X62W型萬能銑床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造論文39855.

1、 武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱：X62W型萬能銑床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造摘要銑床可以用來加工平面、斜面、溝槽，裝上分度頭可以銑切直齒齒輪和螺旋面，裝上圓工作臺還可以洗切凸輪好人弧形槽。所以銑床在金屬切削機(jī)床中占有很大的比重，使用僅此于車床。PLC可編程序控制器是一種專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子設(shè)備。 采用可編程序控制器對X62W銑床傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，簡單介紹了X62W的用途，結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式，詳細(xì)闡述了改造設(shè)計(jì)方案。根據(jù)X62W銑床繼電器控制電路的組成，確定PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，并進(jìn)行PLC型號選擇，依據(jù)其繼電器控制電路的工作原理，給出了X62W型萬能銑床PLC

2、控制改造的設(shè)計(jì)梯形圖，提高了X62W臥式銑床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和干擾能力，并借助組態(tài)軟件MCGS實(shí)現(xiàn)了X62W的遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作。關(guān)鍵詞X62W萬能銑床；PLC；電氣控制系統(tǒng)；X62W萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型外表的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。將X62W萬能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修的工作量。目 錄緒論1第一章 X62W萬能銑床電氣控制2銑床簡介21.2 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)

3、及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)21.3 X62W萬能銑床電氣控制線路分析3第二章 可編程控制器概述92.1 PLC根底知識92.2 PLC的根本組成122.3 PLC的工作原理172.4 PLC的特點(diǎn)20第三章 X62W萬能銑床電氣控制線路的PLC改造243.1 X62W銑床PLC控制系統(tǒng)的分析243.2 PLC的選型及校驗(yàn)243.3 PLC的I/O端口的分配253.4 PLC程序設(shè)計(jì)26第四章 X62W萬能銑床PLC改造后的運(yùn)行調(diào)試29第五章 PLC控制與電氣控制的區(qū)別30致謝31參考文獻(xiàn)32緒論自20世紀(jì)60年代美國推出可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller, PLC取代傳

4、統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速開展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也在不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開展和用戶需要的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的根底上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用，電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域也得到越來越廣泛的應(yīng)用，掌握電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)對提高我國工業(yè)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率具有重要的意義。銑床是以各類電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置與系統(tǒng)的對象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的技術(shù)裝置。電氣系統(tǒng)是其中的主干局部，在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中的許多部門得到廣泛

5、應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的開展，可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn)中一直起著不可替代的作用。自動(dòng)銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，銑床控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。在我國7080年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制，也有相當(dāng)一局部輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此，繼電器本身固有的缺陷，給銑床的平安和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了不利影響，用PLC對銑床的繼電器

6、式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢所趨。第一章 X62W萬能銑床電氣控制銑削是一種高效率的加工方式，銑刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，工作臺的上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)都是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其他的運(yùn)動(dòng)，如工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)那么是輔助運(yùn)動(dòng)。銑床的種類很多，按照結(jié)構(gòu)型式和加工性能的不同，可分為立式銑床、臥式銑床、仿形銑床、龍門銑床和專用銑床等。萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以用圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀及端面銑刀等工具對各種零件進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型外表的加工，還可以加裝萬能銑頭和圓工作臺來擴(kuò)大加工范圍。目前，萬能銑床常用的有兩種，一種是臥式萬能銑床，銑頭水平放置，型號為X62W；另一種是立式萬能銑床，銑頭垂直放置，型號

7、為X52K。這兩種銑床結(jié)構(gòu)大體相似，差異在于銑頭的放置方向上，而工作臺進(jìn)給方式，主軸變速等都一樣，電氣控制線路經(jīng)過系列化以后，也是一樣的，只不過容量不同。型號意義1.2 X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)X62W萬能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成型外表的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。將X62W萬能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修的工作量。.1.X62W萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)X62W型萬能銑床的外形結(jié)構(gòu)

8、如下圖，它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺、底座等幾局部組成。在床身的前面有垂直導(dǎo)軌，升降臺可沿著它上下移動(dòng)。在升降臺上面的水平導(dǎo)軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動(dòng)前后移動(dòng)的溜板。溜板上部有可轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)盤，工作臺就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導(dǎo)軌上作垂直于主軸軸線方向移動(dòng)左右移動(dòng)。工作臺上有T形槽用來固定工件。這樣，安裝在工作臺上的工件就可以在三個(gè)坐標(biāo)上的六個(gè)方向調(diào)整位置或進(jìn)給。.2.X62W銑床運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)1、主運(yùn)動(dòng)：主軸帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。銑削加工有順銑和逆銑兩種加工方式，所以要求主軸電動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，用組合開關(guān)來控制主軸電動(dòng)機(jī) 的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。銑削加工是一種不連續(xù)的切削加

9、工方式，為減小振動(dòng)，主軸上裝有慣性輪，但這樣會(huì)造成主軸停車?yán)щy， 為此主軸電動(dòng)機(jī)采用電磁離合器制動(dòng)以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。銑削加工過程中需要主軸調(diào)速，采用改變變速箱的 齒輪傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)，主軸電動(dòng)機(jī)不需要調(diào)速。2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：加工中工作臺的上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)及圓工作臺的運(yùn)動(dòng)。銑床的工作臺要求有前后、左右和上下六個(gè)方向上的 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，所以要求進(jìn)給電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)。 為擴(kuò)大加工能力，在工作臺上可加裝圓形工作臺，圓形工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。 為保證機(jī)床和刀具的平安，在銑削加工時(shí)，任何時(shí)刻工件 都只能有一個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因此采用機(jī)械操作手柄和行程 開關(guān)相配合的方式實(shí)現(xiàn)六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的

