基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态.精品文档.毕 业 论 文（设 计）题目：基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态 （英文）：Based on PLC combination machine tools electric control system design and configuration 系 别： 电力工程系 专 业： 电气自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 答辩日期： 基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态摘要文章以三面铣组合机床为研究对象,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析,给出了机床动作循环图、液压元件动作表;并采用PLC控制系统的设计方法, 进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分配表,绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写PLC控制程序的梯形图和指令表;由组态王设计的人机界面（HMI），使整个控制系统的操作变得简单，方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。关键词:可编程控制器(PLC)；三面铣组合机床；控制系统；组态王；人机界面（HMI）。Based on PLC combination machine tools electric control system design and configurationAbstracttaking three surface milling combination machine tools for research object, and through the main structure and form of movement of exploration and for machine tools work process and control requirements analysis is presented, the machine operating cycle diagram, hydraulic components action list, And PLC control system design method of software and hardware design, lists the PLC I/O address allocation worksheets, painted PLC I/O assignment graph and single automatic work flowchart, write PLC control program ladder diagram and instructions list, By kingview design human-machine interface (HMI), make the whole control system operation simple, convenient, greatly improved the system automation degree and practicability. Keywords: programmable controller (PLC)； three surface milling combination machine tools；control system； kingview and human-computer interface (HMI)。引言可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合 ,集计算机、控制、通讯于一体,具有可靠性高、通用性强、应用灵活、易于使用 维修方便、价格便宜等优点,为工业自动化提供了近乎完美的自动控制装置。根据我国当前的情况，继电器-接触器控制系统依然是机械设备最常用的电气控制方式，许多企业和高校实习工厂的机床和设备仍采用传统的继电器-接触器控制系统,由于采用物理电子器件和大量而又复杂的硬接线,使得系统的可靠性差,工作效率低,故障诊断和排除困难,严重影响了工厂的生产效率。随着科学技术发展，可编程控制器的出现，许多以继电器-接触器控制系统的机床组合电路通过改进，采用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都能得到很大提升。因此,采用PLC对机床电气控制系统进行技术改造,很有益处。本课题介绍了一种全新的自动化控制理念，以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为组合机床的主控制器，同时连接PC端通过工业组态技术实现远程监控功能，实现一个全新的自动控制系统。目录一、三面铣组合机床概述- 1 -1.1、机床主要结构部件- 1 -1.2、机床加工工件示意图- 1 -1.3、机床工作过程- 1 -1.4、机床动作循环图与液压系统原理图- 2 -1.5、三面铣组合机床的液压元件动作表- 2 -1.6、电机、滑台、电磁阀参数- 3 -1.7、三面铣组合机床的电气控制要求- 3 -二、PLC控制系统硬件设计- 4 -2.1、PLC的概述- 4 -2.2、PLC控制系统设计的基本原则和步骤- 6 -2.2.1、PLC控制系统设计的基本原则- 6 -2.2.2、PLC控制系统设计的一般步骤- 7 -2.3、PLC的选型- 9 -2.4、PLC的I/O分配表- 10 -2.5、PLC的I/O分配图- 12 -2.6、变频调速器- 13 -2.6.1、变频器的概述- 13 -2.6.2、变频器原理- 13 -2.6.3、变频器的选型- 15 -2.7、主电路设计图- 17 -三、PLC控制系统软件设计- 18 -3.1、PLC的编程语言与编程方法- 18 -3.1.1、PLC的编程语言- 18 -3.1.2、PLC的编程方法- 19 -3.3、PLC控制系统程序设计- 22 -3.4、程序设计- 23 -四、基于组态王的人机界面（HMI）设计- 22 -4.1、人机界面（HMI）设计- 23 -4.2、定义设备和连接变量- 24 -4.3、数据变量定义- 25 -4.4、动画连接与命令语言- 25 -五、总结- 29 -参考文献- 30 -致 谢- 31 -附录A、梯形图- 32 -附录B、指令表- 37 -一、三面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的80、90孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。