机床电气控制技术

第四章可编程控制器在机床电气控制中的应用可编程控制器的概述可编程控制器（ProgrammableController）是计算机编程系列中的一种，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称为PLC，它主要用来代替继电器－接触器实现逻辑控制。随着技术的改进，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，被称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。PLC的特点及优点1、编程简单易学2、功能齐全3、使用、安装简单4、高可靠性、抗干扰能力强5、体积小，重量轻，维修方便PLC的发展2.PLC的发展早期的PLC（20世纪60年代末~70年代中期）中期的PLC（20世纪70年代中期~80年代中，后期）近期的PLC（20世纪80年代中、后期至今）8.2可编程控制器的组成及工作原理PLC组成框图高可靠性丰富的I/O接口模块采用模块化结构编程简单易学安装简单，维修方便体积小，重量轻，耗能低8.1.3PLC的特点和应用二、PLC的基本工作原理可编程控制器的基本组成和工作原理1、PLC的组成及各部分的作用组成：中央处理单元（CPU）存储器输入/输出接口编程器电源外部设备二、PLC的基本工作原理中央处理单元（CPU，CentralProcessingUnit）存储器（Memory）输入/输出单元（Input/OutputUnit）编程装置电源中央处理单元(CPU)：是PLC的核心，由运算器和控制器组成。在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。存储器：有系统存储器和用户存储器两种，系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序。输入／输出接口（I/O）：用于PLC与工业生产现场之间的连接。

I/O扩展接口：用于扩展输入、输出点数。PLC各部分的作用直流输入电路COM+5VLEDSR3R1AR2C→→T

内部电路滤波→→→→光电耦合

外部开关输入点的状态显示

输入点公共端编程器：是PLC的重要设备，用于实现用户与PLC的人机对话。用户通过编程器不但可以实现用户程序的输入、检查、修改和测试，还可以监视PLC的工作运行。电源：把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部设备：PLC还配有多种外部设备，如EPROM写入器，打印机，盒式磁带录音机，计算机等，其作用是帮助编程，实现监控以及网络通讯。PLC各部分的作用晶体管输出电路COMT2LED→→DFU+5V内部电路T1R1R2R3负载→→光电耦合

输出点的状态显示

公共端输出点继电器输出电路COMLEDJ～R内部电路→→负载输出点的状态显示

继电器

机械触点

公共端输出点用PLC控制——外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制——要改变控制电路的实际接线。KMQFUKH

M3~SB1SB2KMKHKM继电器控制接线PLC控制外部接线输入设备PLC~SB1SB2KHKM输出设备

欲改变控制功能：主电路相同例如用助记符表示指令的功能多条指令语句的组合构成了语句表程序指令语句是PLC用户程序的基础元素LDX0ORM1

ANDNOTX1OUTM1X0M1M1X1梯形图程序语句表程序读读读写写执行用户程序I/O刷新I/O刷新I/O刷新I/O刷新PLC的工作过程0100101000X0M1Y0输入端子输入电路用户输入设备输入映像寄存器输出电路输出端子元件映像寄存器输出锁存器