10、聯(lián)鎖。為防止刀具和機(jī)床的損壞，要求只有主軸旋轉(zhuǎn)后，才允許 有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；同時(shí)為了減小加工件的外表粗糙度，要求進(jìn)給停 止后，主軸才能停止或同時(shí)停止。進(jìn)給變速采用機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)不需要調(diào)速。3、輔助運(yùn)動(dòng)：工作臺在各個(gè)方向的快速移動(dòng)及主軸和進(jìn)給的變速?zèng)_動(dòng)。工作臺的快速運(yùn)動(dòng)是指工作臺在前后、左右和上下 六個(gè)方向之一上的快速移動(dòng)。它是通過快速移動(dòng)電磁離 合器的吸合，改變機(jī)械傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)的。為保證變速后齒輪能良好嚙合，主軸和進(jìn)給變速 后，都要求電動(dòng)機(jī)做瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)，即變速?zèng)_動(dòng)。 X62W萬能銑床電氣控制線路分析X62W萬能銑床的電氣控制線路。分為主電路，控制電路和照明電路三局部。 1主軸電動(dòng)機(jī)M1

11、的控制。主電路中共有三臺電動(dòng)機(jī)，M1是主電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工；M2是工作臺進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)升降臺及工作臺進(jìn)給；M3是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，供給冷卻液。每臺電動(dòng)機(jī)均有熱繼電器作過載保護(hù)。M1由交流接觸器KM1控制，為操作方便，在機(jī)房的不同位置各安裝了一套啟動(dòng)和停止按鈕；SB2和SB6裝在床身上，SB1和SB5裝在升降臺上。對M1的控制包括有主軸的啟動(dòng)、停止制動(dòng)、換刀制動(dòng)和變速?zèng)_動(dòng)。啟動(dòng)：在啟動(dòng)前先按照順銑或逆銑的工藝要求，用組合開關(guān)SA3預(yù)先確定M1的轉(zhuǎn)向。按下SB1或SBKM1線圈通電M1啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)KM1動(dòng)合輔助觸點(diǎn)713閉合為KM3、KM4線圈支路接通做好準(zhǔn)備。SA3的功能如下表

12、所示。主軸轉(zhuǎn)換開關(guān)位置表觸點(diǎn)位置正轉(zhuǎn)停止反轉(zhuǎn)SA3-1-+SA3-2+-SA3-3+-SA3-4-+停車與制動(dòng)：按下SB5或SB6SB5或SB6動(dòng)合觸點(diǎn)斷開35或13KM1線圈斷電，M1停車SB5或SB6動(dòng)合觸點(diǎn)閉合105107制動(dòng)電磁離合器YC1線圈通電M1制動(dòng)。制動(dòng)電磁離合器YC1裝在主軸傳動(dòng)系統(tǒng)與M1轉(zhuǎn)軸相連的 第1根傳動(dòng)軸上，當(dāng)YC1通電吸合時(shí)，將摩擦片壓緊，對M1進(jìn)行制動(dòng)。停轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)按住SB5或SB6直至主軸停轉(zhuǎn)才能松開，一般主軸的制動(dòng)時(shí)間不超過0.5s。主軸的變速?zèng)_動(dòng)：主軸的變速?zèng)_動(dòng)是通過改變齒輪的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)的。在需要變速是，將變速手柄拉出，轉(zhuǎn)動(dòng)變速盤至所需的轉(zhuǎn)速，然后將變速手柄復(fù)

13、位。在手柄復(fù)位的過程中，在瞬間壓動(dòng)了行程開關(guān)SQ1，手柄復(fù)位后，SQ1也隨之復(fù)位。在SQ1動(dòng)作的瞬間，SQ1的動(dòng)合觸點(diǎn)57 先斷開其他支路，然后動(dòng)合觸點(diǎn)19閉合，點(diǎn)動(dòng)控制KM1，使M1產(chǎn)生瞬間的沖動(dòng)，利用齒輪的嚙合；如果點(diǎn)動(dòng)一次齒輪還不能嚙合，可重復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作。主軸換刀控制：在上刀或換刀時(shí)，主軸應(yīng)處于制動(dòng)狀態(tài)，以防止發(fā)生事故。只要將換刀制動(dòng)開關(guān)SA1拔至“接通位置，其動(dòng)斷觸點(diǎn)SA1-246斷開控制電路，保證在換刀時(shí)機(jī)床沒有任何動(dòng)作；其動(dòng)合觸點(diǎn)SA1-1105107接通YC1，使主軸處于制動(dòng)狀態(tài)。換刀結(jié)束后，要記住將SA1扳回“斷開位置。2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制。工作臺的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分常速工作進(jìn)給和快速進(jìn)給

14、，常速進(jìn)給必須在M1啟動(dòng)運(yùn)行后才能進(jìn)行，而快速進(jìn)給屬于輔助運(yùn)動(dòng)，可以在M1不啟動(dòng)的情況下進(jìn)行。工作臺在6個(gè)方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由機(jī)械操作手柄帶動(dòng)相關(guān)的行程開關(guān)SQ3SQ6,通過控制接觸器KM3、KM4來控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。行程開關(guān)SQ5和SQ6分別控制工作臺的向右和向左運(yùn)動(dòng)，SQ3和SQ4那么分別控制工作臺的向前、向下和向后、向上運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給拖動(dòng)系統(tǒng)使用的兩個(gè)電磁離合器YC2和YC3都安裝在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中的第4根傳動(dòng)軸上。當(dāng)YC2吸合而YC3斷開時(shí)，為常速進(jìn)給；當(dāng)YC3吸合而YC2斷開時(shí)，為快速進(jìn)給。工作臺的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工作臺的縱向左右進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由“工作臺縱向操縱手柄來控制的。手柄有3個(gè)

15、位置：向左、向右、零位停止。其控制關(guān)系如下表所示。工作臺縱向進(jìn)給開關(guān)位置觸點(diǎn)位置左停右SQ5-1-+SQ5-2+-SQ6-1+-SQ6-2-+將縱向進(jìn)給操作手柄扳向右邊行程開關(guān)SQ5動(dòng)作其動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ5-2(2729)先斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)SQ5-12123后閉合KM3線圈通過13151719212325路徑通電M2正轉(zhuǎn)工作臺向右運(yùn)動(dòng)。假設(shè)將操作手柄扳向左邊，那么SQ6動(dòng)作KM4線圈通電M2反轉(zhuǎn)工作臺向左運(yùn)動(dòng)。SA2為圓工作臺控制開關(guān)，此時(shí)應(yīng)處于“斷開位置，3組觸點(diǎn)狀態(tài)為SA2-1、SA2-3接通，SA2-2斷開。工作臺的垂直與向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工作臺垂直與橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一個(gè)十字形手柄有上、下、前、后和中

