機(jī)械工程師考前培訓(xùn)資料詳解PPT課件

.,1,第七部分?jǐn)?shù)字控制技術(shù)及機(jī)械制造自動(dòng)化,7.0基本要求熟悉機(jī)械零件加工的數(shù)控編程方法及PLC可編程邏輯控制器編程。熟悉機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)有關(guān)知識(shí)、柔性自動(dòng)化加工設(shè)備和各類數(shù)控機(jī)床。熟悉基本的機(jī)械零、部件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。,.,2,了解計(jì)算機(jī)基本知識(shí)。了解數(shù)字控制盒計(jì)算機(jī)數(shù)控的基本知識(shí)。了解PLC可編程邏輯控制器的基本知識(shí)。了解物流自動(dòng)化、信息自動(dòng)化、管理自動(dòng)化和機(jī)器人的基本概念。了解典型機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程。,.,3,了解CAPP、CAM、CAE、CIMS的基本知識(shí)及應(yīng)用。了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用。了解計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)虛擬制造技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用。,.,4,7.1數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)控機(jī)床,數(shù)字控制（NumericalControl）是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種技術(shù)方法。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)7.1.1計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念計(jì)算機(jī)軟硬件組成計(jì)算機(jī)主要技術(shù)指標(biāo),.,5,7.1.2數(shù)控機(jī)床1.數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和分類1）組成及工作過(guò)程（P373圖7.1-1）2）運(yùn)動(dòng)控制方式,.,6,.,7,.,8,開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖,閉環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖,.,9,半閉環(huán)伺服系統(tǒng)方框圖,.,10,3）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)P3744）性能特點(diǎn)P3745）分類機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的種類很多，為了便于了解和研究，可從不同的角度對(duì)其進(jìn)行分類。按運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)分類；按伺服系統(tǒng)的控制方式分類：按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類；按工藝用途分類；,.,11,(a)點(diǎn)位控制,（b）直線控制,（c）輪廓控制,點(diǎn)位控制系統(tǒng),直線控制系統(tǒng),輪廓控制系統(tǒng),按運(yùn)動(dòng)方式的特點(diǎn)分,.,12,按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類,.,13,按工藝用途分類金屬切削類數(shù)控機(jī)床：包括數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。金屬成型類數(shù)控機(jī)床：包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控組合沖床、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。這類機(jī)床起步晚，但目前發(fā)展很快。數(shù)控特種加工機(jī)床：數(shù)控線（電極）切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工、火焰切割機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)床等。其它類型數(shù)控機(jī)床：如數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。,.,14,7.1.3NC系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和功能,1.NC系統(tǒng)2.CNC系統(tǒng)1）CNC的組成圖7.1-62）主要功能P376-3773）工作流程圖7.1-8,.,15,.,16,CNC數(shù)控裝置的工作原理是它通過(guò)各種輸入方式，接受機(jī)床加工零件的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)CNC裝置譯碼，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)的處理、運(yùn)算，然后將各個(gè)坐標(biāo)軸的分量送到各控制軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)。