象。若控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率為100HZ，則脈沖周期為10毫秒，與PLC的掃描周期約處于同一數(shù)量級(jí)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)亦可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。因此用PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)時(shí)，為防止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)失步與誤差，步進(jìn)電機(jī)應(yīng)在低頻下運(yùn)行，脈沖信號(hào)頻率選為十至幾十赫茲左右，這可以利用程序設(shè)計(jì)加以實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　2）保證定位精度與提高定位速度之間的矛盾 <

108、;/p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其控制脈沖的頻率成正比，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在極低頻下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速必然很低。而為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當(dāng)量即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角時(shí)刀具或工作臺(tái)移動(dòng)的距離又不能太大，這兩個(gè)因素合在一起帶來(lái)了一個(gè)突出問(wèn)題：定位時(shí)間太長(zhǎng)。例如若步進(jìn)電機(jī)的工作頻率為20HZ，即50ms走一步，取脈沖當(dāng)量為δ＝0.01mm/步，則1秒鐘刀具或工作臺(tái)移動(dòng)的距離為20x0.01＝0.2mm，1分鐘移動(dòng)的距離為60x

109、0.2＝12mm，如果定位距離為120mm，則定位時(shí)間需要10分鐘，如此慢的定位速度在實(shí)際運(yùn)行中是難以忍受的。 為了保證定位精度，脈沖當(dāng)量不能太大，但卻影響了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同時(shí)又能保證定位精度是一項(xiàng)需要認(rèn)真考慮并切實(shí)加以解決的問(wèn)題。</p><p>　　3）可變控制參數(shù)的在線修改 </p><p>　　PLC應(yīng)用于點(diǎn)位控制時(shí)，用戶顯然希望當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)的某

110、些控制參數(shù)能作相應(yīng)的修改，例如步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的改變，速度的調(diào)整等。為滿足生產(chǎn)的連續(xù)性，要求對(duì)控制系統(tǒng)可變參數(shù)的修改應(yīng)在線進(jìn)行。盡管使用編程器可以方便快速地改變?cè)O(shè)定參數(shù)，但編程器一般不能交現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用；雖然利用PLC的輸入按鍵并配合軟件設(shè)計(jì)也能實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的在線修改，但由于PLC沒(méi)有提供數(shù)碼顯示單元，因此需要為此單獨(dú)設(shè)計(jì)數(shù)碼輸入顯示電路，這又將極大地占用PLC的輸入點(diǎn)，導(dǎo)致硬件成本增加，而且操作不便，數(shù)據(jù)輸入速度慢。所以，應(yīng)考慮開(kāi)發(fā)其

111、他簡(jiǎn)便有效的方法實(shí)現(xiàn)PLC的可變控制參數(shù)的在線修改。 </p><p><b>　　4）其他問(wèn)題 </b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制過(guò)程中數(shù)字變化的顯示及故障輸出代碼的顯示等要求，另外還得單獨(dú)設(shè)計(jì)PLC的數(shù)碼輸出顯示電路。由于目前PLC I/O點(diǎn)的價(jià)格仍較高，因此應(yīng)著重考慮選用能壓縮顯示輸出點(diǎn)的合適方法。此外，為保證控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，還應(yīng)解決控制系