1.1、机床主要结构部件底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上一头安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣销头，上方有立铣头，液压站在机床附近。1.2、机床加工工件示意图 图 1.1 80、90孔端面及定位面1.3、机床工作过程操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。工件夹紧后压力继电器动作，液压动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时起动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作过程。1.4、机床动作循环图与液压系统原理图图1.2-机床动作循环图图1.3-液压系统原理图1.5、三面铣组合机床的液压元件动作表 元 件工 序YV1YV2YV3YV4YV5BP1BP2原 位-（+）-夹 紧+-+快 进（+）-+-+工 进（+）-+-+-+死挡铁停留（+）-+-+快 退（+）-+-+松 开-+-1.6、电机、滑台、电磁阀参数1、左铣，右铣2削头电动机JO24144.0kw1440转/分380V8.4A2、右铣1，立铣削头电动机JO23243.0kw1430转/分380V6.5A3、液压泵电动机JO22241.5kw1410转/分380V3.49A4、液压滑台YT4523电磁阀型号二位二通阀Z22DO25直流24V0.6A14.4W二位四通阀Z24DW25直流24V0.6A14.4W二位二通阀Z22DO25直流24V0.6A14.4W1.7、三面铣组合机床的电气控制要求三面铣组合机床有液压泵、左铣削头、右铣1削头、右铣2削头和立铣削头五台电机,均采用三相交流笼型异步电动机 ,设计要求如下:(1)五台电机均为单向旋转。(2)机床要求有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。(3)单循环自动工作过程详见机床动作循环图。(4)单动力头自动循环工作包括:左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立铣头单循环工作。要求考虑各铣头单循环工作的加工区间。(5)点动工作包括:四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速(快进、快退)点动调整、松紧油缸的调整 (手动松开与手动夹紧 )。(6)电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示。(7)照明电路(8)必要的联锁环节与保护环节。二、PLC控制系统硬件设计本章主要从系统设计结构和硬件设计角度，介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、系统的硬件配置、主电路设计等。2.1、PLC的概述可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称PLC（Programmable Logic Controller），它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。PLC有以下特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 （4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 （5）体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100MM，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，PLC的领域使用情况大致可归纳为如下几类。 （1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 （2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 （3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 （4）过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（5）数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 （6）通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.2、PLC控制系统设计的基本原则和步骤无论是用PLC组成集散控制系统，还是独立控制系统，PLC控制部分的设计都可以参考图2.1所示的步骤。2.2.1、PLC控制系统设计的基本原则图 2.1 PLC控制系统设计步骤任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。而在实际设计过程中，设计原则往往会涉及很多方面，其中最基本的设计原则可以归纳为4点。1、设计原则(1)完整性原则最大限度的满足工业生产过程或机械设备的控制要求。