用户输出设备各部分说明：1、输入部分：这部分作用是收集现场被控制设备的输入信息或操作命令。2、内部控制部分：对输入信号进行信息处理、运算，判断哪些信号需要输出等3、输出部分：将控制部分的运算结果输出到PLC的输出端PLC的工作方式：采用循环扫描的方式。PLC执行程序的过程分为三个阶段，1、即输入采样阶段，对各个PLC输入端进行扫描，将此状态存入输入状态寄存器中。2、程序执行阶段，逐条进行指令执行，结果送输出状态寄存器3、输出刷新阶段，所有指令执行完后，将输出状态寄存器的内容送输出端驱动线圈进行控制三、可编程控制器的指令系统1、梯形图胆编程语言梯形图纽奉是一种梁以图形米符号及祖图形符却号在图叶中相互枣关系表菊示控制羊关系的挺编程语窗言，它山是在继疮电接触负控制系腹统原理元图的基施础上演搁变而来峡的，简峰单直观昨。梯形图悉沿用了抗继电接纲触控制轰图中的慨继电器授触点、菌线圈等袋符号，就并增加当了许多蛇功能强棵而又使和用灵活筹的指令厕符号。梯形图使妥用的是内典部继电器咏，其接线仰是通过程依序实现的幕“软连接刃”，只需持改变用户善程序，就歉可以改变污控制功能泊。梯形图除的绘制棍规则：（1）梯形图拢采用自上训而下、自牛左而右的忧顺序编写压，PLC也是按昼这个顺定序执行白程序的族。（2）梯形缝图左右番两条垂冶直的线仅称为母矮线。母建线之间抛各个触宵点根据纺一定逻拆辑关系灿进行连手接，最滩后以继塞电器线钢圈输出鄙结束。什每一逻场辑行必才须从左我母线开洗始，右突母线可巡寿以省略降不画。（3）梯形塘图中的援触点有忙常开触戏点和常典闭触点该两种。狭这些触厉点可以遇是外部筋触点，摔也可以宜是内部不继电器甚的状态蔑，每一役个触点胁都有一葱个标号强，同一涂标号的妇触点可月以反复笛使用。（4）PLC的输入梦继电器攀是接收农外部的借输入信东号，由某外部信付号驱动抓，在梯幻玉形图中心只能使败用触点择，不能敲出现其演线圈。PLC输出继电交器的线圈集代表逻辑鬼输出的结嘉果，在使睁用中同一险继电器的洁线圈一般成只能出现枣一次，否则仅最坐后一次操害作有效。（5）梯形匙图中的局触点可圾以任意茂串联或览并联，吴一般并罩联触点择多的画抢在最左讯端；而撇输出线窗圈只可零以并联漂，不能朴串联。2、语句家表编程坦语言语句表是CPU直接执燃行的语病言。语滚句表的债一条指村令分为虚两个部剃分，一状是助记痕符，用乐一个或霜几个容燃易记忆奔的字符积来代表PLC的某种操纪作功能；两另一部分牙是操作数填，操作数郊由编程元书件及地址获组成，指舟令语句和芹梯形图有摆严格的对斜应关系，丝式可以相互餐转换。LDX0ORX1AND怠NOTM4OUTY1LD沫NOTX2OR彻NOTX3ANDM5OUT捡NOTY2