并進(jìn)行實(shí)時(shí)位置反饋控制，使各個(gè)坐標(biāo)軸能精確地走到所要求的位置。CNC裝置的簡(jiǎn)要工作過(guò)程如下：,.,17,工作流程包括：數(shù)據(jù)加工程序的編制；輸入；譯碼；刀具補(bǔ)償；插補(bǔ)；位置控制和機(jī)床加工,.,18,7.1.4CNC數(shù)控程序編制CNC加工程序編制的內(nèi)容及步驟數(shù)控加工程序編制：從零件圖紙到制成控制介質(zhì)的全過(guò)程。將零件的加工信息：加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(shù)(F、S、T)及輔助動(dòng)作（變速、換刀、冷卻液?jiǎn)⑼?、工件夾緊松開(kāi)等）等，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單，并將程序單的信息變成控制介質(zhì)的整個(gè)過(guò)程。,.,19,手工編程的內(nèi)容和步驟,圖紙工藝分析這一步與普通機(jī)床加工零件時(shí)的工藝分析相同，即在對(duì)圖紙進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，選定機(jī)床、刀具與夾具；確定零件加工的工藝路線、工步順序及切削用量等工藝參數(shù)等。,.,20,計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)零件圖紙上尺寸及工藝線路的要求，在選定的坐標(biāo)系內(nèi)計(jì)算零件輪廓和刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)值，并且按NC機(jī)床的規(guī)定編程單位（脈沖當(dāng)量）換算為相應(yīng)的數(shù)字量，以這些坐標(biāo)值作為編程尺寸。,錯(cuò)誤,.,21,程序編制及初步校驗(yàn)根據(jù)制定的加工路線、切削用量、刀號(hào)、刀具補(bǔ)償、輔助動(dòng)作及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定指令代碼及程序格式，編寫零件加工程序，并進(jìn)行校核、檢查上述兩個(gè)步驟是否正確。,計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗(yàn)和試切,零件圖紙,錯(cuò)誤,修改,.,22,制備控制介質(zhì)將程序單上的內(nèi)容，經(jīng)轉(zhuǎn)換記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信息，若程序較簡(jiǎn)單，也可直接通過(guò)鍵盤輸入。,計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗(yàn)和試切,零件圖紙,錯(cuò)誤,修改,.,23,程序的校驗(yàn)和試切所制備的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的校驗(yàn)和試切削，證明是正確無(wú)誤的，才能用于正式加工。如有錯(cuò)誤，應(yīng)分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因，并進(jìn)行相應(yīng)的修改。,計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡,圖紙工藝分析,程序編制,制備控制介質(zhì),校驗(yàn)和試切,零件圖紙,錯(cuò)誤,修改,.,24,程序格式與典型程序代碼,（1）程序的構(gòu)成零件加工程序由主程序和子程序構(gòu)成，一個(gè)主程序可以有多個(gè)子程序，并可重復(fù)調(diào)用。（2）典型數(shù)控加工程序的程序段格式：（P373）對(duì)刀點(diǎn)選則左下角點(diǎn)，刀具半徑（D01）=5mm程序名：O2000,程序段,N01G91G17G00G42D01X85Y-25*N02Z-15S400M03M08*N03G01X85F300*N04G03Y50I25*N05G01X-75*N06Y-60*N07G00Z15M05M09*N08G40X75Y35M02*,.,25,上面是一個(gè)完整的零件加工程序，它主要由程序名和若干程序段組成。程序名加工程序的標(biāo)識(shí)；程序段它是一個(gè)完整的加工工步單元，它以字母N（程序段號(hào)）指令開(kāi)頭，有的以“；”指令結(jié)尾；有些可以什么都不要。M02(M30)作為整個(gè)程序結(jié)束的指令，有些數(shù)控系統(tǒng)可能還規(guī)定了一個(gè)特定的程序開(kāi)頭和結(jié)束的符號(hào)，如%、EM等。指令字是由文字（地址符）或與其后所帶的數(shù)字組成。,.,26,.程序段的格式程序段的格式，是指一個(gè)程序段中指令字的排列順序和書寫規(guī)則，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)定，數(shù)控系統(tǒng)就不能接受。目前廣泛采用的是，地址符可變程序段格式（或者稱字地址程序段格式），這種格式的特點(diǎn)是：1.程序段中的每個(gè)指令字均以字母（地址符）開(kāi)始，其后再跟數(shù)字或無(wú)符號(hào)的數(shù)字。2.指令字在程序段中的順序沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定，即可以任意順序的書寫。