第四章 可编程序控制器在机床中的应用.ppt

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1、第四章第四章第四章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在机床电气控制中的应用可编程控制器在机床电气控制中的应用可编程控制器在机床电气控制中的应用一、概述一、概述（一）（一）PLCPLC的产生及定义的产生及定义 1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年由美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmable logic controller）。80年代，由于计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC（programmable contr

2、oller）即可编程控制器，与机器人、与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。并称为工业生产自动化的三大支柱。第一节第一节可编程控制器可编程控制器定义：定义：国际电工委员会（IEC）1987年颁布的可编程逻辑控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。（二）（二）PLC的特点及优点的特点及优点1、编程软件简单易学2、功能齐全3、使用简单方便4、可靠性高，抗干扰

3、强5、体积小，维护方便（三）（三）PLC发展历程发展历程X2Y1ENDX1 Y1分为整体式和模块式两类分为整体式和模块式两类二、二、PLC的基本结构及工作原理的基本结构及工作原理（一）（一）PLC的基本结构的基本结构1、PLC的外形结构的外形结构2、PLC的内部结构的内部结构（1）结构框图）结构框图PLC与编程器与编程器外形的样子外形的样子（2）各部分的作用）各部分的作用中央处理单元中央处理单元（CPU）通用微处理器；通用微处理器；FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是系列采用可编程控制器使用的微处理器是16位的位的8096单片机单片机存储器：存储器：包括系统存储器和用户存储器包括系统存储

4、器和用户存储器系统存储器存放系统管理程序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用户存储器存放用户编制的控制程序输入输出单元（输入输出单元（I/O）：）：是是PLC与被控对象间传递输与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。（3）输入）输入/输出接口电路输出接口电路输入接口电路输入接口电路输出接口电路输出接口电路继电器输出继电器输出晶体管输出晶体管输出晶闸管输出晶闸管输出电源电源一般市电（一般市电（220）直流直流24VPLC

5、有有24V（DC直流）输出直流）输出编程器编程器外围设备外围设备利用编程器将用户程序送入利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，检查程序的存储器，检查程序（二）（二）PLC的基本工作原理的基本工作原理1、扫描的工作方式、扫描的工作方式图4.5 三相交流电动机起动与停止电路 输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理2、PLC工作原理工作原理图4.6 PLC等效电路示意图 图4.7 PLC工作过程示意图 三、三、三、三、PLCPLC的基本指令系统的基本指令系统的基本指令系统的基本指令系统（一）（一）（一）（一）PLCPLC的编程语言的编程语言的编程语言的编程语言1、梯形图、梯形图Ladde

6、rdiagram（LD）2、指令表、指令表Instructionlist（IL）3、顺序功能图、顺序功能图Sequentialfunctionchart（SFC）图4.9 顺序功能图示意图 4、逻辑功能图语言、逻辑功能图语言5、高级编程功能语言、高级编程功能语言图4.10 逻辑功能图示意图 （二）（二）FX系列系列PLC编程软元件的说明编程软元件的说明1、输入继电器（、输入继电器（X）位元件位元件八进制编号八进制编号用于接收外部开关信号，常开、常闭触点使用次数不限用于接收外部开关信号，常开、常闭触点使用次数不限编号：编号：X000X007X010X017X070X177X000X3772、输出

7、继电器（、输出继电器（Y）位元件位元件八进制编号八进制编号直接驱动外部负载，常开、常闭触点使用次数不限直接驱动外部负载，常开、常闭触点使用次数不限编号：编号：Y000X007Y010X017Y070X177Y000X377图4.11 PLC输入、输出继电器地址分配示意图 3、辅助继电器（、辅助继电器（M）位元件位元件十进制编号十进制编号分类：分类：（1）普通型辅助继电器：）普通型辅助继电器：M0-M499共共500个个（2）掉电保持型辅助继电器：）掉电保持型辅助继电器：M500-M1023共共524个个不能直接驱动外部负载，相当于中间继电器不能直接驱动外部负载，相当于中间继电器小车往复运动控制

8、小车往复运动控制（3）特殊辅助继电器：）特殊辅助继电器：M8000-M8255共共256个个 触点型触点型：线圈由线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点自动驱动，用户只可使用其触点 线圈型线圈型：由用户程序驱动线圈后：由用户程序驱动线圈后PLC执行特定的动作执行特定的动作 4、状态继电器（、状态继电器（S）位元件位元件十进制编号十进制编号初始化状态继电器：初始化状态继电器：S0-S9回零状态继电器：回零状态继电器：S10-S19通用状态继电器：通用状态继电器：S20-S499保持状态继电器：保持状态继电器：S500-S899报警状态继电器：报警状态继电器：S900-S999用来纪录系统运行中