Y0

Y1

Y2

Y1Y2Y3梯形图程圣序语句表迷程序使用指重令举例与或与或与与输出主要编挨程元件（1）超输入继瓶电器X（2）输锈出继电器Y（3）辅助继忙电器M（4）顺序骡控制存亭储器S（5）定时暑器T（6）计数黎器C通用定时史器1）1疾00m惯s通用机定时器诸（T0柏～T1小99）售共李200羽点，其两中T1炕92～熊T19导9为子签程序和治中断服秩务程序疗专用定娃时器。孤这类定徐时器是希对10肉0ms档时钟累膨积计数馒，设定烂值为1屯～32蠢767砌，所以抱其定时档范围为戒0.1轨～32室76.漠7s。（2）府10m习s通用鸭定时器星（T2灭00～莫T24殃5）防共4置6点。携这类定指时器是达对10沿ms时堂钟累积锹计数，律设定值泡为1～季327兽67，狂所以其竖定时范脆围为0童.01伤～32蒸7.6胸7s。累积定时协器（1）1抬ms累积定时器（果T246言～T24拼9）族共4点，蜘是对1m纱s时钟脉皆冲进行累寄积计数的灾，定时的勉时间范围救为0.0浊01～3诉2.76构7s。（2）1各00ms累积定时器（乳T250粥～T25赴5）共6适点，是对柱100m拣s时钟脉绒冲进行累步积计数的警定时的时芦间范围为技0.1～栽3276篮.7s。16位猎计数器（1）宾16位确增计数熔器（C纤0～C黎199称）屠共20播0点，舞其中C辛0～C郑99为耀通用型粪，C1傍00～肿C19酷9共1携00点苗为断电纤保持型财（断电安保持型破即断电剖后能保满持当前嚼值待通齐电后继屈续计数壳）。这类计数仓器为递加疯计数，应首用前先对苏其设置一侄设定值，库当输入信发号（上升转沿）个数斤累加到设欲定值时，预计数器动宰作，其常朵开触点闭她合、常闭刮触点断开考。计数器蚕的设定值件为1～3视2767爬（16位载二进制）江，设定值巾除了用常彩数K设定叫外，还可揪间接通过亿指定数据甘寄存器设镜定。32位日计数器32位增禽/减计数蚂器（C2晃00～C宪234）抬共有味35点3纵2位加/杠减计数器州，其中C啄200～陷C219纪（共20浩点）为通行用型，C永220～碧C234极（共15放点）为断谨电保持型持。这类计射数器与1邀6位增计建数器除位灭数不同外榨，还在于凑它能通过色控制实现腔加/减双甘向计数。劳设定值范金围均为-朱2147季8364殃8～-+滑2147械8364端7（32脾位）。C20什0～C柳234液是增计择数还是眉减计数屿，分别湿由特殊瓜辅助继贯电器M礼820蜂0～M群823宜4设定拐。对应阁的特殊誉辅助继拘电器被雨置为O脊N时为昂减计数垮，置为初OFF摸时为增猛计数。32位增覆/减双向计数器衬（停电纺保持用栏：C2界00～蔑C21首9；特踏殊用：辫C22盆0～C症234取）32位增迷/减双向搭计数器的宽值有效范叫围为-214贱7483捧648～绝+214惭7483颈647。利用计数职输入X0揪14驱动外C200邻线圈，可拾增计数或辽减计数。骆（增减可畜由特殊辅次助继电器识设置）当前值的狸增减与输盲出触点的荐动作无关际，但是如敌果从21但4748叉3647洪开始增计什数，则成漂为-21价4748称3648翼，形成循雄环计数。如果复位灵输入X0贞13为O型N，则执熟行RST广指令，计朝数器当前强值变为0疮，输出触目点也复位航。在计数器脆的当前值俱由-6→段-5增加艳时，输出栋触点置位介；在由-令5→-6缘瑞减少时，访输出触点谷复位，如臭果从21俘4748匹3647终开始增计老数，则成使为-21施4748叼3648英，形成循膝环计数。U表示增坡计数输入帽；D表示减自计数输入骗；A表示问A相输山入；B表示袭B相输借入；R表示问复位输冬入；S表示启虾动输入。高速计数允器通过对砌特定的输顿入作中断吐处理来进喷行计数，雪与扫描周华期无关，薪可以执行训数KHz的计数牺。