數(shù)控加工中心刀具庫PLC自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

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摘要PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是: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)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。數(shù)控刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的。用改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)是很好發(fā)法，它可以充分發(fā)揮高可靠性、高抗干擾的特點(diǎn)，壽命長、維修量少，查找外部線路簡單。用進(jìn)行邏輯控制和變速位置的數(shù)據(jù)處理，較好的實(shí)現(xiàn)了原工藝要求，簡化了線路。數(shù)控加工中心刀具控制設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)換取，保證加工過程中的快速與穩(wěn)定。數(shù)控加工中心的換刀一般采用兩種控制方式，即固定存放換刀控制和隨機(jī)存取換刀控制。在固定存取換刀控制中，刀庫中各刀具的位置是固定的，刀具選擇指令（CNC來的T代碼）是以刀套編號(hào)為存取地址來控制存取動(dòng)作，即原來從哪一刀套編號(hào)中取出來的刀具，在使用完畢后仍歸還到那一刀套中。而隨機(jī)換刀控制中，還刀位置是隨機(jī)的，刀具選擇指令（CNC來的T代碼）與刀套編號(hào)無關(guān)，指令僅以刀具自身的直接編號(hào)為目標(biāo)。這種換刀方式在新刀具取出后，刀庫不需轉(zhuǎn)動(dòng)，立即隨機(jī)存入原先的刀具，即換刀、存刀一次完成，縮短了換刀時(shí)間。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用了第二種設(shè)計(jì)方案，使用PLC為基本控制部件，編制出對(duì)應(yīng)的PLC程序來控制刀具庫與機(jī)械手的運(yùn)作。當(dāng)機(jī)械手讀入當(dāng)前位置刀具號(hào)后，我們只需人為按下所需選擇的道具對(duì)應(yīng)刀具號(hào)按鈕，即可通過PLC控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)選刀。按照設(shè)計(jì)要求，我們實(shí)現(xiàn)了換刀時(shí)安最小角轉(zhuǎn)動(dòng)且當(dāng)?shù)毒咛?hào)相距2時(shí)實(shí)現(xiàn)減速運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣的設(shè)計(jì)起到了對(duì)刀具庫的保護(hù)、節(jié)能、省時(shí)等。關(guān)鍵詞：PLC 工作原理 程序設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用目錄第1章 緒論1 摘要2第2章 PLC概述32.1 PLC控制器 32.1.1 PLC的特點(diǎn)32.1.2 PLC應(yīng)用領(lǐng)域 42.1.3 PLC的發(fā)展?fàn)顩r52.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)52.2.1 PLC的硬件系統(tǒng)62.2.2 PLC的軟件系統(tǒng)72.3 PLC的工作過程及原理72.3.1工作過程72.3.2 PLC的工作原理82.4 PLC的編程語言的基本指令系統(tǒng)和編程方法82.4.1 語言的形式8 2.4.2 編程指令92.4.3 基本指令系統(tǒng)特點(diǎn)92.5 FX2N系列92.5.1 FX2N系列的PLC模型92.5.2 FX2N系列主要技術(shù)性能102.6 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則11第3章 數(shù)控加工中心刀具庫選擇程序123.1 數(shù)控車床刀具123.2 傳感器在數(shù)控車床上的應(yīng)用143.2.1傳感器簡介143.2.2數(shù)控機(jī)床對(duì)傳感器的應(yīng)用143.2.3霍爾傳感器143.3程序要求143.4 流程圖15 3.5 程序設(shè)計(jì)16 3.6 PLC外部接線圖 17 3.7 程序說明18 3.8 本系統(tǒng)工作原理23第4章 系統(tǒng)調(diào)試244.1 硬件調(diào)試244.2 軟件調(diào)試24總 結(jié)25致 謝26參 考 文 獻(xiàn)27第1章 緒論P(yáng)LC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC.限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。第2章 PLC概述2.1PLC控制器 2.1.1 PLC的特點(diǎn)可編程控制器及其有關(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)?？删幊炭刂破骶哂兄T多優(yōu)點(diǎn)：(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)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平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，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)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。