16、間5個(gè)位置，其對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如下表所示。將手柄扳至向下或向上位置時(shí)，分別壓動(dòng)行程開關(guān)SQ3或SQ4，控制M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使工作臺分別向下和向上運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)手柄扳至向前或向后位置時(shí)，雖然同樣是壓動(dòng)行程開關(guān)SQ3和SQ4，但此時(shí)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使工作臺分別向前和向后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手柄在中間位置時(shí)，SQ3和SQ4均不動(dòng)作。下面就是以向上運(yùn)動(dòng)的操作為例分析電路的工作情況，其余的可自行分析。工作臺橫向與垂直操縱手柄功能手柄位置工作臺運(yùn)動(dòng)方向離合器接通的絲桿行程開關(guān)動(dòng)作接觸器動(dòng)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)向上向上進(jìn)給或快速向上垂直絲桿SQ4KM4M2反轉(zhuǎn)向下向下進(jìn)給或快速向下垂直 絲桿SQ3KM3M2正轉(zhuǎn)向前向前進(jìn)

17、給或快速向前橫向絲桿SQ3KM3M2正轉(zhuǎn)向后向后進(jìn)給或快速向后橫向絲桿SQ4KM4M2反轉(zhuǎn)中間升降或橫向停止橫向絲桿-停止將十字形手柄扳至“向上位置，SQ4的動(dòng)作斷觸點(diǎn)SQ4-1先斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)SQ4-1后閉合KM4線圈經(jīng)13272919213133路徑通電M2反轉(zhuǎn)工作臺向上運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)：與主軸變速時(shí)一樣，進(jìn)給變速時(shí)也需要使M2瞬間點(diǎn)動(dòng)一下，使齒輪易于嚙合。進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)由行程開關(guān)SQ2控制，在操縱進(jìn)給變速手柄和變速盤時(shí)，瞬間壓動(dòng)了行程開關(guān)SQ2，在SQ2通電的瞬間，其動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2-1(1315)先斷開而動(dòng)合觸點(diǎn)SQ2-21523后閉合，使KM3線圈經(jīng)1327291917152325路徑

18、通電，M2正向點(diǎn)動(dòng)。由KM3的通電路徑可見：只有在進(jìn)給操作手柄均處于零位即SQ3SQ6均不動(dòng)作時(shí)，才能進(jìn)行進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)。工作臺快速進(jìn)給的操作：要使工作臺在6個(gè)方向快速進(jìn)給，在按常速進(jìn)給的操作方法操作進(jìn)給控制手柄的同時(shí)，還要按下快速進(jìn)給按鈕開關(guān)SB3或SB4兩地控制，使KM2線圈通電，其動(dòng)斷觸點(diǎn)105109切斷YC2線圈支路，動(dòng)合觸點(diǎn)105111接通YC3線圈支路，使機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給，由于與KM1的動(dòng)合觸點(diǎn)713并聯(lián)了KM2的一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)，所以在M1不啟動(dòng)的情況下也可以進(jìn)行快速進(jìn)給。3圓工作臺的控制。在需要加工弧形槽、弧形面和螺旋槽時(shí)，可以在工作臺上加工裝圓工作臺。圓工作臺的

19、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也是由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)的。在使用圓工作臺時(shí)，將控制開關(guān)SA2扳至“接通的位置，此時(shí)SA22接通而SA21、SA23斷開。在主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)的同時(shí)，KM3線圈1315171929272325的路徑通電，使M2正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓工作臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圓工作臺只需要單向旋轉(zhuǎn)。由KM3線圈的通電路徑可見，只要扳開工作臺進(jìn)給操作的任何一個(gè)手柄，SQ3SQ6其中一個(gè)行程開關(guān)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，都會(huì)切斷KM3線圈支路，使圓工作臺停止運(yùn)動(dòng)，這就實(shí)現(xiàn)了工作臺進(jìn)給和圓工作臺運(yùn)動(dòng)的聯(lián)鎖關(guān)系。圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1情況說明如下表所示。觸點(diǎn) 位置圓工作臺接通斷開SA2-1-+SA2-2+-SA2-3-+1.3.3.照明電路照

20、明燈EL由照明變壓器T1提供24V的工作電壓，SA4為燈開關(guān)，F(xiàn)U5提供短路保護(hù)。第二章 可編程控制器概述2.1 PLC根底知識.可編程控制器的產(chǎn)生和定義在市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，人們要求產(chǎn)品品種齊全且優(yōu)質(zhì)價(jià)廉。為適應(yīng)市場的需要，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷更新?lián)Q代，從而要求產(chǎn)品的生產(chǎn)線及附屬的控制系統(tǒng)不斷地修改及更換。在20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)線的控制主要采用繼電器控制。修改一條生產(chǎn)線，要更換許多硬件設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的接線，即浪費(fèi)了許多硬件，又大大拖延了施工周期，增加了產(chǎn)品的本錢。于是人們開始尋找一種新型的通用控制設(shè)備，1968年美國通用公司GM液壓部，提出了以下10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：1編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)

21、試程序;2維護(hù)方便，各部件最好采用插件方式；3可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；4設(shè)備體積小于繼電器控制柜；5數(shù)據(jù)可以直接送給管理計(jì)算機(jī)；6本錢可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭；7輸入電壓是115V交流電；8輸出電壓也是115V交流電，輸出電流達(dá)2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；9系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需做小的變動(dòng)；10用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到4KB。美國數(shù)字設(shè)備公司DEC中標(biāo)，于1969年研制成功了一臺符合要求的控制器，稱為可編程控制器，在通用汽車公司GM的汽車裝配生產(chǎn)線上試驗(yàn)并獲得成功。美國電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA經(jīng)過調(diào)查，于1980年把這種控制正式命名為可編程控制器Programmable Controller，

