基于三菱PLC的雙面銑床控制系統(tǒng)程序設計

基于三菱PLC的雙面銑床限制系統(tǒng)程序設計摘要：采納三菱PLC對雙面銑床進行技術改造，針對雙面銑床的限制要求，給出兩種程序設計方案，并簡潔分析了各自的優(yōu)缺點，PLC的應用不但大大提高了系統(tǒng)運行的牢靠性和抗干擾實力，降低了設計運行的故障率，同時給設計維護帶來極大的便利，對同類設備的技術改造有較大的參考價值。關鍵詞：PLC；銑床；工作方式；ISTPLC的全稱是ProgrammableLogicController（可編程限制器），剛引入國內(nèi)時，曾簡稱為PC。后來，IBM-PC獲得廣泛應用，PC成了個人電腦的代名詞，才改為PLC。PLC是一種智能產(chǎn)品，是在電器限制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并漸漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)限制裝置。目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等依次限制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程限制器標準草案第三稿，明確強調(diào)了PLC干脆應用于工業(yè)環(huán)境，具有通用性強、運用便利、適應面廣、牢靠性高、搞干擾實力強，編程簡潔等特點。在工業(yè)領域中，PLC限制技術的應用已成為世界潮流。在傳統(tǒng)的機床限制系統(tǒng)中，都是采納繼電器――接觸器等元器件組成的硬件邏輯限制電路，在PLC出現(xiàn)之前，始終占主導地位，應用廣泛。但是電氣限制系統(tǒng)存在體積大、牢靠性低、查找和解除故障困難等缺點，特殊是其接線困難，工藝難度高，不易更改，對生產(chǎn)工藝改變的適應性也差，所以用PLC限制取代傳統(tǒng)機床電氣限制系統(tǒng)是機床限制發(fā)展的主要趨勢。它可以完備的解決傳統(tǒng)機床電氣限制系統(tǒng)的牢靠性、柔性、開發(fā)周期、故障自診斷等問題。銑床作為機械加工的通用設備，在汽車等配件生產(chǎn)加工中起著不行替代的作用。而雙面銑床由于兩面可同時加工，加工效率高，應用更為廣泛，本文主要進行雙面銑床的PLC限制程序設計。1雙面銑床限制系統(tǒng)限制要求工作臺來回來回運動由液壓驅(qū)動，工作臺速度和方向由限位開關SQ1―SQ3限制。工作臺與主軸循環(huán)工作過程為：工作臺啟動――向右快進（左動力頭）――減速工進，同時主軸啟動，加工結(jié)束――停止工進，主軸延時10S停轉(zhuǎn)――工作臺向左快退回原位――進入下一循環(huán)工作狀態(tài)。右動力頭的運行方向與左動力頭相反。限制要求：PLC設計時，工作方式設為自動循環(huán)、點動、單周循環(huán)和步進4種；主軸只在自動循環(huán)和單周循環(huán)時啟動；要有必要的電氣愛護和聯(lián)鎖裝置；自動循環(huán)時按下圖的依次動作。2PLC設計設計2.1采納IST指令實現(xiàn)程序設計依據(jù)限制系統(tǒng)要求，該程序主要需包括四種工作方式，分別為自動循環(huán)、點動、單周循環(huán)和步進，最為簡便的編程方法是運用功能指令的初始化指令IST（FNC60）。梯形圖源操作數(shù)S表明的是首地址，它有共8個位連號軟元件元件組成，由開關量輸入繼電器X20～X27組成，其功能分別是：X20：手動工作方式的輸入限制信號；X21：返回原點工作方式的輸入限制信號；X22：單步工作方式的輸入信號；X23：單周期工作方式的輸入限制信號；X24：全自動工作方式的輸入限制信號；X25：返回原點的啟動信號；X26：進入自動工作方式的啟動信號；X27：停止。在開關量輸入X20～X24中，不允許有兩個或兩個以上的輸入端同時閉合，因此，必需選用滿意該條件的轉(zhuǎn)換開關，且該開關至少有五擋位置，當開關扳到某擋位置時，只有該位置的觸點閉合，其他各位置的觸點斷開。在梯形圖中，目的操作數(shù)D1和D2只能選用狀態(tài)器S，其范圍是S20～S899，其中D1表示自動工作方式所運用的最低位狀態(tài)器，D2表示自動工作方式時所運用的最高位狀態(tài)器。S0～S9是實際發(fā)始狀態(tài)器地址編號。S0是各操作的初始狀態(tài)，S1是原點回來的初始狀態(tài)。同時，與IST指令有關的特殊協(xié)助繼電器有8個。它們是M8040～M8047，其中M8040：轉(zhuǎn)移禁止；M8040：轉(zhuǎn)移起先；M8042：起動脈沖；M8043：返回原點完成，當M8043為1時，允許進入自動工作方式，當M8043為0時，表示返回原點未完成，不允許進入自動工作方式；M8047：STL監(jiān)控有效。因此，假如采納IST指令設計該雙面銑床限制程序時，可將程序設計成四部分，第一部分IST指令；其次部分為手動程序，設計在狀態(tài)點S0下；第三部分為返回原點程序，設計在狀態(tài)點S1下，且在該部分程序最終，到達原點時對M8043置1，表示返回原點完成；第四部分為自動和單周程序，設計在狀態(tài)點S2下。