(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。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PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、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。(3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。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，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(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)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。(4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。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。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5）體積小，重量輕，能耗低。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。2.1.2 PLC應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。(1）開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。(3）運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。(4）過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。(5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。(6）通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.1.3 PLC的發(fā)展?fàn)顩rPLC誕生不久就顯示了其在工業(yè)控制領(lǐng)域的重要作用。如日本、德國和法國等國家相繼研制成各自的PLC，PLC技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，由1位機(jī)發(fā)展成8位機(jī)，隨著微處理器CPU和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在PLC中的應(yīng)用，形成了現(xiàn)代意義的PLC。 21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競(jìng)爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用?，F(xiàn)在PLC產(chǎn)品已經(jīng)使用了16位、32位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多信道處理，通信技術(shù)使PLC的應(yīng)用得到進(jìn)一步的發(fā)展。目前，PLC技術(shù)已經(jīng)比較成熟。2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)2.2.1 PLC的硬件系統(tǒng)用可編程控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)。入出變換 、物理實(shí)現(xiàn)可以說是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)。而入出變換實(shí)際上就是信息處理，信息處理當(dāng)今最常用的是微處理機(jī)技術(shù)，PLC也是用它，并使其專用化，應(yīng)用與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。至于物理實(shí)現(xiàn)，正是它與普通微機(jī)相區(qū)別之點(diǎn)，普通微機(jī)多只考慮信息本身，別的不多考慮，而PLC要考慮實(shí)際的控制需要。物理實(shí)現(xiàn)要求PLC的輸入，應(yīng)當(dāng)排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用。這就要求I/O電路專門設(shè)計(jì)。根據(jù)PLC實(shí)施控制的基本點(diǎn)的分析，PLC采用了典型的計(jì)算結(jié)構(gòu)。主要是由CPU、RAM、ROM和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路組成。(1)中央處理器 中央處理器（CPU）一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路一般都集成在一個(gè)芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出（I/O）接口電路相連接。CPU按掃描方式工作，從0000首址存放的第一條用戶程序開始，到用戶程序的最后一個(gè)地址，不停的周期性掃描，每掃描一次，用戶程序就執(zhí)行一次。CPU的主要功能為：從存儲(chǔ)器中讀取指令。CPU從地址總線上給出存儲(chǔ)地址，從控制總線上給出讀指令，從數(shù)據(jù)總線上得到讀出的命令，并存入CPU內(nèi)的指令寄存器中。執(zhí)行指令。