根据不同罢增/减计鸡数切换及奴控制的方六法，分为1膨相1计咏数输入核、1相减2计数专输入以束及2相野2计数渴输入三污种类型仇。内置高速计数器第三节FX2亩N系列可父编程序训控制器闪的基本贵指令FX2N室系列PL猎C有基本指苏令27嚼条；步亿进梯形亡指令2母条；应掌用指令盘128拔种，2舅98条。本节介丹绍其基本摊顺控指令。LD、平LDI执、OU夺T指令LD、L厨DI指令领分别用于林将常开、立常闭触点五连接到母议线上.O肢UT指令伴是对输出尺继电器、梳辅助继电衫器、状态世器、定时淋器、计数酬器的线圈苦驱动指令逆。LD、L理DI、O解UT指令的使元用AND、离ANI指原令AND、趁ANI指龙令分别用超于单个常强开、常闭懒触点的串挣联，串联缩慧触点的数泄量不受限贼制，该指玩令可以连速续多次使忆用。AND、睁ANI指疫令的应用OR、O赖RI指令OR、辉ORI般指令分陈别用于恨单个常天开、常绞闭触点民的并联吴，并联肚触点的隶数量不针受限制付，该指寨令可以酱连续多益次使用惹。OR、徐ORI赤指令的它应用LDP、狼LDF、泉ANDP攀、AND启F、OR垂P、OR店F指令LDP、就ANDP衔、ORP开指令是进姐行上升沿检娇出的触点宴指令，仅在指纸定位元苍件的上押升沿时管（OF述F→O希N变化燃时）接卫通一个布扫描周撤期。LDF威、AN繁DF、遮ORF遮指令是波进行下降沿检源出的触点朵指令，仅在指火定位元答件的下党降沿时急（ON描→OF发F变化买时）接寄通一个房诚扫描周烧期。ORB、锦ANB指闻令若有多个串要联回路原块按顺格序与前君面的回俭路并联埋时，对每皇个回路烟块使用舰ORB里指令，架则对并届联的回拳路个数佩没有限炉制。若成批使用敢ORB指育令并联连贪接多个串辨联回路块漏时，由于LD锻、LDI般指令的重崭复次数限疫制在8次俩以下，因幸此这种情闪况下并联郊的回路个童数限制在弹8个以下拜。ORB指统令的应用ANB披指令的他应用若有多个并溪联回路迟块按顺肤序与前拼面的回轨路串联锁时，对每个回送路块使用魔ANB指爪令，则对我串联的回稀路个数没灶有限制。若成批使摄用AN查B指令酷串联连可接多个晶并联回舒路块时，由于L私D、LD西I指令的皱重复次数搏限制在8盐次以下，蹄因此这种炒情况下串灵联的回路凑个数限制魄在8个以优下。X000秋～X00绝2由OF势F→ON假变化或由释ON→O巧FF变化俗时，M0或吼M1仅接绢通一个扫栋描周期。陷需要指出犬的是这些我指令的功条能有时与弹脉冲指令却的功能相献同，另外绞，在将辅孔助继电器刘M指定为蓝这些指令垮的软元件恳时，软元担件编号范茶围不同，伐会造成动已作上的差齿异。MPS、架MRD、宝MPP指注令MPS脸指令：将此时刻睁的运算结眯果送入堆薯栈存储摸。MPP金指令：各数据伤按顺序铜向上移亡动，将助最上端虾的数据彩读出，齐同时该蹦数据就从堆栈确中消失圣。MRD指数令：是读出鹅最上端此所存数好据的专铲用指令晴，堆栈近内的数熟据不发原生移动贪。MPS刷指令与购MPP饼指令必皂须成对尝使用，连续使用煮的次数应存小于11疗。一段堆典栈与A伯NB、终ORB她指令并刮用二段堆栈楼实例三段堆辽栈实例MC、M病CR指令MC为泄主控指荡令，用于公尝共串联触大点的连接四，MCR为繁主控复位陷指令，即MC摔的复位指蚂令。应用主控僻触点可以解决若光在每个虽线圈的逃控制电签路中都喉串入同显样的触坟点，将睛多占存驴储单元睛。它在梯呜形图中与一般的姑触点垂直。它们是族与母线相食连的常开梨触点，是偏控制一组拿电路的总骑开关。M养C、MC程R指令的擦使用如右驴图。SET、冈RST指稍令SET阴为置位商指令，使操汤作保持撑；RST赛为复位笋指令，使操隶作保持称复位。RST乖指令一停个重要陷的用途看是对计稼数器复验位右图中，X000兼一旦接通茄后，即使靠它再断开笨，Y00诞0仍继续桨动作，X00否1接通板时，即部使它再股断开，旅Y00份0仍保异持不被剑驱动。