22、英文縮寫為PC。為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(Personal Computer)相區(qū)別，就在PC中間參加LLogical而寫成PLC。國際電工委員會(huì)(IEC)于1982年公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)菜草案第一稿，1987年2月公布了第三稿，對可編程控制定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械動(dòng)作過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原那么設(shè)計(jì)。可編程控制器的出現(xiàn)，立即引起了各國的注

23、意。日本于1971年引進(jìn)可編程控制器技術(shù)，德國于1973年引進(jìn)可編程控制器技術(shù)，中國于1973年開始研制可編程控制器，1977年應(yīng)用到生產(chǎn)線上。自20世紀(jì)60年代以來開展極為迅速、應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)代控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)器人、并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。如果說初期開展起來的主要是以它的高速可靠性、靈活性和小型化來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸控制的，那么當(dāng)今的那么吸取了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果，得到了更新的開展。從單機(jī)自動(dòng)化到整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化，甚至到整個(gè)工廠的生產(chǎn)自動(dòng)化，從柔性制造系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人到大型分散控制系統(tǒng)，均承當(dāng)著重要角色。.可編程控制器的分類及編程語言可編

24、程控制器已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最常見、最重要的控制裝置，它代表著一個(gè)國家的工業(yè)水平。世界上生產(chǎn)可編程控制器的廠家非常多，其中著名的廠家有美國A.B公司，日本的三菱公司，德國的西門子公司等?？删幊炭刂破魍ǔＲ暂斎?輸出點(diǎn)I /O總數(shù)的多少進(jìn)行分類。I/ O點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下為小型機(jī)；I/ O點(diǎn)數(shù)在129512點(diǎn)為中型機(jī)；I/ o點(diǎn)數(shù)在513點(diǎn)以上為大型機(jī)?？删幊炭刂破鞯腎/O點(diǎn)數(shù)越多，其存儲(chǔ)容量也越大。PLC按結(jié)構(gòu)形式分類可分為整體式和模塊式兩種。整體式又稱為單元式或箱體式。整體式PLC將電源、CPU、I /O部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低，一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊化

25、結(jié)構(gòu)是將PLC各局部分成假設(shè)干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/ O模塊、電源模塊和各種功能模塊。有的PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。它除根本單元和擴(kuò)展單元外，還有擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊，其配置更加靈活。2PLC編程語言可編程控制器的編程語言常用的有梯形圖、指令表和狀態(tài)流程圖。由于梯形圖比擬直觀，容易掌握，因而很受普通技術(shù)人員的歡送?？删幊炭刂破鞯某Ｓ镁幊坦ぞ哂校?1)手持式編程器，一般供現(xiàn)場調(diào)試及修改使用。(2)個(gè)人電腦，利用專用的編程軟件進(jìn)行編程。.可編程控制器的應(yīng)用和開展可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石化、機(jī)械制造、汽車裝置、電力、輕紡等各行各業(yè)，目前PLC主要有

26、以下幾個(gè)方面應(yīng)用。(1)用于開關(guān)邏輯控制。這是PLC最根本的應(yīng)用?？捎肞LC取代傳統(tǒng)繼電器接觸器控制，如普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床電氣PLC控制，也可取代順序控制，如高爐上料、電梯控制、貨物存取、運(yùn)輸、檢測等?？傊琍LC可用于單機(jī)、多機(jī)群控以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制。(2)閉環(huán)過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I /O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬Analog量和數(shù)字Digital量之間的轉(zhuǎn)換，一般稱為AD轉(zhuǎn)換和D A轉(zhuǎn)換，這一閉環(huán)控制功能可以用PID子程序或?qū)Ｓ玫腜ID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成形機(jī)、加熱爐、熱處理爐和鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶

27、金、電力及建材等行業(yè)。(3)數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表以及位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的參數(shù)值進(jìn)行比擬，也可以用通信功能傳送到其他智能裝置，或者將其打印制表。(4)通信聯(lián)網(wǎng)。PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/ O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其他智能設(shè)備如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制的分布控制系統(tǒng)。自從美國研制出第一臺PLC以后，日本、德國、法國等工業(yè)興旺國家相繼研制出各自的PLC。20世紀(jì)70年代中期在PLC中引入了微機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)，使PL

28、C的功能不斷增強(qiáng)，質(zhì)量不斷提高，應(yīng)用日益廣泛。1971年日本從美國引進(jìn)PLC技術(shù)，很快就研制出日本第一臺DSC8型PLC。1984年日本就有30多個(gè)PLC生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品到達(dá)60多種以上。西歐在1973年研制出第一臺PLC，并且開展很快，年銷售增長20%以上。目前，世界上眾多的PLC制造廠家中，比擬著名的幾個(gè)大公司有美國AB公司、歌德公司、德州儀器公司、通用電氣公司，德國的西門子公司，日本的三菱、東芝、富士和立石公司等，它們的產(chǎn)品控制著世界上大局部的PLC市場。PLC技術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化3大技術(shù)PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析支柱之一。我國研制與應(yīng)用PLC起步較晚，1973年開始研制，1

29、977年開始應(yīng)用，20世紀(jì)80年代初期以前開展較慢，20世紀(jì)80年代隨著成套設(shè)備或?qū)Ｓ迷O(shè)備引進(jìn)了不少PLC，如寶鋼一期工程整個(gè)生產(chǎn)線上就是使用了數(shù)百臺PLC，二期工程使用得更多。近幾年來國外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，我國已有許多單位在消化吸收引進(jìn)PLC技術(shù)的根底上，仿制和研制了PLC產(chǎn)品。例如，北京機(jī)械自動(dòng)化研究所、上海起重電器廠、上海電力電子設(shè)備廠、無錫電器廠等。目前，PLC主要是朝著小型化、廉價(jià)化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、高速化和網(wǎng)絡(luò)化方向開展，這將使PLC功能更強(qiáng)、可靠性更高、使用更方便、適應(yīng)面更廣。 PLC的根本組成.PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC型號品種繁多,但實(shí)質(zhì)都是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī).