對(duì)存放在指令寄存器中的指令操作碼進(jìn)行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作，如讀取輸入信號(hào)，取操作數(shù)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，將結(jié)果輸出給有關(guān)部分。準(zhǔn)備取下一個(gè)指令。CPU執(zhí)行完一條指令后，能根據(jù)條件產(chǎn)生下一條指令的地址，以便取出和執(zhí)行下一條指令，在CPU的控制下，程序的指令既可以順序執(zhí)行，也可以分支或跳轉(zhuǎn)。處理中斷。CPU除順序執(zhí)行程序外，還能接收輸入輸出接口發(fā)來的中斷請(qǐng)求，并進(jìn)行中斷處理，中斷處理完后，再返回原址，繼續(xù)順序執(zhí)行。(2)存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序，一般系統(tǒng)程序是由PLC廠家編寫的，不能由用戶直接存取。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存放有關(guān)系統(tǒng)管理解釋指令、標(biāo)準(zhǔn)程序系統(tǒng)調(diào)用等程序。一般用PROM或EPROM構(gòu)成。由用戶編寫的程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲(chǔ)器中，用戶程序存儲(chǔ)器的容量不大，一般只有幾K 的容量，常用ROM構(gòu)成。(3)輸入/輸出部分這是PLC與被控設(shè)備相連接的接口電路。用戶設(shè)備輸入PLC的各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按扭、選擇開關(guān)、行程開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量（要通過模數(shù)變換進(jìn)機(jī)內(nèi)）等，通過輸入輸出電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將中央處理器送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸入接口電路現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路一般由光電耦合電路和微電腦輸入接口電路成。光電耦合電路：采用光電耦合電路與現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)相連是為防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。光電耦合電路的關(guān)鍵器件是光電耦合器，一般由發(fā)光二極管和光電三極管組成。光電耦合器的抗干擾性能：由于輸入和輸出段是靠光信號(hào)耦合的，在電器上是完全隔離的，因此輸出端的信號(hào)不會(huì)反饋到輸入端，也不會(huì)產(chǎn)生地線干擾和其他串?dāng)_。微電腦的輸入接口電路：它一般由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路構(gòu)成，這些電路集成在一個(gè)芯片上?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)通過光電耦合送到輸入數(shù)據(jù)寄存器，然后通過數(shù)據(jù)總線送給CPU。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成。微電腦輸出接口電路：一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷電路集成而成。CPU通過數(shù)據(jù)總線將要輸出的信號(hào)放到輸出數(shù)據(jù)寄存器中。功率放大電路：是為了適應(yīng)工業(yè)控制的要求，將微電腦輸出的信號(hào)加以放大。PLC一般采用繼電器輸出。(4)電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成供PLC所需的直流電源。目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。2.2.2 PLC的軟件系統(tǒng)(1)系統(tǒng)程序它由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM或EPROM中，按裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊等。系統(tǒng)管理程序其主要功能為： 時(shí)間分配的運(yùn)行管理，即實(shí)現(xiàn)PLC輸入、輸出運(yùn)算，自檢及提供通信時(shí)序； 存儲(chǔ)空間的額分配管理，即生成用戶環(huán)境，規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲(chǔ)地址轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式及物理存儲(chǔ)地址； 系統(tǒng)的自檢程序，即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行出錯(cuò)檢驗(yàn)、用戶程序語法檢驗(yàn)、句法檢驗(yàn)、警戒時(shí)鐘運(yùn)行等。在系統(tǒng)管理程序的控制下，整個(gè)PLC能正確、有效地工作。用戶指令解釋程序：它可將用戶用各種編程語言（梯形圖、語句表等）編制的應(yīng)用程序翻譯成CPU能執(zhí)行的機(jī)器指令。供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊：它由許多獨(dú)立的程序組成，各自完成包括輸入、輸出、特殊運(yùn)算等不同的功能。PLC的各種具體工作都由這部分來完成。(2) 用戶程序它是根據(jù)生產(chǎn)過程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運(yùn)算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。