《数控机床及其使用维修 第2版 教学课件 ppt 作者 卢斌主编 第6章 数控机床与可编程序控制器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床及其使用维修 第2版 教学课件 ppt 作者 卢斌主编 第6章 数控机床与可编程序控制器（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 数控机床与可编程序控制器,6.1 可编程序控制器的基本概念与分类 6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法 6.3 数控机床用可编程序控制器 6.4 典型PLC的指令和程序编制 6.5 可编程序控制器的发展方向,6.1 可编程序控制器的基本概念与分类,6.1.1 可编程序控制器的定义 数控机床主要是由数控系统实现控制功能，而数控机床有些控制功能由PLC完成。 6.1.2 可编程序控制器的特点 作为顺序控制装置，适应于工业环境的使用要求，可编程序控制器具有以下特点： 1)控制程序可变，具有柔性功能。 2)采用面向过程语言，编程方便。 3)具有完备的使用功能。 4)扩展灵活且组合方便。
2、5)系统构成简单，安装调试方便。 6)系统稳定可靠性能好。,6.1 可编程序控制器的基本概念与分类,6.1.3 可编程序控制器的分类 1.按容量分 可分为“小”、“中”、“大”三种类型。 (1)小型PLC：这类PLC的I/O点数在256点以下(在64点以下为超小型机)。 (2)中型PLC：其I/O点数在256点以上，2048点以下，内存在8KB以下。 (3)大型PLC：其I/O点数在2048点以上，是具有高级功能的PLC。 2.按硬件结构分 (1)整体式结构：将PLC各组成部分集装在一个机壳内，输入、输出接线端子及电源进线分别在机箱的上、下两侧，由发光二极管显示输入输出状态。,6.1 可编程序
3、控制器的基本概念与分类,(2)模块式PLC：输入输出点数较多的大、中型和部分小型PLC采用模块式结构。 (3)叠装式PLC：单元式结构紧凑、安装方便、体积小，易于与被控设备形成整体，但每个单元的I/O点数有搭配关系，有时配置的系统输入点、输出点不能被充分利用，而且各单元尺寸大小不一致，不易安装整齐。,6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法,6.2.1 可编程序控制器的基本组成 可编程序控制器基本结构如图61所示，主体由三个部分组成，包括CPU、存储系统输入输出接口、存储器ROM和RAM等，系统电源在CPU模块内，也可以单独视为一个单元。,图6-1 可编程序控制器结构,6.2 可编程序控制器
4、的基本结构及编程方法,1. CPU (1)CPU的作用：CPU的作用是控制整个系统协调一致地运行，解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序，完成所有控制、处理、通信及所赋予的其它功能。 1)接收和存储用户通过编程器等输入设备输入的程序和数据。 2)以扫描的方式，接收来自输入单元的输入变量和状态数据，并存入相应的数据存储区(输入映象区)。 3)利用错误校验技术，监控存储和通信状态，诊断内部电路的工作状态，以及电源状态和用户编程中的语言错误。 4)执行用户程序，完成对各种数据的处理、传输和存储，根据数据处理结果，产生相应的内部控制信号，以完成用户指令规定的各种操作。,6.2 可编程序控制器
5、的基本结构及编程方法,5)响应各种外围设备(如编程器、打印机等)的请求。 (2)PLC常用CPU的特性:在PLC中常用的CPU，主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片机。 2.存储器ROM(EPROM)和RAM (1)存储器类型与存储器容量:常用的存储器有CMOS RAM和EEPROM。 (2)存储系统的作用与存储分配:PLC的存储器有两类，一类是存储PLC系统程序的系统存储器，另一类是存储用户程序的用户存储器。 1)系统程序存储区：存放PLC永久存储的程序和指令，如继电器指令，块转移指令，算术指令等。,6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法,2)内部工作状态区：该区又称草稿本，是为CP