若X20為ON時，狀態(tài)器S0為1，表示工作在手動工作狀態(tài)；若X21為ON時，狀態(tài)S1為1，處于返回工作原點狀態(tài)，當返回工作原點完成時，M8043置1，，此時假如X22為ON，則工作于單步工作狀態(tài)即步進狀態(tài)，每按一次啟動按鈕，就進行一次狀態(tài)轉(zhuǎn)移，假如輸入端X23為ON，則處于單周期工作狀態(tài)，每按一次啟動按鈕，掃行完一個周期后，停止在起始狀態(tài)S2；假如輸入端X24為1時，則處于自動工作方式，循環(huán)執(zhí)行用戶程序。由此可見，該程序完全滿意該雙面銑床限制系統(tǒng)的四種工作方式。但是我們同時也可以發(fā)覺，一旦采納IST指令，其輸入端一次性占用X20～X27共8個輸入點，對于三菱FX2N-32MR的PLC來說，有可能輸入點是不夠用的，并且它必需采納至少有五檔的轉(zhuǎn)換開關，那我們可不行以不采納IST指令同樣也可以實現(xiàn)限制要求呢？2.2采納基本指令實現(xiàn)程序設計2.2.1程序的總體結(jié)構(gòu)圖3為雙面銑床的PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)，將程序分為公用程序、手動程序和自動程序三個部分，其中自動程序包括單步、單周期、自動循環(huán)和自動回原點四部分。這是因為它們的工作都是依據(jù)同樣的依次進行，所以將它們合在一起編程更加簡潔。回原點程序放在自動程序的初始狀態(tài)點S0中，因為自動循環(huán)等工作方式起點就要求動工作臺處于原點位置，梯形圖中運用跳轉(zhuǎn)指令使得自動程序和手動程序不會同時執(zhí)行。2.2.2各部分程序的設計（1）公用程序。公用程序如圖4所示，用于自動程序和手動程序相互切換的處理。當選擇自動X7、單周X10、步進X11這三種工作方式時，程序跳轉(zhuǎn)至P0執(zhí)行自動程序，反之若選擇的是手動X12，則執(zhí)行手動程序。當執(zhí)行手動程序時，首先將狀態(tài)點S0～S13復位，同時將輸出Y0～Y4復位，再進行手動工作方式，必免同時有兩個活動步的異樣狀況，同時為避開手動工作時的越程故障，可在左動力頭和右動力頭輸出上分別加上SQ3和SQ1的常閉觸點，進行位置限制。自動程序初始狀態(tài)點S0的激活，由自動X7、單周X10、步進X11三個輸入的并聯(lián)進行觸發(fā)，并采納邊沿觸發(fā)，假如采納一般觸發(fā)，當以上三個輸入開關閉合時，會出現(xiàn)初始狀態(tài)點S0始終處于激活狀態(tài)，當自動程序起先執(zhí)行時，會同時出現(xiàn)兩個活動步的異樣狀況，而采納上升沿觸發(fā)，只有當開關合上一瞬間，初始狀態(tài)點S0才會被激活，當下一個狀態(tài)點滿意條件激活時，S0狀態(tài)點關閉。步進工作狀態(tài)依靠特殊協(xié)助繼電器M8040來實現(xiàn)，由啟動按鈕X0的常閉觸點和步進工作狀態(tài)選擇開關S11的常開狀態(tài)驅(qū)動特殊協(xié)助繼電器M8040。當步進選擇開關S11閉合，沒有按下啟動按鈕X0時，M8040為1，禁止狀態(tài)轉(zhuǎn)移，按下啟動按鈕X0時，常閉觸點斷開，M8040為0，允許狀態(tài)轉(zhuǎn)移，即跳轉(zhuǎn)至下一個狀態(tài)點，執(zhí)行下一步動作，由此，每按一次，自動程序執(zhí)行一步，即實現(xiàn)了步進限制。（2）自動程序。自動程序功能圖如圖5所示，其中包含單周、自動循環(huán)以及自動回原點程序。其中單同和自動循環(huán)通過狀態(tài)點S13下的跳轉(zhuǎn)實現(xiàn)，當選擇單周或步進時，程序跳轉(zhuǎn)至狀態(tài)點S0，當選擇自動或步進時，程序跳轉(zhuǎn)至狀態(tài)點S10。自動回原點程序設計在初始狀態(tài)點S0下。當返回原點后，即到達行程開關SQ1位置，給出原點信號Y5，作為下一個狀態(tài)S10激活的條件之一。同時需留意的是，因為步進工作方式與自動程序是合在一起編程的，當程序工作在單周或自動時，滿意下一個狀態(tài)點激活條件時，則跳轉(zhuǎn)至下一個狀態(tài)點執(zhí)行，而工作在步進工作狀態(tài)時，盡管滿意了下一個狀態(tài)點激活條件，但沒有按下啟動按鈕，程序不會執(zhí)行下一個狀態(tài)點的動作，即當前狀態(tài)點始終處于激活狀態(tài)，當前狀態(tài)點也始終有輸出，為了避開這種狀況的出現(xiàn)，在每個狀態(tài)點的輸出元件上，加上條件限制，當滿意跳轉(zhuǎn)條件時，盡管沒有跳轉(zhuǎn)，當前狀態(tài)點也無輸出。如在狀態(tài)點S10的輸出元件前串上SQ2的常閉觸點。（3）程序調(diào)試。程序調(diào)試時，可各部分程序分別調(diào)試，然后再進行全部程序的調(diào)試，也可干脆進行全部程序的調(diào)試。3總結(jié)本文介紹的在雙面銑床限制系統(tǒng)中應用PLC替代繼電器―接觸器電氣限制線路的技術改造，經(jīng)過實際運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定牢靠，能很好的保證其加工精度和定位精度，兩個編程方法各有優(yōu)缺點，采納IST指令，編程方法簡潔，程序結(jié)構(gòu)清楚，但在工作方式的選擇開關上肯定要采納五檔轉(zhuǎn)換開關來實現(xiàn)，采納一般指令，編程較為困難，但開關無特殊要求。總之，PLC的應用不但大大提高了系統(tǒng)運行