開關(guān)量邏輯控制程序：它是PLC用戶程序中最重要的一部分，一般采用梯形圖、助記符或功能塊圖等編程語言編制，不同的PLC制造企業(yè)提供的編程語言有不同的形式，至今沒有一種能全部兼容的編程語言。模擬量運(yùn)算程序及閉環(huán)控制程序：通常，它是在大中型PLC上實(shí)施的程序，由用戶根據(jù)需要按PLC提供的軟件和硬件功能進(jìn)行編制。編程語言一般采用高級(jí)語言或匯編語言。一些制造企業(yè)為了方便用戶編程，也提供相應(yīng)編程軟件供用戶編制模擬量和PID控制等的程序。操作站系統(tǒng)程：它是大型PLC系統(tǒng)經(jīng)過通信聯(lián)網(wǎng)后，由用戶進(jìn)行信息交換和管理而編制的程序。它包括各類畫面的操作顯示程序，一般采用高級(jí)語言實(shí)現(xiàn)，一些制造企業(yè)也提供了人機(jī)界面的有關(guān)軟件，用戶可以根據(jù)制造企業(yè)提供的外交使用說明進(jìn)行操作站的系統(tǒng)畫面組態(tài)和編制相應(yīng)的應(yīng)用程序。2.3 PLC的工作過程及原理2.3.1 工作過程PLC大多采用成批輸入/輸出的周期掃描方式工作，按用戶程序的先后次序逐條運(yùn)行，一個(gè)完整的周期可分為三個(gè)階段：（1）輸入刷新階段：程序開始時(shí)，監(jiān)控程序使機(jī)器以掃描方式逐個(gè)輸入所有輸入端口上的信號(hào)，并依次存入對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器。（2）程序處理階段： 所有的輸入端口采樣結(jié)束后，即開始進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始，逐條加以執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)行結(jié)果，存入對(duì)應(yīng)的中間元件和輸出元件映象寄存器，當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新處理。入對(duì)應(yīng)的中間元件和輸出元件映象寄存器，當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新處理。（3）輸出刷新階段：將輸出元件映象寄存器的內(nèi)容，從第一個(gè)輸出端口開始，到最后一個(gè)結(jié)束，依次讀入對(duì)應(yīng)的輸出鎖存器，從而驅(qū)動(dòng)輸出器件形成可編程的實(shí)際輸出。一般地，PLC的一個(gè)掃描周期約10ms，另外，可編程序控制器的輸入/輸出還有響應(yīng)滯后（輸入濾波約10ms），繼電器機(jī)械滯后約10ms，所以，一個(gè)信號(hào)從輸入到實(shí)際輸出，大約有20-30ms的滯后。2.3.2 PLC的工作原理PLC雖然以微處理器為核心，并具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令和中斷的工作方式，而PLC則是采用順序掃描、不斷循環(huán)的方式進(jìn)行工作的，包括輸入采樣、系統(tǒng)處理、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新四個(gè)階段。完成上述四個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這四個(gè)階段。（1）輸入采樣階段：順序訪問PLC的所有輸入單元的信號(hào)狀態(tài)，將其放入輸入緩沖區(qū)內(nèi)。（2）系統(tǒng)處理階段：對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，對(duì)連接的I/O單元及外部設(shè)備進(jìn)行定期服務(wù)。（3）用戶程序執(zhí)行階段：執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的用戶程序，將處理結(jié)果分別放入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)和輸出緩沖區(qū)。（4）輸出刷新階段：將輸出緩沖區(qū)的所有信號(hào)送到輸出單元，刷新輸出單元鎖存器的原有狀態(tài)。2.4 PLC的編程語言的基本指令系統(tǒng)和編程方法2.4.1 語言的形式 最常用的兩種編程語言，一是梯形圖，二是助記符語言表。采用梯形圖編程，因?yàn)樗庇^易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來編程。 雖然一些高檔的PLC還具有與計(jì)算機(jī)兼容的C語言、BASIC語言、專用的高級(jí)語言（如西門子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），還有用布爾邏輯語言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語言等。不管怎么樣，各廠家的編程語言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。2.4.2 編程指令指令是PLC被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號(hào)。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn)PLC與普通的計(jì)算機(jī)是完全相同的。同時(shí)PLC也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號(hào)或圖形符號(hào)編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的PLC指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號(hào)。