6、U提供的临时存储区，用于存放相对少量的供内部计算用的数据。 3)数据存储区：存放与控制程序相关的数据，如定时器计数器预置数、以及其它控制程序和CPU使用的常量与变量；读入的系统输入状态和输出状态。 4)用户程序存储区：存放用户输入的编程指令、控制程序。 3.输入输出模块 可编程序控制器是一种工业控制计算机系统，它的控制对象是工业生产过程，它与工业生产过程的联系通过输入输出(I/O)模块来实现。,6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法,图6-2 可编程序控制器系统构成,4.编程器,6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法,(1)编程器的功能：编程器是PLC必不可少的外部设备。 1)在线(联
7、机)编程方式。 2)离线(脱机)编程方式。 (2)编程器结构：编程器按结构可分为三种类型。 1)手携式编程器。 2)带有显示屏的编程器。 3)通用计算机作为编程器。 (3)编程器的工作方式：编程器可以通过面板上的设定开关确定其工作方式。 1)编程方式。 2)监控方式。 3)运行方式。,6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法,6.2.2 可编程序控制器的编程方法 1.接点梯形图 用梯形图(LD，Ladder Diagram)编程与设计继电器电路图很相似，用电路元件符号来表示控制任务，直观而且容易理解(见图6-3)。,图6-3 接点梯形图,6.2 可编程序控制器的基本结构及编程方法,2.语句表
8、(指令表语言) 语句表也称指令表(IL-Instruction List)或称指令表语言。 3.控制系统流程图 控制系统流程图(CSF，Control System Flowchart)就是逻辑功能图(见图6-4)。,图6-4 逻辑功能图,6.3 数控机床用可编程序控制器,6.3.1 数控机床用可编程序控制器分类 数控机床用可编程序控制器（PLC)可分为两大类，即内装型PLC（Builtin Type）、外置型或称独立型PLC(Standalone Type)。 1.内装型PLC 1)内装型PLC实际上是数控系统装置本身带有PLC功能，内装型PLC功能通常是作为可选功能提供给用户的。 2)数控
9、装置内部，内装型PLC可与数控系统共用一个CPU，也可以单独有一个专用的CPU。 3)有些内装型PLC可利用数控系统的显示器和键盘进行梯形图或语言的编程调试，无需装配专门的编程设备。 2.独立型PLC,6.3 数控机床用可编程序控制器,1)独立型PLC本身即是一个完整的计算机系统，其具有CPU、EPROM、RAM、I/O接口以及编程器等外部设备的通信接口、电源等。,图6-5 具有内装PLC的CNC与外部连接框图,6.3 数控机床用可编程序控制器,2)独立型PLC的I/O模块种类齐全，其输入输出点数可通过增减I/O模块灵活配置。 3)与内装型PLC相比，独立型PLC功能更强。,图6-6 PLC在
10、数控机床中的配置形式,6.3 数控机床用可编程序控制器,6.3.2 可编程序控制器与外部的信息交换 可编程序控制器（PLC）与数控系统（CNC）及机床（MT）的信息交换包括： 1)MTPLC。 2)PLCMT。 3)CNCPLC。 4)PLCCNC。 6.3.3 数控机床用可编程序控制器功能 可编程序控制器在数控机床中主要实现M、S、T等辅助功能。 1.主轴转速功能 用S二位或S四位代码指定。 2.自动换刀功能 由PLC实现T功能，给自动换刀管理带来很大方便。3.辅助动作功能 PLC完成的M功能很广泛。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,6.4.1 FANUC PMC-L型PLC指令 该数控
11、机床用内装型PLC有两种指令，即基本指令和功能指令。 1.基本指令 PMC-L有12种基本指令(见表6-1)；基本指令格式如图6-8所示。,图6-7 堆栈寄存器,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-8 基本指令格式,6.4 典型PLC的指令和程序编制,表6-1 PMC-L型PLC的基本指令,2.功能指令 数控机床使用PLC的指令，必须满足数控机床信息处理和动作控制特殊要求。 (1)功能指令的格式：功能指令不能用继电器符号表示，它的格式如图6-9所示。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-9 功能指令格式,1)控制条件。 2)指令。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,3)参数。,表