30、與通用計(jì)算機(jī)相比,可編程控制器不僅具有與工業(yè)過程直接相連的接口,而且具有更適應(yīng)于工業(yè)控制的編程語言.可編程控制器的編程大致上主要由中央處理單元(CPU)存儲(chǔ)器輸入/輸出單元(I/O)電源和編程器等及局部組成.其結(jié)構(gòu)方框圖如下列圖所示：1.中央處理器(CPU)CPU是PLC的核心部件,起著控制和運(yùn)算的作用.它能夠執(zhí)行程序規(guī)定的各種操作,處理輸入信號,發(fā)送輸出信號等,PLC的整個(gè)工作過程都是在CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的.2存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序監(jiān)控運(yùn)行程序用戶程序邏輯及數(shù)字運(yùn)算的過程變量及其他所有信息.PLC的存儲(chǔ)器可分為三類:1系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器.系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器由POM或EPROM組成,用以固化

31、系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序,對用戶程序作編譯處理.系統(tǒng)程序由廠家編寫,它決定了PLC的根本功能,用戶不能更改.2內(nèi)存容量或程序容量就是指用戶程序存儲(chǔ)容量.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按輸入、輸出和內(nèi)部存放器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)存放器等單元的定義序號存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或狀態(tài),不同廠家出品的PLC有不同的定義序號,在PLC斷電時(shí)能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)稱數(shù)據(jù)保存區(qū).3電源電源包括系統(tǒng)電源備用電源及記憶電源.PLC大多使用220V交流電源,PLC內(nèi)部的直流穩(wěn)壓單元用于為PLC的內(nèi)部電路提供穩(wěn)定直流電壓,某些PLC還能夠?qū)ν馓峁〥C0224V的問點(diǎn)電壓,為外部傳感器供電.PLC一般還帶有后備電池,為防止因外部電源發(fā)生故障而造

32、成PLC內(nèi)部主要信息意外喪失.4輸入輸出單元輸入/輸出單元又稱為I/O接口電路,是PLC與外部被控對象聯(lián)系的紐帶與橋梁.根據(jù)輸入/輸出信號的不同,I/O接口電路有開關(guān)量和模擬量兩種I/O接口電路.輸入單元用來進(jìn)行輸入信號的隔離濾涉及電平轉(zhuǎn)換;輸出單元用來對PLC的輸出進(jìn)行放大及電平轉(zhuǎn)換,驅(qū)動(dòng)控制對象.輸入單元接口是用于接收和采集現(xiàn)場設(shè)備及生產(chǎn)過程的各類輸入數(shù)據(jù)輸出信息(如從各類開關(guān)、操作按鈕等送來的開關(guān)量，或由電位器、傳感器提供的模擬量)，并將其轉(zhuǎn)換成CPU所能接收和處理的數(shù)據(jù)；輸出接口那么用于將CPU的控制的控制信息轉(zhuǎn)換成外設(shè)備所需要的控制信號，并送到有關(guān)設(shè)備或現(xiàn)場如接觸器、指示燈等。輸入單

33、元接口電路由輸入數(shù)據(jù)存放器、選通脈沖及電路及中斷請求邏輯電路組成。當(dāng)PLC掃描在允許輸入階段時(shí)，發(fā)出允許中斷請求信號，選通電路選中對應(yīng)輸入數(shù)據(jù)存放器，在允許輸入后期通過數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)存放器的數(shù)據(jù)存放器的數(shù)據(jù)成批輸入至輸入映像存儲(chǔ)區(qū)，供CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算用。通常，輸入接口電路有直流1224V輸入，交流輸入，交、直流輸入三種。I/O接口電路大多采用光電耦合器來傳遞I/O信號，并實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。這可以使生產(chǎn)現(xiàn)場的電路與PLC的內(nèi)部電路隔離，既能有效地防止因外電路的故障而損壞PLC，同時(shí)又能抑制外部干擾信號侵入PLC，從而提高PLC的工作可靠性。PLC通過輸出接口電路向現(xiàn)場控制對象輸出控制信號。輸出接

34、口電路由輸出鎖存器、電平轉(zhuǎn)換電路及輸出功率發(fā)大電路組成。PLC功率輸出電路有3種形式：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。1繼電器型輸出。負(fù)載電流大于2A，響應(yīng)時(shí)間為810ms，機(jī)械壽命大于10次。根據(jù)負(fù)載需要可接交流或主流電源。2晶體管型輸出。負(fù)載電流約為0.5A，響應(yīng)時(shí)間小于1ms，電流小于100A,擇36V以下的直流電源。3晶閘管輸出。一般采用三端雙向晶閘管輸出，其耐壓較高，帶負(fù)載能力強(qiáng)，響應(yīng)時(shí)間小于1ms。但晶閘管輸出應(yīng)用較小。5編程器編程器主要供用戶進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和編輯用戶程序。用戶還可以通過其鍵盤和顯示器去調(diào)試和顯示PLC內(nèi)部的一些狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。一般有以下三種：1手

35、編程器。手編程器具有編輯、檢查和修改程序、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、內(nèi)存監(jiān)控等功能，使用時(shí)與PLC主機(jī)相連，編程完畢就可以拔下，不但使用方便，而且一臺手編程器可供多臺主機(jī)使用。其缺點(diǎn)是屏幕小，只能采用助記符語言編程。手編程器分為簡易型和智能型兩種，簡易型只能聯(lián)機(jī)編程即編程時(shí)必須與主機(jī)相連接，而智能型即可聯(lián)機(jī)編程又可脫機(jī)編程編程時(shí)不需要與主機(jī)相連接，待程序編制、調(diào)試好之后再輸入給主機(jī)。手編程器適用于小型機(jī)。2專用編程器。PLC的專用編程器實(shí)際上是一臺專用的計(jì)算機(jī)，可在屏幕上用梯形圖編程，而且可以脫機(jī)編程。它的功能比擬完善，能夠監(jiān)控整個(gè)程序的運(yùn)行，還可以對掛在PLC網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)分站進(jìn)行監(jiān)控和管理。但其價(jià)格較昂