3.不需要的指令字或者與上段相同的續(xù)效代碼可以省略不寫。這種格式程序簡(jiǎn)單、可讀性強(qiáng)，易于檢查等優(yōu)點(diǎn)。,.,27,一般的程序段格式：,.,28,常用數(shù)控指令代碼,順序號(hào)字N順序號(hào)稱程序段序號(hào)。順序號(hào)位于程序段之首，由順序號(hào)字N和后續(xù)數(shù)字組成。順序號(hào)字N是地址符，后續(xù)數(shù)字一般為14位的正整數(shù)。一般使用方法：編程時(shí)將第一程序段冠以N10,以后以間隔10遞增的方法設(shè)置順序號(hào)，這樣，在調(diào)試程序時(shí)，如果需要在N10和N20之間插入程序段時(shí)，就可以使用N11、N12等。,.,29,準(zhǔn)備功能字G準(zhǔn)備功能字G代碼，用來(lái)規(guī)定刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡（即指令插補(bǔ)功能）、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)偏置、固定循環(huán)等多種加工操作。我國(guó)機(jī)械工業(yè)部根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制定了JB3208-83標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定G代碼由字母G及其后面的二位數(shù)字組成，從G00到G99共有100種代碼。G04暫停延時(shí)G08加速G09減速G54零點(diǎn)偏置G92坐標(biāo)系設(shè)定輔助功能字M輔助功能字是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動(dòng)、停止、冷卻液的開(kāi)關(guān)，工件或刀具的夾緊和松開(kāi)，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符M和其后的兩位數(shù)字組成。M13主軸順時(shí)針，冷卻液開(kāi)M14主軸逆時(shí)針，冷卻液開(kāi),.,30,主軸功能字S該功能字用來(lái)指定主軸速度，單位為r/min，它以地址符“S”為首，后跟一串?dāng)?shù)字。刀具功能字T當(dāng)系統(tǒng)具有換刀功能時(shí)，刀具功能字用以選擇替換的刀具。它以地址符“T”為首，其后一般跟二位數(shù)字，代表刀具的編號(hào)。進(jìn)給功能字F功能字用來(lái)指定刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的速度。其單位一般為mm/min。當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)，如車螺紋、攻絲等，使用的單位為mm/r。進(jìn)給功能字以地址符“F”為首，其后跟一串?dāng)?shù)字代碼。,.,31,坐標(biāo)功能字坐標(biāo)功能字（又稱尺寸字）用來(lái)設(shè)定機(jī)床各坐標(biāo)的位移量。它一般使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E等地址符為首，在地址符后緊跟“”（正）或“”（負(fù)）及一串?dāng)?shù)字，該數(shù)字一般以系統(tǒng)脈沖當(dāng)量（指數(shù)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的最小位移量，即數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)量，一般為0.00010.01mm）為單位，不使用小數(shù)點(diǎn)。,.,32,與坐標(biāo)系有關(guān)的指令G90/G91、G92、G53G59、G17G19G90/G91指令：G90指令表示程序中的編程尺寸是在某個(gè)坐標(biāo)系下按其絕對(duì)坐標(biāo)給定的。G91指令表示程序中編程尺寸是相對(duì)于本段的起點(diǎn)，即編程尺寸是本程序段各軸的移動(dòng)增量，故G91又稱增量坐標(biāo)指令。注意：這兩個(gè)指令是同組續(xù)效指令，也就是說(shuō)在同一程序段中只允許用其中之一，而不能同時(shí)使用。在缺省的情況下（即無(wú)G90又無(wú)G91）默認(rèn)為G90狀態(tài)。,.,33,G92指令坐標(biāo)系設(shè)定的預(yù)置寄存指令，它只有在采用絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)才有意義。編程格式：G92Xa_Y_bZ_c_a、b、c為當(dāng)前刀位點(diǎn)在所設(shè)定工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,.,34,G53,G54G59：坐標(biāo)系選擇指令G53選擇機(jī)床坐標(biāo)系；G54G59選擇工件坐標(biāo)系1工件坐標(biāo)系6。在使用該指令后，其后的編程尺寸都是相對(duì)于相應(yīng)坐標(biāo)系的。這類指令是續(xù)效指令，缺省值是G53。注意：這類指令只在絕對(duì)坐標(biāo)下有意義（G90），在G91下無(wú)效。,.,35,G17,G18,G19指令坐標(biāo)平面指定指令。G17，G18，G19分別表示規(guī)定的操作在XY、ZX、YZ坐標(biāo)平面內(nèi)。程序段中的尺寸指令必須按平面指令的規(guī)定書寫。