常用的助記符語句用英文文字（可用多國文字）的縮寫及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。常用的圖形符號(hào)即梯形圖，它類似于電氣原理圖是符號(hào)，易為電氣工作人員所接受。 （1）指令系統(tǒng)：一個(gè)PLC所具有的指令的全體稱為該P(yáng)LC的指令系統(tǒng)。它包含著指令的多少，各指令都能干什么事，代表著PLC的功能和性能。一般講，功能強(qiáng)、性能好的PLC，其指令系統(tǒng)必然豐富，所能干的事也就多。在編程之前必須弄清PLC的指令系統(tǒng)。 （2）程序：PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行它，可進(jìn)行相應(yīng)的工作，當(dāng)然，這里的程序是指PLC的用戶程序。用戶程序一般由用戶設(shè)計(jì)，PLC的廠家或代銷商不提供。用語句表達(dá)的程序不大直觀，可讀性差，特別是較復(fù)雜的程序，更難讀，所以多數(shù)程序用梯形圖表達(dá)。 （3）梯形圖：梯形圖是通過連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。2.4.3 基本指令系統(tǒng)特點(diǎn)PLC的編程語言與一般計(jì)算機(jī)語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。目前，還沒有一種對(duì)各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語言，OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語言。但不管什么型號(hào)的PLC，其編程語言都具有以下特點(diǎn)：（1）圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號(hào)組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運(yùn)算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)來表達(dá)控制關(guān)系，很直觀易懂。較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運(yùn)算部分，也受用戶歡迎； （2）明確的變量常數(shù)：圖形符相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運(yùn)算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號(hào)決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊(cè)； （3）簡化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對(duì)整個(gè)程序的控制功能和控制順序有清晰的概念； （4）簡化應(yīng)用軟件生成過程：使用匯編語言和高級(jí)語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個(gè)過程，而使用編程語言，只需要編輯一個(gè)過程，其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成，整個(gè)編輯過程都在人機(jī)對(duì)話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計(jì)能力； （5）強(qiáng)化調(diào)試手段：無論是匯編程序，還是高級(jí)語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡單。 總之，PLC的編程語言是面向用戶的，對(duì)使用者不要求具備高深的知識(shí)、不需要長時(shí)間的專門訓(xùn)練。2.5 FX2N系列2.5.1 FX2N系列的PLC模型式中,1部分用兩位數(shù)表示輸入/輸出的總點(diǎn)數(shù),有16、24、32、48、64和80六種；2部分用字符表示輸出類型：R表示繼電器觸點(diǎn)輸出，T表示晶體管輸出，S表示雙向晶閘管輸出。備有可自由選擇，豐富的品種 可選用16/32/48/64/80/128/點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。 可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。高速運(yùn)算 1個(gè)指令運(yùn)行時(shí)間，只需0.08us 基本指令/1指令0.08us 應(yīng)用指令/1指令1.52us數(shù)100us在指令以外，實(shí)現(xiàn)高速化 高速計(jì)數(shù)器 1相60KHZ：2點(diǎn)10KHZ：4點(diǎn)或 2相30KHZ：1點(diǎn)5KHZ：1點(diǎn) 脈沖讀取 可讀取最大50us的短脈沖輸入適用于多種特殊用途 還可應(yīng)用在模擬控制、定位控制等特殊用途。FX2N系列中，1臺(tái)基本單元最多可連接8臺(tái)擴(kuò)展模塊或特殊功能模塊 模擬輸入輸出FX2N4AD模擬輸入（4CH）FX2N4DA模擬輸出（4CH）FX2N4ADPTPT100溫度感應(yīng)器用（4CH）FX2NAADTC電熱偶溫度感應(yīng)器用（4CH）FXON3A模擬輸入出模塊（2CH入，1CH出）高速脈沖輸入FX2N1HC高速計(jì)數(shù)器（2相50KHZ）定位FX2N1PG脈沖輸出（1軸100KPPS）RS232C機(jī)器通訊FX2N232IFRS232通訊用（1CH）可共同的外部設(shè)備可以共用FX系列的外部設(shè)備便攜式簡易編程器FX10PE、FX20PE需使用FX20PCAB0作連接線個(gè)人電腦軟件Windows 3.1/95）用（FXPCS/WIN）(需使用SC09作連接線)2.5.2 FX2N系列主要技術(shù)性能應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡單指令（1）高速處理指令 輸入過濾器常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸入等。