36、貴，且要用專門的機(jī)房，一般適用于大、中型機(jī)。3計(jì)算機(jī)輔助編程。許多PLC生產(chǎn)廠家都開發(fā)了專用的編程軟件，將PLC與計(jì)算機(jī)通過RS-232通信口相連接如果PLC用的是RS-422通信口，那么須另加適配器，就可以在計(jì)算機(jī)上采用各種編程語言編程并實(shí)現(xiàn)各種功能。.PLC的軟件結(jié)構(gòu)PLC的軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件主要是系統(tǒng)的管理程序和用戶指令的解釋程序，已固化在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，用戶不能更改。應(yīng)用軟件即用戶程序，是由用戶指令根據(jù)控制要求，按照PLC編程語言自行編制的程序。由于PLC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)至今尚無國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此各廠家生產(chǎn)的PLC所用的編程語言也不同，即并不是所有的PLC都支持全部的編

37、程語言，但梯形圖和指令表語言卻是幾乎所有類型的PLC都適用的。1.梯形圖語言PLC的梯形圖是從繼電器控制電路圖演變過來的，作為一種一、圖形語言，它不僅形象直觀，還簡化了符號，通過豐富的指令系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)許多繼電器電路難以實(shí)現(xiàn)的功能，充公表達(dá)了微機(jī)控制的特點(diǎn)，而且邏輯關(guān)系清晰直觀、編程容易、可讀性強(qiáng)、容易掌握，所以很受用戶歡送，是目前使用最多的PLC編程語言。1梯形圖與繼電控制電路原理圖區(qū)別。繼電器控制電路圖和PLC梯形圖對照，兩種圖的表達(dá)思想是相同的，但具體的表達(dá)方式及內(nèi)涵那么有所區(qū)別。1在繼電控制電路圖中，每個(gè)電氣符號代表一個(gè)實(shí)際的電器或電器部件，電氣符號之間的連線表示電器部件間的連接線，因此繼

38、電器控制電路圖表示一個(gè)實(shí)際的電路；而梯形圖表示的不是一個(gè)實(shí)際的電路而是一個(gè)程序，圖中的繼電器并不是物理實(shí)體，可稱為“軟繼電器，它實(shí)質(zhì)上是PLC的內(nèi)部存放器，其間的連線表示的是它們之間的邏輯關(guān)系。2)繼電器控制電路圖中的每一個(gè)電器的觸點(diǎn)都是有限的，其使用壽命也是有限的；而PLC梯形圖中的每個(gè)符號對應(yīng)的是一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)單元，其狀態(tài)可在整個(gè)程序中屢次反復(fù)地讀取，因此可認(rèn)為PLC內(nèi)部的“軟繼電器有無數(shù)個(gè)動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)供用戶編程使用且無使用壽命的限制，這就給設(shè)計(jì)控制程序提供了極大方便。3在繼電器控制電路中，假設(shè)要改變控制功能或增減電器及觸點(diǎn)，就必須改變電路，即重新安裝電器和接線；而對于PLC梯形圖而言，改

39、變控制功能只需要改變控制程序。2梯形圖構(gòu)成的根本規(guī)那么如下：1在梯形圖中表示PLC“軟繼電器觸點(diǎn)的根本符號有兩種：一種是動(dòng)合觸點(diǎn)，另一種是動(dòng)斷觸點(diǎn)，每一個(gè)觸點(diǎn)都有一個(gè)標(biāo)號如X001、X002，以示區(qū)別。同一標(biāo)號的觸點(diǎn)可以反復(fù)地使用。2梯形圖中的輸出“線圈也用符號表示，其符號如Y001、Y002表示輸出繼電器，同一標(biāo)號的輸出繼電器作為輸出變量只能夠使用一次。3梯形圖按由左至右、由上至下的順序畫出，因?yàn)镃PU是按此順序執(zhí)行程序的。最左邊的是起始母線，每以邏輯必須從起始母線開始畫起，左側(cè)先畫開關(guān)并注意要把并聯(lián)觸點(diǎn)多的畫在最左端，串聯(lián)觸點(diǎn)多的畫在最上端最右側(cè)是輸出變量，輸出變量可以并聯(lián)但不能串聯(lián)，在輸

40、出變量的右側(cè)也不能有輸入開關(guān)，最右邊為結(jié)束母線。2指令表語言這種編程語言是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言相類似的助記符編程方式，是用一系列操作指令組成的語言表控制流程描述出來，并通過編程器送到PLC中去的。需要指出的是不同廠家的PLC指令語句表使用的助記符并不相同，因此，一個(gè)相同你功能的梯形圖，書寫的語句表并吧相同。例如，下列圖中所示電路如用三菱公司FX型PLC，其語句表為：步序 操作碼助記符 操作數(shù)參數(shù) 說明0 LD X001 邏輯行開始，輸入X1常開接點(diǎn)1 OR Y001 并聯(lián)Y1的自保接點(diǎn)2 ANI X002 串聯(lián)X2的常閉接點(diǎn)3 OUT Y001 輸出Y1邏輯行結(jié)束4 LD Y001 輸入Y1常

41、開接點(diǎn)，邏輯行開始5 OUT Y002 輸出Y2邏輯行結(jié)束可見，指令語句表是由假設(shè)干條語句組成的程序，語句是程序的最小獨(dú)立單元，每個(gè)操作功能由一條或幾條語句來執(zhí)行。PLC的語句表達(dá)形式與微機(jī)的語句表達(dá)式相似，也是由操作碼和操作數(shù)兩局部組成。操作碼用助記符LD、ST表示取，OR表示或，用來執(zhí)行要執(zhí)行的功能，告訴CPU該進(jìn)行什么操作，例如，邏輯運(yùn)算的與、或、非；算術(shù)運(yùn)算的加、減、乘、除，時(shí)間或條件控制中的計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、移位等功能。操作數(shù)一般由標(biāo)識符號和參數(shù)組成，標(biāo)識符表示操作數(shù)的類別，例如，說明是輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)存放器等。參數(shù)說明操作數(shù)的地址或一個(gè)預(yù)先設(shè)定值。3功能圖編程