若數(shù)控系統(tǒng)只有一個(gè)平面的加工能力，可不必書寫。這類指令為續(xù)效指令，缺省值為G17。,.,36,與控制方式有關(guān)的指令G00指令快速點(diǎn)定位指令編程格式：G00X_Y_Z_*功能：指令刀具從當(dāng)前點(diǎn)，以數(shù)控系統(tǒng)預(yù)先調(diào)定的快進(jìn)速度，快速移動(dòng)到程序段所指令的下一個(gè)定位點(diǎn)。注意：G00的運(yùn)動(dòng)軌跡不一定是直線，若不注意則容易干涉。,.,37,G01指令直線插補(bǔ)指令編程格式：G01X_a_Y_b_Z_c_F_f_功能：指令多坐標(biāo)（2、3坐標(biāo)）以聯(lián)動(dòng)的方式，按程序段中規(guī)定的合成進(jìn)給速度f(wàn)，使刀具相對(duì)于工件按直線方式，由當(dāng)前位置移動(dòng)到程序段中規(guī)定的位置（a、b、c）。當(dāng)前位置是直線的起點(diǎn)，為已知點(diǎn)，而程序段中指定的坐標(biāo)值即為終點(diǎn)坐標(biāo)。,.,38,G02,G03指令圓弧插補(bǔ)指令G02：順時(shí)針圓弧插補(bǔ)。G03：逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。順、逆方向判別規(guī)則：沿垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸的負(fù)方向觀察（迎著第三軸看），來(lái)判別圓弧的順、逆時(shí)針?lè)较颉?.,39,編程格式：XY平面：G17X_a_Y_b_()F_f_XZ平面：G18X_a_Z_c_()F_f_YZ平面：G19Y_b_Z_c_()F_f_,.,40,圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)，由a、b、c后的數(shù)值指定。圓心的位置通常有以下幾種方法：由圓心指向起點(diǎn)的向量在X,Y,Z軸上的分量（圓心相對(duì)于起點(diǎn)的增量）用I,J,K表示。,由起點(diǎn)指向圓心的向量在X、Y、Z軸上的分量用I、J、K表示,.,41,R表示法：用半徑R帶有符號(hào)的數(shù)值來(lái)表示：AB180：R0R100；BA180：R0R-100,說(shuō)明：1.具體采用哪種方法，視具體的數(shù)控系統(tǒng)而定。2.G00,G01,G02,G03是同組續(xù)效指令，缺省值G01。3.本段終點(diǎn)若與上一段終點(diǎn)位置相同，即起點(diǎn)與終點(diǎn)最終沒(méi)有相對(duì)位移，則可省略不寫。,.,42,與刀具補(bǔ)償有關(guān)的指令G40G41G42指令刀具半補(bǔ)償指令編程格式：,.,43,其中：G41：左刀補(bǔ)，即沿加工方向看刀具在左邊G42：右刀補(bǔ)，即沿加工方向看刀具在右邊G40：取消刀補(bǔ)D：偏置值寄存器選用指令。xx：刀具補(bǔ)償偏置值寄存器號(hào)說(shuō)明：1）刀補(bǔ)建立：2）刀補(bǔ)取消：3)拐角過(guò)渡：當(dāng)拐角是銳角時(shí)，為減少刀具的空行程，往往要插入一段。,.,44,其它指令G04暫停指令功能：可使刀具作短時(shí)的無(wú)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)編程格式：G04X_或G04P_其中：X（或P）其后的數(shù)值表示暫停的時(shí)間，單位為s（或ms）;也有的表示的是刀具、工件轉(zhuǎn)數(shù)。用途：用車削環(huán)槽、锪平面、鉆孔等光整加工；用作時(shí)間匹配，對(duì)于那些動(dòng)作較長(zhǎng)的外部，或者為了使某一操作有足夠的時(shí)間可靠的完成，可在程序中插入該指令。,.,45,G80、G81G89固定循環(huán)指令在用NC機(jī)床上加工零件，一些典型加工工序，如鉆孔、攻絲、深孔鉆削、切螺紋等，所完成的動(dòng)作循環(huán)十分典型，將這些動(dòng)作預(yù)先編好程序并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并用相應(yīng)的G代碼來(lái)指令。固定循環(huán)中的G代碼所指令的動(dòng)作程序，要比一般G代碼所指令的動(dòng)作要多得多，因此使用固定循環(huán)功能，可以大大簡(jiǎn)化程序編制。,.,46,輔助功能指令M指令,M代碼主要用于CNC機(jī)床開(kāi)、關(guān)量的控制。如主軸的正、反轉(zhuǎn)，冷卻液的開(kāi)、停，工件的夾緊、松開(kāi)，程序結(jié)束等。M指令常因生產(chǎn)廠家及機(jī)床結(jié)構(gòu)和規(guī)格不同而不同，現(xiàn)將常用輔助功能指令介紹如下：M00程序暫停。用以停止主軸旋轉(zhuǎn)、進(jìn)給和冷卻液。以便執(zhí)行某一手動(dòng)操作，如手動(dòng)變速、換刀、測(cè)量工件。此后，須重新啟動(dòng)才能繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。,.,47,M01計(jì)劃停止。如果操作者在執(zhí)行某個(gè)程序段之后準(zhǔn)備停機(jī)。便可預(yù)先接通計(jì)劃停止開(kāi)關(guān)。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行到M01時(shí)，就進(jìn)入程序停止?fàn)顟B(tài)。此后，須重新起動(dòng)，才能執(zhí)行以下程序。但如果不接通計(jì)劃停止開(kāi)關(guān)，則M01指令不起作用。