12、6-2 编码表和运算结果,4)输出(W)。 (2)PMC-L部分功能指令说明：PMC-L共有35种功能指令(见表6-3)。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,表6-3 PMC-L功能指令,6.4 典型PLC的指令和程序编制,1)顺序结束指令(END1，END2)。,图6-10 顺序结束指令格式,2)定时器指令(TMR，TMRB)。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-11 定时器指令格式1,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-12 定时器指令格式2,3)译码指令(DEC)。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-13 DEC功能指令的格式,6.4 典型PLC的指令和程序编制,
13、图6-14 译码规格数据格式,6.4.2 顺序程序的编制 1.编程举例,6.4 典型PLC的指令和程序编制,(1)基本指令例1：图6-15梯形图的编码表和操作结果状态见表6-4。,图6-15 基本指令例1,6.4 典型PLC的指令和程序编制,表6-4 梯形图的编码表和操作结果状态,(2)基本指令例2:图6-16梯形图的编码表和操作结果状态见表6-5。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-16 基本指令例2,6.4 典型PLC的指令和程序编制,表6-5 梯形图的编码表和操作结果状态,(3)基本指令例3：图6-17梯形图的编码表和操作结果状态见表6-6。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,
14、图6-17 基本指令例3,6.4 典型PLC的指令和程序编制,表6-6 梯形图的编码表和操作结果状态,(4)控制主轴运动顺序程序编制：控制主轴运动局部梯形图如图6-18所示。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,图6-18 主轴运动控制局部梯形图,6.4 典型PLC的指令和程序编制,表6-7 梯形图程序编码表,6.4 典型PLC的指令和程序编制,2.数控机床顺序程序设计步骤 (1)确定PLC型号及硬件配置：不同型号PLC有不同硬件组成和性能指标，基本I/O点数、扩展范围、程序存储量往往差别很大。 (2)制作接口信号文件：需要设计和编制的接口技术文件，有输入和输出信号电路原理图、地址表、PLC数
15、据表。 (3)绘制梯形图：梯形图逻辑控制顺序的设计，从手工绘制梯形图开始。 (4)用编程机编制顺序程序：手工绘制的梯形图，可先转换成指令表形式，再用键盘输入编程机进行修改。 (5)顺序程序的调试与确认：编好的程序需要经过运行调试。 (6)顺序程序的固化：将经过反复调试并确认无误的顺序程序，用编程机或编程器写入EPROM中，称之为顺序程序的固化。,6.4 典型PLC的指令和程序编制,(7)程序的存储和文件整理：联机调试合格的PLC程序，是重要的技术文件，除固化到EPROM中外，还应存入软盘。,6.5 可编程序控制器的发展方向,1.大规模和小规模方向发展 随着PLC结构和功能改进，其应用范围迅速扩
16、大，功能更强的PLC不断推出，由整体结构向小型模块化结构发展，增强了配置的灵活性。 2.加强过程控制功能 随着PLC的技术发展，加强了运算、数据处理、图形显示、联网通信功能，出现了模拟量I/O模块，专门用于过程控制的智能Pm模块，有些PLC的过程控制已有自适应、参数自整定功能，使调试时间减短、控制精度提高。 3.增强通信联网能力 通信联网功能，使PLC与PLC之间、PLC与其它控制设备之间能交换数字信息，形成一个统一的整体，实现分散控制或集中控制。,6.5 可编程序控制器的发展方向,4.开发新器件和新模块 为满足工业自动化各种控制系统的需要，PLC生产厂家不断推出新器件和新模块，如以微处理器为基础的智能I/O模块，使CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的时间少，有利于提高PLC扫描速度。 5.标准化和高级化发展 国际电工委员会(IEC)规定PLC编程语言，主要程序组织语言是顺序结构功能表。 6.发展容错技术 PLC都具有故障自诊断功能，而没有容错功能，用户在大规模控制或高可随性控制场合，对采用PLC会产生不同程度的犹豫。 1. PLC作为工业顺序控制装