42、語言這是一種較新的編程方法，采用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯框來表達(dá)?？刂七壿嫵Ｓ门c、或、非三種邏輯功能來表示。4高級語言在大型PLC中為了完成比擬復(fù)雜的控制有的也采用計(jì)算機(jī)高級語言，這樣PLC的功能就更強(qiáng)大了。 PLC的工作原理.可編程控制器的工作原理傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是由輸入、邏輯控制和輸出三個(gè)根本局部組成的，其邏輯控制局部是由各種繼電器包括接觸器、時(shí)間繼電器等及其觸點(diǎn)，按一定的邏輯關(guān)系用導(dǎo)線而成的電路，假設(shè)需要改變系統(tǒng)的邏輯控制功能，必須改變繼電器電路。PLC控制系統(tǒng)也是由輸入、邏輯控制和輸出三個(gè)局部組成的，但其邏輯控制局部采用PLC來代替繼電器電路。因此，可以將PLC等效為一個(gè)由許多個(gè)各種

43、可編程繼電器如輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器等組成的整體，PLC內(nèi)的這些可編程元件，由于在使用上與真實(shí)元件有很大的差異，因此稱“軟繼電器。PLC控制系統(tǒng)也是利用CPU和存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)的用戶程序所實(shí)現(xiàn)的各種“軟繼電器及其“軟觸點(diǎn)和“軟接線來實(shí)現(xiàn)邏輯控制，它可以通過改變用戶程序，靈活地改變其邏輯控制功能。因此，PLC控制的適應(yīng)性很強(qiáng)。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符號又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，這種方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順序掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序運(yùn)算處理，然后順序向輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號。整個(gè)過程可分為

44、五個(gè)階段：自診斷、與編輯器計(jì)算機(jī)等通信、輸入采用讀入現(xiàn)場信號、用戶程序執(zhí)行和 輸出刷新輸出結(jié)果。PLC的掃描工作過程如下列圖所示：.可編程控制器的工作過程PLC系統(tǒng)通電后，首先進(jìn)行內(nèi)部處理。1.系統(tǒng)的初始化系統(tǒng)的初始化包括設(shè)計(jì)堆棧指針，工作單元清零，初始化編程接口，設(shè)置工作標(biāo)志及工作指針等。工作狀態(tài)選擇，如編程裝態(tài)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。至于PLC系統(tǒng)工作過程對用戶編程來說影響不大。但是PLC在運(yùn)行用戶程序狀態(tài)時(shí)過程對于用戶編程者來講關(guān)系密切，務(wù)必引起用戶編程人員注意。嚴(yán)格來講，一個(gè)掃描周期主要包括：為保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的公共操作占用時(shí)間、系統(tǒng)與外界交換信息占用時(shí)間及執(zhí)行用戶程序過程占用時(shí)間3局部。對于用

45、戶編程者來說，沒有必要詳細(xì)了解PLC系統(tǒng)的動(dòng)作過程，但對PLC在運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令的動(dòng)作過程務(wù)必要了解。PLC在運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令的動(dòng)作過程可分3個(gè)階段。第一為輸入采樣階段，第二段是用戶指令執(zhí)行階段，第三個(gè)是結(jié)果輸出階段。1輸入信號采樣階段又叫輸入刷新階段。PLC成批讀入外面信號的輸入狀態(tài)接通或斷開狀態(tài)，并將此狀態(tài)輸入到輸入映像存儲(chǔ)器中。PLC工作在輸入刷新階段，只允許PLC接收輸入口的狀態(tài)信息，PLC的第二、第三階段的動(dòng)作是在屏蔽狀態(tài)。2執(zhí)行用戶程序階段。PLC執(zhí)行用戶程序總是根據(jù)梯形圖的順序先左而右、從上而下地對每條指令進(jìn)行讀取及解釋，并從輸入映像存儲(chǔ)器和輸出映像存儲(chǔ)器中讀取輸入和輸出

46、的狀態(tài)，結(jié)合原來的各軟元件的數(shù)據(jù)及狀態(tài)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算出每條指令的結(jié)果，并馬上把結(jié)果存入相應(yīng)的存放器如果輸出的是Y狀態(tài)就暫存在輸出映像存儲(chǔ)器中，然后再執(zhí)行下一條指令，直至“END。在進(jìn)行用戶程序執(zhí)行階段，PLC的第一、第三階段動(dòng)作是在屏蔽狀態(tài)的，既此時(shí)，PLC的輸入口信息既使變化，輸入數(shù)據(jù)存放器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生改變，輸出鎖存器的動(dòng)作也不會(huì)改變。3結(jié)果輸出階段，也叫輸出刷新。當(dāng)PLC指令執(zhí)行階段完成后，輸出映像存儲(chǔ)器的狀態(tài)將成批輸出到輸出鎖存存放器中，輸出鎖存存放器一一對應(yīng)著物理點(diǎn)輸出口，這時(shí)才是PLC的實(shí)際輸出。在輸出刷新時(shí)，PLC對第一、第二階段是處于屏蔽狀態(tài)的。這個(gè)階段CPU對用戶程序