M02程序結(jié)束。該指令編在最后一條程序句中。用以表示程序結(jié)束，數(shù)控系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)。M03、M04、M05分別命令主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。,.,48,M06換刀指令。常用于加工中心機(jī)床刀庫(kù)換刀前的準(zhǔn)備動(dòng)作。M07冷卻液開(kāi)。M09冷卻液停。M10、M11夾緊和松開(kāi)指令。分別用于機(jī)床的滑座、工件、夾具的夾緊和松開(kāi)。M19主軸定向停止。使主軸停止在預(yù)定的位置上。M30程序結(jié)束并返回到程序的第一條語(yǔ)句，準(zhǔn)備下一個(gè)零件的加工。,.,49,基本坐標(biāo)系：直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系（X、Y、Z）。坐標(biāo)軸相互關(guān)系：由右手定則決定?；剞D(zhuǎn)座標(biāo)：繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C表示，坐標(biāo)軸正向可由右手螺旋法則而定。,.,50,機(jī)床坐標(biāo)的確定方法1Z坐標(biāo)的確定凡與主軸平行的軸定為Z軸，多主軸的機(jī)床選一個(gè)垂直于工件裝夾面的主軸作為主要主軸，從而確定Z軸。刨床沒(méi)有主軸，則Z軸垂直于工件裝夾面。2X坐標(biāo)的確定工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床如車床、磨床，徑向是X軸移動(dòng)的方向，離開(kāi)工件的方向?yàn)檎?。刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床如銑床、鏜床，X軸一般平行于裝夾平面。3Y坐標(biāo)的確定當(dāng)Z與X軸確定后，Y軸及其方向可用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)確定。,.,51,.,52,7.1.5可編程邏輯控制器PLC1.PLC基本概念和特點(diǎn)可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC。特點(diǎn)：可靠性高、編程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)載能力強(qiáng)。,.,53,2.PLC的組成（后圖）1）整體式PLC組成圖7.1-19P3922）模塊式PLC組成圖7.1-20P3933.PLC類型P3934.PLC各部分的作用P394（1）CPU（2）存儲(chǔ)器（3）IO單元（4）IO擴(kuò)展口（5）通信接口（6）智能單元（7）電源（8）編輯工具（9）其它設(shè)備,.,54,PLC的結(jié)構(gòu),.,55,整體式PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,.,56,5.PLC基本工作過(guò)程與工作原理一、可編程控制器的工作方式可編程控制器采用的是周期性循環(huán)掃描的工作方式?？删幊炭刂破鲗?shí)際上是一種存儲(chǔ)程序控制器。用戶首先要根據(jù)某一具體的要求編制好程序；然后輸入到可編程控制器的用戶程序存儲(chǔ)器中。用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順序排列?？删幊炭刂破鬟\(yùn)行工作時(shí)CPU對(duì)用戶程序作周期性循環(huán)掃描，在無(wú)跳轉(zhuǎn)指令的情況下，CPU從第一條指令開(kāi)始順序逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束，然后又返回第一條指令，開(kāi)始新的一輪掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采集和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。,.,57,PLC就是這樣周而復(fù)始的重復(fù)上述的掃描循環(huán)，PLC循環(huán)掃描過(guò)程如圖所示。,PLC循環(huán)掃描過(guò)程示意圖,.,58,二、可編程序控制器的工作過(guò)程PLC的工作過(guò)程分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。PLC的工作過(guò)程是按這樣三個(gè)階段進(jìn)行周期性循環(huán)掃描，如圖所示。,圖PLC的工作過(guò)程,.,59,輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先按順序采樣所有的輸入端子，并將輸入點(diǎn)的狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器，即輸入刷新，隨即關(guān)閉輸入端口。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入狀態(tài)有變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段被讀入。程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段PLC對(duì)用戶程序順序掃描，在掃描每一條指令時(shí)，所需的輸入狀態(tài)（條件）可從輸入映象寄存器中讀出，從元件映象寄存器讀出當(dāng)前的輸出狀態(tài)然后按程序進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映象寄存器中。