9、的状态用来纪录系统运行中的状态 普通定时器（普通定时器（T0T245）100msT0-T199（200点）设定范围点）设定范围0.13276.7s10msT200-T245（46点）设定范围点）设定范围0.01327.67s图4.12 普通定时器 输入断开或发生停电时，计数器就复位输入断开或发生停电时，计数器就复位5、定时器（、定时器（T）字元件字元件时间继电器时间继电器图4.13 累积定时器 累积定时器累积定时器1msT246-T249（4点）设定范围点）设定范围0.13276.7s100msT250-T255（6点）设定范围点）设定范围0.01327.67s输入断开或发生停电时，当前值可保

10、持输入断开或发生停电时，当前值可保持6、计数器（、计数器（C）低速计数器低速计数器图4.15 计数器时序图 图4.14 C0计数器梯形图 16位通用增计数器：位通用增计数器：C0-C99（100点）点）16位掉电保持增计数器：位掉电保持增计数器：C100-C199（100点）点）图4.16 C200计数器梯形图 32位通用增位通用增/减双向计数器：减双向计数器：C200-C21932位掉电保持增位掉电保持增/减双向计数器：减双向计数器：C220-C234图4.17 时序波形图 高速计数器：高速计数器：通过对特定的输入作中断处理来进通过对特定的输入作中断处理来进行计数，与扫描周期无关行计数，与扫

11、描周期无关图4.18 高速计数器应用示例 一、逻辑取及线圈驱动指令一、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT说明：说明：OUT操作目标元件不可以是输入继电器操作目标元件不可以是输入继电器X（三）（三）PLC的基本指令系统功能说明与应用的基本指令系统功能说明与应用图4.19 LD、LDI、OUT指令的应用 2、触点串联指令、触点串联指令AND、ANI说明：说明：可以多次重复使用可以多次重复使用图4.20 AND、ANI指令应用 图4.21 错误顺序梯形图电路 3、触点并联指令、触点并联指令OR、ORI图4.22 OR、ORI指令应用 图4.41 保持电路 例例1图4.42 优先电路 例例2图4

12、.43 译码电路 例例3图4.45 小车往复运动控制 例例4图4.24 沿检出指令应用 4、沿检出逻辑、触点串联、触点并联指令、沿检出逻辑、触点串联、触点并联指令图4.25 图4.24的动作时序图 5、串联电路块的并联连接指令、串联电路块的并联连接指令ORB说明：说明：2个以上串联连接的电路称为串联电路块，串个以上串联连接的电路称为串联电路块，串联电路块并联连接时，分支的开始用联电路块并联连接时，分支的开始用LD、LDI指令；指令；后面集中使用后面集中使用ORB指令时，电路块并联数小于指令时，电路块并联数小于8图4.26 ORB指令应用 6、并联电路块的串联连接指令、并联电路块的串联连接指令A

13、NB说明：说明：2个以上并联连接的电路称为并联电路块，并联个以上并联连接的电路称为并联电路块，并联电路块串联连接时，分支的开始用电路块串联连接时，分支的开始用LD、LDI指令；后指令；后面集中使用面集中使用ANB指令时，电路块并联数小于指令时，电路块并联数小于8图4.27 ANB指令的应用 7、多重输出指令、多重输出指令MPS、MRD、MPPMPS、MPP必须成对使用必须成对使用图4.28 栈存储器 符号（名称）符号（名称）功能功能电路表示及操作元件电路表示及操作元件步数步数MPS（进栈）（进栈）数据压入栈中数据压入栈中1MRD（读栈）（读栈）从栈中读出数据从栈中读出数据1MPP（出栈）（出栈

14、）数据出栈数据出栈1图4.29 一层栈电路 图4.30 一层栈与ANB、ORB电路 图4.31 二层栈电路 图4.32 四层栈电路 8、主控及主控复位指令、主控及主控复位指令MC、MCR图4.33 MC、MCR无嵌套电路 图4.34 MC、MCR在带嵌套电路中的应用 9、置位与复位指令、置位与复位指令SET、RST符号符号（名称）（名称）功功能能电路表示及操作元件电路表示及操作元件程序步程序步SET（置位）（置位）令元件自保持令元件自保持ONY,M:1C,S:2D,V,Z,特D:3RST（复位）（复位）令元件自保持令元件自保持OFF清数据寄存器清数据寄存器 图4.35 SET、RST指令的应用

