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1、下午7时18分,现代数控技术,1,第一节 概述,可编程控制器的概念 定义: 可编程控制器(Programmable Controller)是一种用于工业环境、可存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令、并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程的可编程数字控制系统。,第七章 数控系统中的PLC,下午7时18分,现代数控技术,2,1、可编程控制器的别名,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller PLC ) 可编程接口控制器(Programmable Interface Controller、PIC) 可编程机
2、器控制器(Programmable Machine Controller、 PMC) 可编程顺序控制器(Programmable Sequence Controller、PSC) 在数控领域上，人们习惯称其为： 可编程逻辑控制器（PLC） 可编程机器控制器（PMC）。,第一节 概述,下午7时18分,现代数控技术,3,数控装置、可编程控制器、机床之间的关系图,PC在数控系统中的应用,、概述,第一节 概述,下午7时18分,现代数控技术,4,可编程控制器的分类,按结构形式分类： 内装型（Built-in Type）PLC（或称集成式、内含式）。它是为数控设备顺序控制而设计制造的专用PLC。 独立型（
3、Stand-alone Type）PLC ，或称为“通用型”PLC它是适应范围较广、功能齐全、通用化程度较高的PLC。 按规模分类： 小型：输入/输出的点数512点。,、概述,第一节 概述,下午7时18分,现代数控技术,5,PLC的规模及其应用,、概述,第一节 概述,下午7时18分,现代数控技术,6,可编程控制器的结构 PLC的结构包括硬件和软件两大部分。在硬件和控制对象之间有三环： 第一个环：是操作系统，用它来管理PLC的硬件资源； 第二个环：是编译系统，这两 个环构成了的PLC软件系统。 第三个环：是实现用户要求的应用程序。,第二节 PLC的结构,下午7时18分,现代数控技术,7,PLC
4、的硬件原理框图,. 可编程控制器的结构和编程方法,第二节 PLC的结构,下午7时18分,现代数控技术,8,. 可编程控制器的编程方法,梯形图梯形图(LDLadder Diagram)法编程与传统的继电器电路图的设计很相似，用电路元件符号来表示控制任务直观易理解。,第三节 PLC的编程方法,下午7时18分,现代数控技术,9,语句表语句表也称指令表(ILInstruction List)。或叫指令表语言。它是以RD、OR、AND、NOT等逻辑指令为语句的操作码，以操作地址或参数操作数的编程语言。操作码表示要操作的功能类型，操作数表示到哪里去操作。这种编程方法紧凑、系统化，但比较抽象，有时先用梯形图
5、表达，然后写成相应的指令语句输入。,. 可编程控制器的结构和编程方法,第三节 PLC的编程方法,下午7时18分,现代数控技术,10,梯形图与语句表的关系,RD 1.0 OR 120.1 AND, NOT 1.2 AND 1.3 WRT 120.1 RD 1.4 AND, NOT 1.5 WRT 120.2,. 可编程控制器的结构和编程方法,第三节 PLC的编程方法,下午7时18分,现代数控技术,11,高级语言编程法（如C语言等）；随着数控技术的发展，可编程控制器控制的设备已由单机扩展到FMS、CIMS等。可编程控制器处理的信息除开关量信号、模拟量信号、交流信号外，还需要完成与上位机或下位机的信
6、息交换。某些信息的处理已不能采用顺序执行的方式，而必须采用高速实时处理方式。基于这些原因，计算机所用的高级语言便逐步被引用到PC的应用程序中来。,. 可编程控制器的结构和编程方法,第三节 PLC的编程方法,下午7时18分,现代数控技术,12,其他编程法 控制系统流程图(逻辑功能图) 编程法； 功能模块图表示的“功能块语言”编程法； 基于图形表示的“图形语言”编程法； 用指定子程序控制和指令语句表示的“结构文本语言”编程法； 逻辑式编程法。,. 可编程控制器的结构和编程方法,第三节 PLC的编程方法,下午7时18分,现代数控技术,13,. PC的工作过程及其特点,. 可编程控制器的工作过程PLC
7、接通电源，CPU进行输入点的状态采集、用户程序的逻辑解算、相应输出状态的更新和I/O执行。接入编程器时，也对编程器的输入响应，并更新显示。然后CPU对自身的硬件进行快速自检，并对监视扫描用定时器进行复位。并在完成自检后，又重新开始扫描运行。周而复始。,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,14,PLC 程序执行过程图,. PC的工作过程及其特点,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,15,由于输入/输出模块滤波器的时间常数，以及执行时要按工作周期顺序进行等原因，会使输入/输出响应出现滞后现象，对一般工业控制设备来说，这种滞后现象是允许的，但地某些
8、设备的某些信号要做出快速响应。通常的做法是：将顺序程序分为快速响应的高优先级程序和一般响应速度的低优先级程序两类。,. PC的工作过程及其特点,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,16,. 可编程控制器的特点,可靠性高 PLC的硬件采取了屏蔽措施；电源采用了多级滤波环节；CPU 和 I/O 回路之间采用了光电隔离，提高了硬件可靠性。在软件方面，可编程控制器采用了故障自诊断方法，一发现故障，就显示故障原因，并立即将信号状态存入存储器进行保护。当外界条件恢复正常时，可继续工作。,. PC的工作过程及其特点,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,17