(2)可靠性原则确保计算机控制系统的可靠性。(3)经济型原则力求控制系统简单、实用、合理。(4)发展性原则适当考虑生产发展和工艺改进的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地。2、评估控制任务 根据系统所需完成的控制任务，对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析，特别是从以下几个方面给以考虑。(1)控制规模：一个控制系统的控制规模可用该系统的I/O设备总数来衡量。当控制规模较大时,特别是开关量控制的I/O设备较多时，最适合采用PLC控制。(2)工艺复杂程度：当工艺要求较复杂时,采用PLC控制具有更大的优越性.(3)可靠性要求：目前,当I/O点数在20甚至更少时，就趋向于选择PLC控制了。(4)数据处理速度：若数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用PLC控制将非常适宜。2.2.2、PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计。整个系统的设计分以下5步进行。1、熟悉被控对象深入了解被控系统是设计控制系统的基础。设计人员必须深入现场，认真调查研究，收集资料，并于相关技术人员和操作人员一起分析讨论，相互配合，共同解决设计中出现的问题。这一阶段必须对被控对象所有功能全面的了解，对对象的各种动作及动作时序、动作条件、必要的互锁与保护;电气系统与机械、液压、气动及各仪表等系统间的关系;PLC与其他设备的关系，PLC之间是否通信联网;系统的工作方式及人机界面，需要显示的物理量及显示方式等。2、硬件选择(1) 系统I/O设备的选择。输入设备包括按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等。输出设备包括继电器、接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等。(2) 选择PLC。PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。(3) PLC的I/O端口分配。在进行I/O通道分配时应给出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能等。(4) 绘制PLC外围硬件线路图。画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 (5)计数器、定时器及内部辅助继电器的地址分配。3、编写应用程序 根据控制系统的要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。程序通常还应包括以下内容： (1)初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。 (2)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。 (3)保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。 4、程序调试程序调试分为2个阶段，第一阶段是模拟调试、第二阶段是现场调试。程序模拟调试是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。 (1)硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。 (2)软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。 现场调试：当控制台及现场施工完毕，程序模拟调试完成后，就可以进行现场调试，如不能满足要求，须重新检查程序和接线，及时更正软硬件方面的问题。5、编写技术文件技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。2.3、PLC的选型本机床控制系统采用的是日本三菱公司的FX2N系编程控制器，根据设计的机床控制系统对输入输出的要求，本机床控制系统设计选择了日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器中的FX2N80MR-001。该型号的输入点数40个，输出点数40个，输出形式是R-继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）。不但满足本设计中的输入输出点数的基本要求，而且为日后本机床控制系统的升级改造保留有一定的系统扩展空间。图 2.2 FX2N系列可编程控制器中的FX2N-80MR-001FX2N的基本性能规格如下图2.3（a）。图2.3（b）所示。图2.3 FX2N的基本性能规格图（a）图2.3 FX2N的基本性能规格图（b）2.4、PLC的I/O分配表本控制系统的PLC的输入、输出点数的确定是根据控制系统设计要求和所需控制的现场设备数量加以确定。（1）PLC的输入端口包括自动循环工作按钮、点动按钮、油泵启动、总停按钮、SA1等，还包括电动机的热保护继电器输入，输入形式是热继电器的常开触点。（2）PLC的输出端口包括运行指示灯、交流接触器、继电器等。PLC的I/O分配表如下所示：2.5、PLC的I/O分配图2.6、变频调速器2.6.1、变频器的概述变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频器的分类按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。2.6.2、变频器原理1、变频器的基本构成变频器分为交-交和交-直-交两种形式。交-交变频器可将工频交流直接转换成频率、电压均可控制的交流，交-直-交变频器则是先把工频交流通过整流器转换成直流，然后再把直流转换成频率、电压均可控制的交流，其基本构成如图6所示。主要由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成。