（2）便利指令 數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。（3）數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)檢索，數(shù)據(jù)排列，三角子函數(shù)運(yùn)算，平方根，浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。 （4）特殊用途 脈沖輸出（20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V24V）脈寬調(diào)制，PID控制指令等。（5）外部設(shè)備相互通信 串行數(shù)據(jù)傳送，ACCII code印刷，HEXASCII變換，校驗(yàn)碼等。（6）時(shí)計(jì)控制內(nèi)置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法，讀出、寫入等指令種類指令數(shù)目基本指令27種步進(jìn)梯形指令2種應(yīng)用指令128種:298個(gè)表2-2 指令種類表2.6 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則（1）最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。（3）保證控制系統(tǒng)安全可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有余量第3章 數(shù)控加工中心刀具庫PLC自動(dòng)控制3.1數(shù)控車床刀具數(shù)控車床刀具種類繁多，功能互不相同。根據(jù)不同的加工條件正確選擇刀具是編制程序的重要環(huán)節(jié)，因此必須對(duì)車到種類及忒點(diǎn)由一個(gè)基本了解。目前數(shù)控機(jī)床用刀具的主流是可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)加刀具。（1）數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具特點(diǎn)數(shù)控車床所采用的可轉(zhuǎn)位車刀，與通用車床相比一般無本質(zhì)的區(qū)別，其基本結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)是相同的。但數(shù)控車床的加工工序是自動(dòng)完成的，因此對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的要求又有別于通用車床所使用的刀具，具體要求和特點(diǎn)如表3-1所示。表3-1可轉(zhuǎn)位刀具特點(diǎn)要求特點(diǎn)目的精度高采用M或更高精度等級(jí)刀片；對(duì)采用精密級(jí)刀桿；用帶微調(diào)裝置的刀桿在機(jī)外預(yù)調(diào)好。保證刀片重復(fù)定位精度，方便坐標(biāo)設(shè)定，保證刀尖位置精度?？煽啃愿卟捎每煽啃愿叩臄鄬硬坌位蛴袛嘈寂_(tái)和斷屑器的車刀；采用結(jié)構(gòu)可靠的車刀；采用復(fù)合式加緊結(jié)構(gòu)和夾緊可靠的其他結(jié)構(gòu)。斷屑穩(wěn)定，不能有紊亂和帶狀切屑；適應(yīng)刀架快速移動(dòng)和換位以及整個(gè)自動(dòng)切削過程中加進(jìn)不得有松動(dòng)要求。換刀迅速采用車削工具系統(tǒng)；采用快換小刀夾。迅速更換不同形式的切削部件完成多種切削加工，提高生產(chǎn)效率。刀片材料刀片較多采用涂層刀片。滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，提高加工效率刀桿截形刀桿加多采用正方形刀桿，但因刀架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異大，有的需采用專用刀桿刀桿與刀架系統(tǒng)匹配（2）可轉(zhuǎn)位刀具的種類可轉(zhuǎn)位車刀按其用途可分為外圓車刀、仿形車刀、端面車刀、內(nèi)圓車刀、切槽車刀、切斷車刀和螺紋車刀等。表3-2可轉(zhuǎn)位刀具的種類類型主偏角（度）試用機(jī)床外圓車刀90、60、 50、75、45普通車床和數(shù)控車床仿形車刀93、107.5仿形車床和數(shù)控車床端面車刀90、45、75普通車床和數(shù)控車床內(nèi)圓車刀45、60、75、0、91、93、95、107.5普通車床和數(shù)控車床切槽車刀普通車床和數(shù)控車床切斷車刀普通車床和數(shù)控車床螺紋車刀普通車床和數(shù)控車床（3）可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)形式杠桿式、楔塊式、楔塊夾緊式 鏈?zhǔn)降稁?斗笠式刀庫3.2傳感器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用傳感器是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，正是各種各樣新傳感器的產(chǎn)生，才使數(shù)控機(jī)床加工有可能3.2.1 傳感器簡介 傳感器是一種能夠感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或 裝置，其輸入信號(hào)（被測(cè)量）往往是非電量，輸出信號(hào)常常為易于處理的電量，如電壓等。 傳感器種類很多，分類標(biāo)準(zhǔn)不一樣，叫法也不一樣，常見的有電阻傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、溫度傳感器、壓電式傳感器、霍爾傳感器、熱電偶傳感器、光電傳感器、數(shù)字式位置傳感器等。