9、,功能完善，性能价格比高由于PLC是介于继电器控制和计算机控制之间的自动控制装置，所以PLC不仅有逻辑运算的基本功能和控制功能，还具有四则运算和数据处理(如比较、判别、传递和数据变换等)等功能。PLC具有面向用户的指令和专用于存储用户程序的存储器，用户控制逻辑由软件实现，这样使PLC适用于控制对象动作复杂、控制逻辑需要灵活变更的场合。有的PLC还具有旋转控制、数据表检索等功能，使数控机床复杂的刀库控制程序变得很简单。PLC已系列化、模块化、可以根据需要，经济地进行组合，因而使性能价格比得到提高。,. PC的工作过程及其特点,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,18,容
10、易实现机电一体化由于PLC结构紧凑，体积小，容易装入机床内部或电气柜内，实现机电一体化。编程简单大多数PLC都采用梯形图方法编程，形象直观，原理易于理解和掌握，编程方便。PLC可以与专用程编机、程编器、甚至个人计算机等设备连接，可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断和传送等操作。,. PC的工作过程及其特点,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,19,操作维护容易可编程控制器信息通过总线或数据传送线与主机相连，调试和操作方便。可编程控制器采用模块化结构，如有损坏，即可更换。,. PC的工作过程及其特点,第三节 PLC的工作过程及特点,下午7时18分,现代数控技术,20,
11、CNC、PLC、机床之间的信号处理过程 CNC装置和机床之间的信号传送处理两个过程：CNC装置机床： CNC装置CNC装置的RAM PLC的RAM中。 PLC 软件对其RAM中的数据进行逻辑运算处理。 处理后的数据仍在PLC的RAM中， 对内装型PLC，PLC将已处理好的数据通过CNC的输出接口送至机床； 对独立型PLC，其RAM中已处理好的数据通过PLC的输出接口送至机床。,第四节 数控机床的PLC功能,下午7时18分,现代数控技术,21,机床CNC装置对于内装型PLC，信号传送处理如下： 从机床输入开关量数据CNC装置的RAM PLC的RAM。 PLC的软件进行逻辑运算处理。 处理后的数据
12、仍在PLC的RAM中，同时传送到CNC装置的RAM中。CNC装置软件读取RAM中数据。 对于独立型PLC，输入的第一步，数据通过PLC的输入接口送到PLC的RAM中，然后从上述第2步开始重复。,. 数控机床的PLC功能,第四节 数控机床的PLC功能,下午7时18分,现代数控技术,22,. 数控机床中的可编程控制器功能,主轴S功能通常用二位或四位S代码指定主轴转速。CNC装置送出S代码(如二位代码)进入PLC，经过电平转换(独立型PLC)、译码、数据转换、限位控制和D/A变换，最后输给主轴电机伺服系统。为了提高主轴转速的稳定性，增大转矩、调整转速范围，还可增加12级机械变速档。通过PLC的M代码
13、功能实现。,. 数控机床的PLC功能,第四节 数控机床的PLC功能,下午7时18分,现代数控技术,23,刀具T功能PLC控制 对加工中心自动换刀的管理带来了很大的方便。自动换刀控制方式有固定存取换刀方式和随机存取换刀方式，它们分别采用刀套编码制和刀具编码制。对于刀套编码的T功能处理过程是：CNC装置送出T代码指令给PLC，PLC经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的新刀号所在的数据表的表地址，并与现行刀号进行判别比较。如不符合，则将刀库回转指令发送给刀库控制系统，直到刀库定位到新刀号位置时，刀库停止回转，并准备换刀。,. 数控机床的PLC功能,第四节 数控机床的PLC功能,下午7时18分,
14、现代数控技术,24,辅助M功能PLC完成的M功能是很广泛的。根据不同的M代码，可控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，冷去液的开、关、卡盘的夹紧和松开，以及自动换刀装置机械手取刀、归刀等运动。,. 数控机床的PLC功能,第四节 数控机床的PLC功能,下午7时18分,现代数控技术,25,PLC CNC 、机床间的信息交换,PLC CNC的信号：主要有机床各坐标基准点信号，M、S、T功能的应答信号等。 PLC 机床的信号：主要是控制机床执行件的执行信号，如电磁铁、接触器、继电器的动作信号以及确保机床各运动部件状态的信号及故障指示。 机床 PLC的信息：主要有机床操作面板上各开关、按钮等信息，其
15、中包括机床的起动、停止，机械变速选择，主轴正/反转、停止，冷却液的开/关，各坐标的点动和刀架、夹盘的松/夹等信号，以及上述各部件的限位开关等保护装置、主轴伺服保护监视信号和伺服系统运行准备等信号。,. 数控机床的PLC功能,第四节 数控机床的PLC功能,下午7时18分,现代数控技术,26,. 典型PLC的指令和程序编制,FANUC PMC-L型可编程控制器指令 该PLC为数控机床用内装型PLC，其指令有两种类型： 基本指令：基本的逻辑运算指令。它在设计顺序程序时是使用得最多的指令。 功能指令：由于数控机床执行的顺序逻辑往往较为复杂，仅用基本指令编程常会十分困难或规模庞大，借助功能指令，可以简化
16、编程。,第五节 数控系统中的PLC,下午7时18分,现代数控技术,27,在指令执行中，逻辑操作的中间结果暂存于“堆栈”寄存器中，该寄存器由九位组成(见右图)，按先进后出，后进先出的堆栈原理工作。ST0位存放正在执行的操作结果，其它8位(ST1ST8)寄存逻辑操作的中间状态。操作的中间结果进栈时(执行暂存进栈指令)，寄 存器左移一位；出 栈时，寄存器右移 一位。,PLC 指令执行中的堆栈寄存器,. 典型PLC的指令和程序编制,第六节 数控系统中的PLC,下午7时18分,现代数控技术,28,基本指令,PMC-L有12种基本指令，基本指令格式如下图所示：,. 典型PLC的指令和程序编制,第六节 数控系统中的PLC,下午7时18分,