图2.4 交直交变频器的基本构成整流器主要是将电网的交流整流成直流；逆变器是通过三相桥式逆变电路将直流转换成任意频率的三相交流；中间环节又叫中间储能环节；由于变频器的负载一般为电动机，属于感性负载，运行中中间直流环节和电动机之间总会有无功功率交换，这种无功功率将由中间环节的储能元件（电容器或电抗器）来缓冲；控制电路主要是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制以及完成各种保护功能。2、变频器的调速原理三相异步电动机的转速公式：式中同步转速;电源频率，单位为Hz;电动机极对数;电动机转差率。从公式可知，改变电源频率即可实现调速。对异步电动机实行调速时，希望主磁通保持不变，因为磁通太弱，铁芯利用不充分，同样转子电流下转矩减小，电动机的负载能力下降；若磁通太强，铁芯发热，波形变坏。如何实现磁通不变？根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值为:式中电动机定子频率，单位为Hz;定子相绕组有效匝数;每极磁通量，单位为Wb。从公式可知，对和进行适当控制即可维持磁通量不变。因此，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。2.6.3、变频器的选型根据设计的机床控制系统对电机的功率、性能等等的要求，本机床控制系统设计选择了日本三菱公司生产的FR-F700系列通用变频器中的FR-F740-22K-CHT1。变频器的参数变频器用于单纯可变速运行时，可按出厂设定的参数运行即可，若考虑负荷、运行方式时，必须设定必要的参数。对于三菱FR-FR740-22K-CHT1变频器的性能参数，可以根据实际需要来设定，文中仅介绍一些常用的参数，有关其他参数，请参考附录或有关设备使用手册。简单参数一览表如下：变频器的端子FR-F740-22K-CHT1型变频器的主接线一般有6个端子，其中输入端子R（L1）、S（L2）、T（L3）接三相电源；输出端子U、V、W接三相电动机，切记不能接反，否则，将损毁变频器，其接线如变频器端子接线图所示。变频器端子接线如图2.5所示：图2.5 变频器端子接线图2.7、主电路设计图三、PLC控制系统软件设计PLC控制系统的设计包括了系统硬件设计和系统软件设计两部分，在上一章已经介绍了本系统的硬件设计。本章在硬件设计的基础上，将介绍本系统软件设计，主要包括软件设计的基本步骤、方法，编程软件GX-Developer的介绍以及本系统的软件程序设计等。3.1、PLC的编程语言与编程方法3.1.1、PLC的编程语言PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点：1、图形式指令结构、2、明确的变量常数、3、简化的程序结构、4、简化应用软件生成过程、5、强化调试手段。总之，PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。IEC中的PLC编程语言标准中有五种编程语言：顺序功能图编程语言、梯形图编程语言、功能块图编程语言、指令语句表编程语言、结构文本编程语言。 最常用的就是梯形图编程语言和指令语句表编程语言。 1、梯形图编程语言：是在原继电器接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是目前用得最多的PLC编程语言。 注意：梯形图表示的并不是一个实际电路而只是一个控制程序，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系，即所谓“软接线”。它们并非是物理实体，而是“软继电器”。每个“软继电器”仅对应PLC存储单元中的一位。该位状态为“1”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；状态为“0”时，对应的继电器线圈不通，其常开、常闭触点保持原态。 梯形图编程格式：（1）梯形图按行从上至下编写，每一行从左往右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。（2）梯形图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起，终止于继电器线圈或终止母线（有些PLC终止母线可以省略）。（3）梯形图的起始母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与终止母线之间则不能有任何触点。2、指令语句表编程语言：助记符语言类似于计算机汇编语言，用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种指令。同一厂家的PLC产品，其助记符语言与梯形图语言是相互对应的，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，梯形图语言则多用于计算机编程环境中 。3.1.2、PLC的编程方法在设计PLC程序时，可以根据自己的实际情况，采用下列不同的方法。1、经验法即是运用自己的或别人的经验进行设计，设计前选择与设计要求相类似的成功的例子，并进行修改，增删部分功能或运用其中部分程序，直至适合自己的情况。在工作过程中，可收集与积累这样成功的例子，从而可不断丰富自己的经验。2、解析法可利用组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后再根据求解的结果，画成梯形图或直接写出程序。解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化，可避免编程的盲目性，是较有效的方法。3、图解法图解法是靠画图进行设计。常用的方法有梯形图法、时序图（波形图）法及流程图法。梯形图法是基本方法，无论是经验法还是解析法，若将PLC程序转化成梯形图后，就要用到梯形图法。时序图（波形图）法适合于时间控制电路，将对应信号的波形画出后，再依时间逻辑关系去组合，就可很容易把电路设计出。流程图法是用框图表示PLC程序执行过程及输入条件与输出关系，在使用步进指令的情况下，用它设计是很方便的。图解法和解析法不是彼此独立的。解析法要画图，图解法也要列解析式，只是两种方法的侧重点不一样。