所以對(duì)每一個(gè)元件（PLC內(nèi)部的輸出軟繼電器）來(lái)說(shuō)，元件映象寄存器的內(nèi)容會(huì)隨著程序的執(zhí)行過(guò)程而變化。,.,60,輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，元件映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開(kāi)），在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器并通過(guò)一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，這才是PLC的實(shí)際輸出。經(jīng)過(guò)三個(gè)階段，完成一個(gè)掃描周期。對(duì)一般小型PLC，I/O點(diǎn)數(shù)少，采用的就是這種集中采樣、集中輸出的掃描工作方式。由于這種方式在每一個(gè)掃描周期中，只對(duì)輸入狀態(tài)采樣一次，對(duì)輸出刷新一次，在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即存在著輸入/輸出的滯后現(xiàn)象。但這樣從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)的可靠性增強(qiáng)。一般PLC的響應(yīng)延遲只有幾毫秒、幾十毫秒，這對(duì)一般的工業(yè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是無(wú)關(guān)緊要的。,.,61,三、PLC對(duì)輸入輸出的處理規(guī)則根據(jù)上述PLC的工作過(guò)程的特點(diǎn)，可總結(jié)出PLC對(duì)輸入輸出的處理規(guī)則。如圖所示。,輸入輸出的處理規(guī)則,.,62,1）輸入映象寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上一個(gè)刷新期間的狀態(tài)。2）輸出元件映象寄存器的內(nèi)容由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。3）輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)工作周期輸出刷新階段的輸出映象寄存器的數(shù)據(jù)來(lái)確定。4）輸出端子板上各輸出端的ON/OFF狀態(tài)，由輸出鎖存器的內(nèi)容來(lái)確定。5）程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)，由輸入映象寄存器和輸出映象寄存器讀出。,.,63,6.PLC主要性能指標(biāo)（P395）（1）存儲(chǔ)容量（2）IO點(diǎn)數(shù)（3）掃描速度（4）指令功能（5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量（6）特殊功能模塊7.PLC的順序邏輯表示（P395）布爾代數(shù)，或、與、非,.,64,6.PLC主要性能指標(biāo)（P395）（1）存儲(chǔ)容量（2）IO點(diǎn)數(shù)（3）掃描速度（4）指令功能（5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量（6）特殊功能模塊7.PLC的順序邏輯表示（P395）1）布爾代數(shù)，或、與、非2）梯形邏輯圖,.,65,PLC提供的編程語(yǔ)言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、順序功能流程圖和功能塊圖。梯形圖（LAD）編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。下圖a）是一個(gè)典型的梯形圖。左右兩條垂直的線稱作母線。母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。,圖5-12梯形圖a）梯形圖b）指令表,.,66,在梯形圖中，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開(kāi)關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機(jī)接觸器、中間繼電器等。常用元件基本符號(hào)圖7.1-23梯形圖邏輯函數(shù)表示圖7.1-24梯形邏輯圖舉例圖7.1-25,.,67,8.PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用1）數(shù)控機(jī)床PLC的類型（1）內(nèi)裝型圖7.1-27（2）獨(dú)立型圖7.1-282）數(shù)控機(jī)床中PLC的功能（1）M、S、T功能（2）開(kāi)關(guān)信號(hào)控制（3）輸出信號(hào)控制（4）伺服控制（5）報(bào)警處理,.,68,9.PLC的編程應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)的一般步驟表7.1-10（P379）電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)控制編程舉例,.,69,電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制思路電動(dòng)機(jī)的額定電流較大，PLC不能用直接控制主電路，需要主電路。找出所有