在數(shù)控機(jī)床氏應(yīng)用的傳感器主要有光電編碼器、直線光柵、接近開關(guān)、溫度傳感器、霍爾傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、速度傳感器等主要用來檢測(cè)位置、直線位移和角位移、速度、壓力、溫度等。3.2.2 數(shù)控機(jī)床對(duì)傳感器的要求（1）牢靠性高和抗干擾性強(qiáng)；（2）滿足精度和速度的要求；（3）使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；（4）成本低。3.23霍爾傳感器霍爾傳感器是利用霍爾現(xiàn)象制成的傳感器。將鍺等半導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，在一個(gè)方向通以電流時(shí)，則在垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)電位差，這就是霍爾現(xiàn)象。將小磁體固定在運(yùn)動(dòng)部件上，當(dāng)部件靠近霍爾元件時(shí)，便產(chǎn)生霍爾現(xiàn)象，從而判斷物體是否到位。3.3程序控制要求此設(shè)計(jì)應(yīng)用的FX2N32型PLC作為主機(jī)。此數(shù)控加工中心刀具庫由六種刀具組成， 按鈕SB1SB6分別為6種刀具選擇按鈕；ST0ST7分別為刀具的行程開關(guān)，由霍爾元件組成。(1)初始狀態(tài)時(shí)，PLC記錄當(dāng)前刀號(hào)(2)當(dāng)按下SB1SB6中任何一個(gè)時(shí)，PLC記錄該刀號(hào)，然后刀盤按照離請(qǐng)求刀號(hào)最近的方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)刀具位置時(shí)，到位指示燈發(fā)亮，機(jī)械手開始換刀，切換刀指示燈閃爍。5秒后換刀結(jié)束。(3)換刀過程中，其他換刀信號(hào)均無效。換刀完畢，記錄當(dāng)前刀號(hào)，等待下一次換刀。3.4流程圖檢測(cè)機(jī)械手位置D0檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)取刀號(hào)D1D0和D1比較D0 D1D0-D1=D3D3和K3比較D3=K3M11動(dòng)作刀盤順轉(zhuǎn)D0=D1M11動(dòng)作D3K3Y0到位指示燈亮M10動(dòng)作刀盤逆轉(zhuǎn)換刀成功指示燈Y4閃D0D1D0+K6-D1=D3D3K3M12動(dòng)作3.5程序設(shè)計(jì)數(shù)控加工中心刀具庫選擇PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配表。表3-3 PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配表輸入信號(hào)輸入繼電器代號(hào)作用X1SB11號(hào)刀具選擇按鈕X2SB22號(hào)刀具選擇按鈕X3SB33號(hào)刀具選擇按鈕X4SB44號(hào)刀具選擇按鈕X5SB55號(hào)刀具選擇按鈕X6SB66號(hào)刀具選擇按鈕X11ST1機(jī)械手位置檢測(cè)X12ST2機(jī)械手位置檢測(cè)X13ST3機(jī)械手位置檢測(cè)X14ST4機(jī)械手位置檢測(cè)X15ST5機(jī)械手位置檢測(cè)X16ST6機(jī)械手位置檢測(cè)輸出信號(hào)輸出繼電器代號(hào)作用Y0HL1刀具到位指示燈Y1HL2刀盤旋轉(zhuǎn)指示燈Y2KM1刀盤順轉(zhuǎn)Y3KM刀盤逆轉(zhuǎn)Y4HL3換刀閃爍3.6 PLC外部接線圖圖3-1數(shù)控加工中心刀具庫選擇PLC控制接線圖3.7程序說明3.8本系統(tǒng)詳細(xì)工作原理 分三種情況考慮：假設(shè)機(jī)械手一直在1號(hào)刀位（1）調(diào)取當(dāng)前刀具號(hào)，機(jī)械手在1號(hào)刀位（X11閉合），將K1傳入數(shù)據(jù)寄存器D0中（D0=K1）。系統(tǒng)調(diào)取當(dāng)前刀位的刀（X1閉合），將K1傳入數(shù)據(jù)寄存器D1中（D1=K1）。把D0和D1兩個(gè)值相比較，D0=D1，此時(shí)，M1動(dòng)作，刀位指示燈Y0直接亮起，接著換刀成功指示燈Y4閃爍，表示換刀完成。（2）調(diào)取2-4號(hào)刀，機(jī)械手在1號(hào)刀位（X11閉合），將K1傳入數(shù)據(jù)寄存器D0中（D0=K1）。系統(tǒng)調(diào)取2號(hào)刀位的刀（X2閉合），將K2傳入數(shù)據(jù)寄存器D1中（D1=K2）。把D0和D1兩個(gè)值相比較，D0K3，M10動(dòng)作，刀盤逆轉(zhuǎn)。（3）調(diào)取5-6號(hào)刀，機(jī)械手在1號(hào)刀位（X11閉合），將K1傳入數(shù)據(jù)寄存器D0中（D0=K1）。系統(tǒng)調(diào)取5號(hào)刀位的刀（X5閉合），將K5傳入數(shù)據(jù)寄存器D1中（D1=K5）。把D0和D1兩個(gè)值相比較，D0D1，此時(shí)，D0要先加K6在減D1（較小數(shù)減較大數(shù)計(jì)算較復(fù)雜，所以所以采用先加上最大數(shù)再減），并將所得結(jié)果存入到數(shù)據(jù)寄存器D3中。D3再和K3進(jìn)行比較，當(dāng)D3K3，M11/M12動(dòng)作，刀盤順轉(zhuǎn)。 第4章 系統(tǒng)調(diào)試4.1 硬件調(diào)試首先在PLC處于編程狀態(tài)下，檢測(cè)各種按鈕、開關(guān)、傳感器，以確認(rèn)這些信號(hào)能夠正確地連接到了輸入端口,確認(rèn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均可以正常運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生碰撞、卡死、打滑等現(xiàn)象。