數(shù)控加工中心刀具庫(kù)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(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(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.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)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)是很好方法，它可以充分發(fā)揮高可靠性、高抗干擾的特點(diǎn)，壽命長(zhǎng)、維修量少，查找外部線路簡(jiǎn)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(jiǎn)化了線路。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第2章 PLC概述2 2.1 PLC控制器 2 2.1.1 PLC的特點(diǎn)2 2.1.2 PLC應(yīng)用領(lǐng)域 2 2.1.3 PLC的發(fā)展?fàn)顩r3 2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)4 2.2.1 PLC的硬件系統(tǒng)4 2.2.2 PLC的軟件系統(tǒng)5 2.3 PLC的工作過(guò)程及原理6 2.3.1工作過(guò)程6 2.3.2 PLC的工作原理6 2.4 PLC的編程語(yǔ)言的基本指令系統(tǒng)和編程方法7 2.4.1 語(yǔ)言的形式7 2.4.2 編程指令7 2.4.3 基本指令系統(tǒng)特點(diǎn)8 2.5 FX2N系列8 2.5.1 FX2N系列的PLC模型8 2.5.2 FX2N系列主要技術(shù)性能9 2.6 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則10第3章 數(shù)控加工中心刀具庫(kù)選擇程序10 3.1 數(shù)控車床刀具10 3.2 傳感器在數(shù)控車床上的應(yīng)用11 3.2.1傳感器簡(jiǎn)介10 3.2.2數(shù)控機(jī)床對(duì)傳感器的應(yīng)用11 3.2.3霍爾傳感器11 3.3程序要求11 3.4 流程圖12 3.5 程序設(shè)計(jì)13 3.6 PLC外部接線圖14 3.7 程序說(shuō)明15 3.8 本系統(tǒng)工作原理20第4章 系統(tǒng)調(diào)試21 4.1 硬件調(diào)試21 4.2 軟件調(diào)試21總 結(jié)22致 謝23參 考 文 獻(xiàn)24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(guó)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(lái)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(guò)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(guò)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(guó)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(jiǎn)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(yǔ)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(guó)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(guó)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)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(kāi)放開(kāi)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(lái)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(guó)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(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。第2章 PLC概述2.1 PLC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)。可編程控制器具有諸多優(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(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)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(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(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。(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(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(guó)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(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。(1）開(kāi)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(shū)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(guò)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(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)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(guò)程控制過(guò)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(guò)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≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)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(guó)和法國(guó)等國(guó)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(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)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(guó)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(lái)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(shuō)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(guò)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(kāi)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(lái)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(lái)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(kāi)關(guān)、操作按扭、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量（要通過(guò)模數(shù)變換進(jìn)機(jī)內(nèi)）等，通過(guò)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(guò)光電耦合送到輸入數(shù)據(jù)寄存器，然后通過(guò)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(guò)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(kāi)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(yǔ)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(yǔ)言（梯形圖、語(yǔ)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(lái)完成。(2) 用戶程序它是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語(yǔ)言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開(kāi)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(kāi)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(yǔ)言編制，不同的PLC制造企業(yè)提供的編程語(yǔ)言有不同的形式，至今沒(méi)有一種能全部兼容的編程語(yǔ)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(yǔ)言一般采用高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)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(guò)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(yǔ)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(shuō)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(guò)程及原理2.3.1 工作過(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(yǔ)言的基本指令系統(tǒng)和編程方法2.4.1 語(yǔ)言的形式 最常用的兩種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是助記符語(yǔ)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(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。 雖然一些高檔的PLC還具有與計(jì)算機(jī)兼容的C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言、專用的高級(jí)語(yǔ)言（如西門子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），還有用布爾邏輯語(yǔ)言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語(yǔ)言等。不管怎么樣，各廠家的編程語(yǔ)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(yǔ)句用英文文字（可用多國(guó)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(yǔ)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(guò)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(kāi)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(lái)連接指令組的。2.4.3 基本指令系統(tǒng)特點(diǎn)PLC的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同與一般的匯編語(yǔ)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(méi)有一種對(duì)各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語(yǔ)言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語(yǔ)言，OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語(yǔ)言。但不管什么型號(hào)的PLC，其編程語(yǔ)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(kāi)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(lái)表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)來(lái)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(jiǎn)化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡(jiǎn)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(jiǎn)化應(yīng)用軟件生成過(guò)程：使用匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個(gè)過(guò)程，而使用編程語(yǔ)言，只需要編輯一個(gè)過(guò)程，其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成，整個(gè)編輯過(guò)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(wú)論是匯編程序，還是高級(jí)語(yǔ)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(jiǎn)單。 總之，PLC的編程語(yǔ)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(zhǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)單指令 （1）高速處理指令 輸入過(guò)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(kāi)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、寫入等表2-2 指令種類表指令種類指令數(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)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(jiǎn)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(kù)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(wú)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(guò)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(jiǎn)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(jiàn)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(kāi)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(lái)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(kù)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(kāi)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(kāi)始換刀，切換刀指示燈閃爍。5秒后換刀結(jié)束。(3)換刀過(guò)程中，其他換刀信號(hào)均無(wú)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(kù)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)Y3KM2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(kù)選擇PLC控制接線圖3.7程序說(shuō)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（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(kāi)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(jiǎn)單，后復(fù)雜的順序來(lái)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(lái)，運(yùn)行過(guò)程正確無(wú)誤后，再考慮加、減速的問(wèn)題。總結(jié)通過(guò)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(kù)PLC自動(dòng)控制，刀盤由PLC（可編程序控制器）控制來(lái)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(méi)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)老師吳尉尉，他在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)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(lái)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(shuō)一聲“感謝”。 也非常感謝他在我的生活上、學(xué)習(xí)上、工作上無(wú)微不至地關(guān)心、指導(dǎo)，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(shuō)一聲謝謝，是他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)給我無(wú)償?shù)奶峁?助， 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(guò)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(kāi)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(guó)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(guó)水利水電出版社, 20016張萬(wàn)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 24 頁(yè) 共 27 頁(yè)