榴对于M醒、S也环是一样哲。对于同一宜软元件。SET、难RST可调多次使用纹，顺序也基随意，但最吵后执行天的有效常。使数据寄隶存器（D川）、变址伏寄存器（眼V、Z）钳的内容清各零，也可播使用RS刷T指令，与用渡常数K引0传送依指令的危结果一晃样。累计定时声器T24娃6～T2舱55的当居前值以及萌触点复位芳也可用R遮ST指令岂。INV牺指令其功能是顷将INV庄指令执行慈之前的运算结商果取反，不需要虾指定软元唐件号在梯形图渡中，只能在融能输入斧AND贸或AN仅I、A蓄NDP蝇、AN蒸DF指丹令步的读相同位粗置处，窜才可编句写IN缠V指令，而不能奇像LD、行LDI、动LDP、管LDF那帜样与母线螺直接相详连，也不遵能像OR层、ORI叛、ORP左、ORF拦指令那样职单独使用壮。PLS匹、PL崇F指令使用P穗LS指很令时，仅在驱动邀输入为O蚕N的一个尿扫描周期失内，软元件畏Y、M动抚作。使用P戴LF指锁令时，仅在驱动途输入为O蓝FF的一法个扫描周毯期内，软元件腐Y、M动暴作。指令的应走用PLS察、PL详FNOP齿、EN娱D指令影:NOP竿为空操苹作指令在程序烘中加入佣NOP父指令，缎有利于症修改或铃增加程劲序时，示减小程羡序步号绕的变化赔，但是兵程序要茂求有余飘量。END为制程序结束冶指令第四节基谨本指令编等程举例保持电舰路当X00晓0接通一股下，辅助突继电器耗M50皮0接通批并保持饿，Y0宿00有碗输出。停电后再失通电，Y0摩00仍辩有输出该，只有嫂X00录1接通径，其常户闭触点显断开，盏才能使所M50浇0自保崭持清除咬，使Y礼000勉无输出味。图5两台送电动机自珍动顺序联都动控制的简继电器电被路图第一个脉暂冲到来一桨个扫描周最期后，M败100断疼开，Y0丽00接通，第二芦个支路料使Y0个保持接础通。当第二个偿脉冲到来难时，M1肝00再产市生一个扫贴描周期的枯单脉冲，牢使得Y0筝00的状激态由接通浑变为断开华；通过分约析可知令，X00帆0每送箱入两个涨脉冲，喘Y00谨0产生耕一个脉裁冲，完成对肺输入X湾000信号的二直分频。分频电所路下图所示墨为一个二分频丛电路。待分频胶的脉冲信隐号加在输糕入X00殃0上，在更第一个脉西冲信号到好来时，M蝴100产肆生一个扫识描周期的伸单脉冲，皆使M10基0常开触锦点闭合一锹个扫描周章期。振荡电路当输入X稀000接贫通时，输途出Y00骆0闪烁，症接通与断招开交替运案行，接通遣时间为1多s由定时坦器T0设托定，断开挺时间为2殃s由定时麦器T1设氏定。PLC程序写肺入步骤五步进肺顺序控制纪指令顺序功肚能图又厌叫状态暴转移图素：两个关键糊词，状态犁和转移条娱件。状态是指资每一个状妖态完成相愤应的动作艳；转移条恰件是指从适上一个状厦态转移到穷下一个状盆态，要相膛应的转移葵条件。1、指广令格式庭S为状弊态继电赶器，用腿编程指捧令时为挺STL如S，立RET工为返回悉指令3、指令牙应用说明（1）状稻态继电器嚼S不能重遇复使用（2)在夫某一个状层态时，对水应的输出疗、置位都帐在条件满黄足时输出（3）住状态由渴上一个薪状态移肢至下一嗽个状态绩用ST贿L表示泽，此时央前一个炕状态清绣除，下泳一个状祸态触发拉。（4）幸每一个摧状态先病输出后哪转移（5）输逆出要互锁（6)僵同一状柳态下不纺能有相久同的输箭出（7）定雾时器隔一赞个状态使技用。（8）不犁能从ST乞L母线端蜂使用MP桌S/MR恰D五步进购顺序控制附指令STL触缸点是与左授侧母线相纸连的常开咸触点。当某一政步为活董动步时拳，对应斩的ST姥L触点亮接通，朵该步的垃负载被林驱动。当该步念后面的忆转换条霸件满足更时，转愧换实现雅，即后冤续步对奖应的状唇态寄存谈器被S雹ET指哗令置位驻，后续押步变为浅活动步。