4.2 軟件調(diào)試在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，因?yàn)樯婕暗竭\(yùn)動(dòng)控制的內(nèi)容，所以在編程時(shí)，建議將可運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度不要設(shè)定得太高。在調(diào)試軟件時(shí)，要充分利用特殊內(nèi)部繼電器和特殊數(shù)據(jù)寄存器，以及各種指令。例如R9010，R9011，CNDE指令，END指令等。調(diào)試程序是可以充分利用這些指令及繼電器，使程序執(zhí)行一段后停止，觀察上一段程序的執(zhí)行結(jié)果，這樣做近似于計(jì)算機(jī)中的斷點(diǎn)調(diào)試方法。在系統(tǒng)中有很多種功能，要本著先單一，后多種，先簡單，后復(fù)雜的順序來調(diào)試系統(tǒng)中的程序。功能可以先是實(shí)現(xiàn)一種，然后往上添加。比較復(fù)雜的功能控制，如運(yùn)動(dòng)中變換速度，可以先使系統(tǒng)以一定速度運(yùn)動(dòng)起來，運(yùn)行過程正確無誤后，再考慮加、減速的問題?？偨Y(jié)通過這一段時(shí)間的論文設(shè)計(jì)，我對(duì)自己所學(xué)內(nèi)容的一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此在在我的學(xué)習(xí)生活中占有重要的地位。本次課程設(shè)計(jì)課題為數(shù)控加工中心刀具庫PLC自動(dòng)控制，刀盤由PLC（可編程序控制器）控制來實(shí)現(xiàn)其功能的。我在設(shè)計(jì)中得出的一些理論上數(shù)據(jù)可能與實(shí)際數(shù)據(jù)有所出入。設(shè)計(jì)之前，原有刀盤智能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，效率低，并且指示燈設(shè)計(jì)不合理，對(duì)刀成功后沒有正確與否的提示。改進(jìn)后有對(duì)刀成功的指示燈閃爍提示，調(diào)取不是當(dāng)前刀位的刀時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)調(diào)取刀號(hào)的大小自動(dòng)選擇最佳刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以提高取刀效率。但在現(xiàn)實(shí)生活中還有不足之處，還需改進(jìn)以至于其能穩(wěn)定安全的運(yùn)行。 由于本人能力、經(jīng)驗(yàn)等各方面不足的限制，所在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，請(qǐng)查閱者給予批評(píng)指正。 致 謝我能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我要感謝我的指導(dǎo)老師景魏，他在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中給了我很多幫助，原本他的事情就多，但他還是在百忙中抽出空余時(shí)間來指導(dǎo)我。正是由于他的悉心指導(dǎo)和耐心的教導(dǎo)才使我這么順利地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，因此我要對(duì)他說一聲“感謝”。 感謝我的班主任周江濤老師，在我的學(xué)習(xí)生活里，從生活上、學(xué)習(xí)上、工作上無微不至地關(guān)心我、指導(dǎo)我，讓我深切地感受到了這個(gè)大家庭的溫暖。對(duì)于班級(jí)的同學(xué)我也要向他們說一聲謝謝，是他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)給我無償?shù)奶峁椭?，我能這么順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)多虧了他們的幫助。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的各方面的能力都得到了提高，這對(duì)我以后找工作非常有幫助。 參 考 文 獻(xiàn)1陳立定，蘇開才 電氣控制與可編程控制器M.廣州：華南理工大學(xué)出版社, 20012李乃夫 可編程控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)M（第二版）.北京：中國輕工業(yè)出版社, 20003廖常初 PLC編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20034呂景泉 可編程控制器技術(shù)教程M.北京：高等教育出版社, 20015臺(tái)方 可編程序控制器應(yīng)用教程M.北京：中國水利水電出版社, 20016張萬忠 可編控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 20027王兆義 小型可編程控制器實(shí)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20008王永華 現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 20029常斗南 可編程序控制器原理 應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)（第2版）M.北京：高等教育出版社,200210李俊秀，趙黎明 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2002第 25 頁 共 29 頁