47、的掃描已處理完畢，并將輸出信號從輸出暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)掃描周期。輸入刷新、程序執(zhí)行及輸出刷新構(gòu)成了PLC用戶程序的一個(gè)掃描周期。在PLC內(nèi)部設(shè)置了監(jiān)控定時(shí)器，用來監(jiān)視每個(gè)掃描周期是否超出規(guī)定的時(shí)間，一旦超出，PLC就停止運(yùn)行，從而防止了由于PLC內(nèi)部CPU出故障程序運(yùn)行進(jìn)入死循環(huán)死機(jī)現(xiàn)象。實(shí)際上，從每個(gè)掃描周期內(nèi)，PLC除了要執(zhí)行用戶程序外，還要進(jìn)行系統(tǒng)自診斷和處理與編程器等的通信請求等工作，以提高PLC工作的可靠性，并及時(shí)接收外來的控制命令。可見，PLC是通過周期性不斷地循環(huán)掃描并采用集中采樣輸出的方式，

48、實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)過程和設(shè)備的連續(xù)控制。由于PLC在每一個(gè)工作周期中，只對輸入采樣一次且只對輸出刷新一次，因此，PLC控制存在著輸入/輸出的 后現(xiàn)象。這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性。由于PLC的工作周期僅為數(shù)十微秒，所以這種很短的 后時(shí)間對一般的工業(yè)控系統(tǒng)實(shí)際影響不大。 PLC的特點(diǎn).PLC的特點(diǎn)我國國家標(biāo)準(zhǔn)也對PLC作了與國際電工委員會(huì)公布的可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案根本一致的規(guī)定。PLC的主要特點(diǎn)如下：1.學(xué)習(xí)plc編程容易PLC是面向用戶的設(shè)備，考慮到現(xiàn)場普通工作人員的知識而及習(xí)慣，PLC可以采用梯形圖來編程，這種編程方法形象直觀，無需專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識和語

49、言，其電路圖形符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，所以熟悉繼電器電路的電氣技術(shù)人員可以很短的時(shí)間里熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。2.功能強(qiáng)大，性價(jià)比高一臺小型PLC內(nèi)存有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程組件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能比，PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3.制系統(tǒng)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，施工周期短PLC產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、并配設(shè)品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC及外圍模塊品種多，可靈活組合完成各種要求的控 制系統(tǒng)。只需在PLC的

50、端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號線即可，絕不像傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)那樣需要使用大批繼電器及電子元件和復(fù)雜繁多的硬件接線。對于繼電器控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需用畫圖的方法把梯形圖改畫即可，因此PLC控制系統(tǒng)施工周期明顯縮短，施工工作量也大大地減少。PLC具有完善的監(jiān)控及自診斷功能，內(nèi)部各種軟元件的工作狀態(tài)可編程軟件進(jìn)行監(jiān)控，配合程序針對性編程及內(nèi)部特有的診斷功能，可以快速、準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)并及時(shí)排除故障。還可以配合觸摸屏顯示故障部位或故障屬性，因而大大縮短了維修時(shí)間。5.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于其觸頭接觸不良，容易出現(xiàn)故障。P

51、LC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與I/O有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制的1/1001/10,因觸頭接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間到達(dá)數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣闊用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。6.體積小，能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/101/12.PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，故可省下大量的配線和附件，減少了大量的安裝

52、接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。.PLC的性能1.硬件指標(biāo)硬件指標(biāo)包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、抗震、抗沖擊、抗噪音干擾、耐壓、接地要求和使用環(huán)境等。由于PLC是專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，因此PLC一般都能滿足以上硬件指標(biāo)的要求。2.軟件指標(biāo)PLC的軟件指標(biāo)通常用一下幾項(xiàng)來描述：(1)編程語言。不同機(jī)型的PLC，具有不同的編程語言。常有的編程語言有梯形圖、指令表、控制系統(tǒng)流程圖3種。(2)用戶存儲(chǔ)器容量和類型。用戶存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)用戶通過編程器輸入的程序。其存儲(chǔ)容量通常以字、步或KB為單位計(jì)算，常用的用戶存儲(chǔ)器類型有RAM、EEPROM、EPROM三種。3I/O總數(shù)。PLC

53、有開關(guān)量和模擬量兩種I/O。對開關(guān)量I/O總數(shù)，通常用最大I/O點(diǎn)數(shù)表示；對模擬量I/O總數(shù)，通常用最大I/O通道數(shù)表示。4指令數(shù)。用來表示PLC的功能，一般指令數(shù)越多，其功能越強(qiáng)。5軟元件的種類和點(diǎn)數(shù)。指輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)、數(shù)據(jù)存放器和各種特殊繼電器等。6掃描速度。也us步表示。如0.74us步表示掃描一步用戶程序所需的時(shí)間為0.74us。PLC的掃描速度越快，其輸出對輸入的響應(yīng)越快。7其它指標(biāo)。如PLC的運(yùn)行方式、I o方式、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。.PLC控制的優(yōu)越性1.與繼電器控制系統(tǒng)的比擬傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而PLC即可進(jìn)行開關(guān)量控制，又

54、可進(jìn)行模擬量控制，還能與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分級控制。在PLC的編程語言中，梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器電路的元件符號，僅個(gè)別地方有些不同。PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別；1組成的器件不同。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而PLC那么是由許多“軟繼電器組成。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力，但其用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，因物理性能疲勞、塵埃的隔離性及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。PLC采用無機(jī)械觸點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運(yùn)算器完成，故壽命長、可靠性高。2觸點(diǎn)的數(shù)量不同。繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目少，一般只有4

55、8對；而“軟繼電器可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無限對。3控制方法不同。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬件來實(shí)現(xiàn)的，控制功能就固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。4工作方式不同。在繼電器控制系線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中繼電器都處于受制約狀態(tài)。在PLC中，各“軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個(gè)“軟繼電器受制約接通的時(shí)間是短暫的。2與集散控制系統(tǒng)比擬PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)開展起來的，而集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)開展而來的。不管是PLC還是集散系統(tǒng)，在開展過程中，二者始終是相互滲透、互為補(bǔ)充的。因此，PLC與集散控制系統(tǒng)的開展越來越近，很多工業(yè)生產(chǎn)的控制過程既可以用PLC實(shí)現(xiàn)，也可以用集散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。3與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)的比擬工業(yè)微機(jī)在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模擬復(fù)雜的工業(yè)控制