4、技巧法技巧法是在经验法和解析法的基础上，运用技巧进行编程，以提高编程质量。还可以使用流程图做工具，讲巧妙的设计形式化，进而编制所需要的程序。该方法是多种编程方法的综合应用。5、计算机辅助设计计算机辅助设计是利用PLC通过上位链接单元与计算机实现链接，运用计算机进行编程。该方法需要有相应的编程软件。3.2、PLC编程软件概述三菱PLC编程软件GX-Developer是三菱通用性较强的编程软件，它能够完成Q系列、QnA系列、A系列（包括运动控制CPU）、FX系列PLC梯形图、指令表、SFC等的编辑。该编程软件能够将编辑的程序转换成GPPQ、GPPA格式的文档，当选择FX系列时，还能将程序存储为FXGP（DOS）、FXGP（WIN）格式的文档，以实现与FX-GP/WIN-C软件的文件互换。该编程软件能够将Excel、Word等软件编辑的说明性文字、数据，通过复制、粘贴等简单操作导入程序中，使软件的使用、程序的编辑更加便捷。此外，GX-Developer编程软件还具有以下特点。（1）操作简便标号编程。用标号编程制作程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。功能块。功能块是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易，此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序使得顺序输入错误。宏。只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令，就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。（2）能够用各种方法和可编程控制器CPU连接经由串行通信口与可编程控制器CPU连接；经由USB接口与可编程控制器CPU连接；经由MELSEC NET/10（H）与可编程控制器CPU连接；经由MELSEC NET（II）与可编程控制器CPU连接；经由CC-Link与可编程控制器CPU连接；经由Ethernet与可编程控制器CPU连接；经由计算机接口与可编程控制器CPU连接；（3）丰富的调试功能由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。通过该软件可进行模拟在线调试，不需要与可编程控制器连接。在帮助菜单中有CPU出错信息、特殊继电器/特殊寄存器的说明等内容，所以对于在线调试过程中发生错误，或者是程序编辑中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下，通过帮助菜单可非常简便的查询到相关信息。程序编辑过程中发生错误时，软件会提示错误信息或错误原因，所以能大幅度缩短程序编辑的时间。GX-Developer编程软件的操作界面为图7所示，该操作界面大致由下拉菜单、工具条、编程区、工程数据列表、状态条等部分组成。这里需要特别注意的是在FX-GP/WIN-C编程软件里称编辑的程序为文件，而在GX-Developer编程软件中称之为工程。图3.1 三菱PLC编程软件GX-Develop编程软件操作界面与FX-GP/WIN-C编程软件的操作界面相比，该软件取消了功能图、功能键，并将这两部分内容合并，作为梯形图标记工具条；新增加了工程参数列表、数据切换工具条、注释工具条等。这样友好的直观的操作界面使操作更加简便。图7中引出线所示的名称、内容说明如下表所示：序号名称内容1下拉菜单包含工程、编辑、查找/替换、交换、显示、在线、诊断、工具、窗口、帮助，共10个菜单2标准工具条由工程菜单、编辑菜单、查找/替换菜单、在线菜单、工具菜单中常用的功能组成。3数据切换工具条可在程序菜单、参数、注释、编程元件内存这四个项目中切换4梯形图标记工具条包含梯形图编辑所需要使用的常开触点、常闭触点、应用指令等内容5程序工具条可进行梯形图模式，指令表模式的转换；进行读出模式，写入模式，监视模式，监视写入模式的转换6SFC工具条可对SFC程序进行块变换、块信息设置、排序、块监视操作7工程参数列表显示程序、编程元件注释、参数、编程元件内存等内容，可实现这些项目的数据的设定8状态栏提示当前的操作：显示PLC类型以及当前操作状态等9操作编辑区完成程序的编辑、修改、监控等的区域10SFC符号工具条包含SFC程序编辑所需要使用的步、块启动步、选择合并、平行等功能键11编程元件内存工具条进行编程元件的内存的设置12注释工具条可进行注释范围设置或对公共/各程序的注释进行设置3.3、PLC控制系统程序设计一、设计思路三面铣组合机床有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,下面以一个自动工作循环为例分析单循环自动工作过程控制。首先将转换开关SA1扳至“单循环自动工作SA1-1”位置,当操作者将要加工的零件放在液压滑台的夹具中后(其他准备工作就绪),按加工指令按钮,工件开始夹紧,夹紧后工件压力继电器触点动作,滑台开始快进,原位开关SQ1复位;当滑台压下滑台快进转工进位置开关SQ2后转工进,同时起动左铣头和右1铣头开始加工;当加工到指定位置SQ3,立铣头开始加工;又过一定SQ4位置时,右1铣头停止,右2铣头开始加工,直到终点三台电动机同时停止。此时,当死挡铁停留压力继电器BP1触点动作后滑台自动快速退回原位,SQ1受压,工件松开,一个自动工作循环结束。二、程序流程图设计图3.2 程序流程图程序流程图如图3.2所示3.4、程序设计利用主控指令来实现组合机床的热继电器过载和总停的时候停止机床工作。组合机床的三种工作方式：单循环自动工作、单动力自动循环工作和点动工作。有相应的指示灯来显示工作状态。除了在点动工作方式下，当加工指令按钮按下时，油泵电机就会自动运行，同时指示灯也会亮。另外在前两种工作方式下，油泵电机在自动加工一个循环后不停机。在点动工作方式下完成加工后就停机。当工件在滑台原位位置且油泵电机正在运行的时候，才能对工件进行“夹紧”和“放松”的操作。在点动工作方式下，需按下“工件夹紧点动工作按钮”才能操作。在另外两种工作方式下，按下“加工指令按钮”就会自动完成相应的操作。当工件完成“夹紧”的操作之后