15、 10、取反指令、取反指令INV符号符号（名称）（名称）功功能能电路表示及操作元件电路表示及操作元件 程序步程序步INV（取反）（取反）运算结果的反转1图4.36 INV指令的应用 11、脉冲输出指令、脉冲输出指令PLS、PLF图4.37 PLS、PLF指令的应用 图4.44 二分频电路 12、OUT和和RST在计数器、定时器上的应用在计数器、定时器上的应用符号符号（名称）（名称）功功能能电电路表示及操作元件路表示及操作元件程序步程序步OUT（输输出）出）驱动驱动定定时时器器线线圈圈驱动计驱动计数器数器线线圈圈32位计数器：5其他：32RST（复位）（复位）复位复位输输出触点出触点当前数据清当

16、前数据清“0”图4.38 OUT、RST指令在计数器、定时器电路中的应用 13、空操作指令、空操作指令NOP符号（名称）符号（名称）功功能能电路表示及操作元件电路表示及操作元件程序步程序步NOP（空操作）（空操作）无动作无动作无元件无元件1图4.39 NOP指令的应用 14、程序结束指令、程序结束指令END符号符号（名称）（名称）功功能能电路表示及操作元件电路表示及操作元件程序步程序步END（结束）（结束）输入输出处输入输出处理程序回第理程序回第“0”步步操作元件操作元件:无无1END图4.50 时钟电路之二 应用举例应用举例1图4.51 十字路口交通信号灯示 应用举例应用举例2图4.52 十

17、字路口交通信号灯控制时序图 图4.53 十字路口交通信号灯 图4.54 十字路口交通信号灯 步进顺控指令步进顺控指令能够把复杂的控制转化为按顺序逐步（状能够把复杂的控制转化为按顺序逐步（状态）完成。在基本指令的基础上，增加了态）完成。在基本指令的基础上，增加了两条步进顺控指令，两条步进顺控指令，STL、RET，配合使用配合使用的是状态元件。的是状态元件。处理方法处理方法控制过程分为不同的状态，在一个状控制过程分为不同的状态，在一个状态下，要完成一个或几个操作，当满态下，要完成一个或几个操作，当满足状态转移条件时，就跳转到下一个足状态转移条件时，就跳转到下一个工作状态，执行下面的不同操作工作状态

18、，执行下面的不同操作。图4.55 工作滑台往返运动示意图 图4.56 工作滑台工作状态流程图 图4.58 工作台往返控制步控指令程序 图4.59 往返工作滑台I/O电气接口图及主电路图 图4.60 STL/RET指令格式 图4.61 SFC到STL/RET指令编程示例 图4.62 输出端的选用 图4.63 定时器的选用 图4.68 例4.10时序电路控制 图4.69 十字路口交通信号灯时序波形示意图 图4.70 十字路口交通灯控制程序 图4.72 例4.12十字路口交通信号灯控制程序 图4.73 机械手动作过程示意图 图4.74 机械手控制程序图 图4.75 选择性分支与汇合 选择性分支选择性

19、分支图4.75 选择性分支与汇合 图4.77 选择性汇合 图4.78 大小球分类分别传送系统示意图 图4.79 大、小球分类传送系统控制程序 图4.80 并行性分支与汇合 图4.81 并行性分支 图4.82 并行性汇合 图4.83 按钮人行道示意图 图4.84 按钮人行道系统状态转移图 图4.85 功能指令的梯形图表达形式 图4.86 加法指令格式及参数形式 图4.87 16位/32位数据传送指令实例 图4.88 脉冲型、连续执行型指令图例 图4.89 比较指令CMP使用说明 图4.90 比较结果复位 图4.91 区间比较指令ZCP使用说明 图4.92 比较指令应用实例 图4.93 传送指令的基本形式 图4.94 传送指令的应用实例 图4.95 利用传送指令进行位软元件的数值传送 图4.96 电动机Y/起动控制程序 图4.97 七段数显控制程序 图4.98 多谐振荡电路 图4.99 彩灯交替控制程序 图4.100 定时控制器梯形图及说明