同时转换前务的活动柳步对应的涌状态寄浪存器被系统吵程序复铜位，与其水对应的绢STL漫触点断装开。SFC图捞STL/钓RET梯回形图指令表图5-健23膨机械手预工作示放意图图5-2金4多工例作方式操万作面板机械手般动作过叹程如前所差述，具不有多种烫工作方降式的控岸制系统粪的梯形耍图总体运结构，抱可采用肠跳转指香令，也硬可采用惧子程序彻调用，孔现采用件子程序稿调用结乓构，。人靠近茅自动门灵时，感坊应器遍X0挑为O昆N，Y烈0驱逝动电动左机高速璃开门，久碰到开炭门减速斧开关剥X1肠时，变冶为低速冈开门。碰到开门秒极限开关争X2广时电动机应停转，开艳始延时。帆若在0萄.5s眠内感应器途检测到无夺人，Y2浸起动电鄙动机高速扰关门。碰包到关门减导速开关输X4时描，改为低惧速关门，阿碰到关门顷极限开关邪X5宫时电动机廊停转。在关门念期间若些感应器岔检测到修有人，守停止关蛮门，T愚1延竟时0.童5s纪后自动兼转换为安高速开似门。1、选择未序列分支焰的编程方仙法如果某陆一步的舞后面有窜一个由励N条分剧支组成价的选择隐序列，猛该步可切能转换谣到不同饺的N步券去，应队将这N壁个后续哀步对应女的辅助奔继电器姻的常闭峡触点与感该步的壤线圈串陵联，作择为结束咽该步的配条件。消而该步司的常开椅触点与杜所对应蜘的转移圣条件常梁开触点闯串联并危于相应腔转移步厚的的起炼动环节睁中.2、选联择序列壁合并（霞汇合）铲的编程昼方法对于选岂择序列隆的合并框，如果乱某一步遣之前有并N个转僚换（即丘有N条烦分支在奏该步之芦前合并牵后进入纳该步）兆，则代献表该步煤的辅助诸继电器级的起动涨电路由梢N条支井路并联亦而成，曲各支路且由某一诊前级步维对应的京辅助继目电器的奥常开触丽点与相下应转换相条件对控应的触饭点或电限路串联腥而成。功能指令躬的表示形嘴式和含义1、比较西指令C索MPCMP挣指令供有三个副操作数朱：两个列源操作吧数[S船1.]薄和[S奥2.]王，一个周目标操嫂作数[极D.]泰，该指绕令将[按S1.纤]和[膀S2.抢]进行永比较，西结果送轨到[D顷.]中拘。CM辜P指袍令使用侦说明如齿图所示荷。2、区间按比较指令谅ZCPZCP途指令对是将一疑个操作总数[S码.]与音两个操首作数[柿S1.烧]和[怎S2.抓]形成省的区间昏比较，颠且[S范1.]聋不得大权于[S臭2.]闭，结果系送到[蔬D.]刺中。3、传鉴送指令简MO耕VMOV患指令帝将源操未作数的都数据传摧送到目烂标元件车中，即露[S.焰]→[塌D.]厉。MO沃V指碍令的使渐用说明北如图所惰示。当凡X0宇为划ON时竟，源操攀作数[破S.]弊中的数猫据K蹈100凤传送谷到目标夏元件未D10巡寿中。渐当X侄0为谋OF狂F，指到令不执魂行，数盈据保持怠不变。某车间夜有6津个工味作台，资送料车王往返于冰工作台忆之间送胆料，每形个工作通台设有胳一个到霜位开关印（S到Q）包和一个六呼吸按扭（S创B）。具体控以制要求标如下：（1滴）送料车虾开始应能是停留在欠6个工叠作台中任央意一个到质位开关的立位置上。（2拣）设偶送料车滩现暂停纤于m嘴号工有作台（庆SQ饺m孔为O膊N）手处，这泥时n竭号工霜作台呼泥叫（虹SQ气n为彩ON戚），难若：（a）半m>n记，送料车踪蝶左行，直叮至SQ柱n动阻作，到位秒停车。即洽送料车所串停位置镰SQ的倾编号大于斤呼叫按扭件SB隔的编号时摩，送料翠车往左记行运行晨至呼叫府位置后喉停止。（b）拦m<跪n，盈送料车员右行，晓直至酬SQ桑n动焰作，到雷位停车乌。即送婆料车所洞停位置硬SQ死的编柏号小于恳呼叫按鸟扭S啊B的编号时宁，送料烂车往右共运行至沾呼叫位耻置后停磁止。（c）姨m=军n，枝送料车资原位不狡动。即粮送料车白所停位伪置S袋Q的忘编号与话呼叫按概扭S哪B的含编号相寻同时，亭送料车映不动。ADD异指令罚是将指新定的源域元件中童的二进更制数相穗加,结拆果送到股指定的毒目标元蝴