數(shù)控機(jī)床邏輯控制程序研發(fā)設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、數(shù)控機(jī)床邏輯控制程序 (PLC) 設(shè)計(jì)與調(diào)試目的：熟悉并掌握 K1000M PLC的基本編程方法和傳輸調(diào)試過程設(shè)備：GCY數(shù)控機(jī)床電氣接線實(shí)訓(xùn)考核裝置1. PLC的介紹1.1 概述1.2 PLC 的特點(diǎn)1.3 PLC 的分類1.4 PLC 的硬件組成1.5 PLC 的工作方式2. 數(shù)控系統(tǒng)K1000M系列PLC的基本編程方法和傳輸調(diào)試2.1 明確機(jī)床的控制要求和機(jī)床的工作流程2.2 PLC 基本邏輯指令和功能指令2.3 K1000 系列PLC的內(nèi)部軟元件2.4數(shù)控機(jī)床PLC程序編寫與調(diào)試2.4.1 數(shù)控機(jī)床梯形圖的繪制2.4.2 數(shù)控機(jī)床PLC程序的傳輸調(diào)試1. PLC 的介紹1.1 概述可編

2、程控制器簡稱 PLC它是在電氣控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制 裝置。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。1.2 PLC 特點(diǎn)PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，主要是因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu) 點(diǎn)，能較好地解決工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。其主要優(yōu)點(diǎn) 有 : 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。1. 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾十萬小 時(shí)，之所以有這么高的可靠性， 是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施。殘騖

3、樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。(1) 硬件方面I/O通道才用光電隔離， 有效的抑制了外部干擾源對 PLC的影響；對供電電源采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對 CPU 等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo) 磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。(2) 軟件方面PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界干擾導(dǎo)致的故障；在PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測和判斷：當(dāng)外界干擾引起故 障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后， 便恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。彈貿(mào)攝爾

4、霽斃攬磚鹵廡。2. 編程簡單、使用方便日前，大多數(shù) PLC 采用的編程語言時(shí)梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程 語言。梯形圖語言的電路符號和表達(dá)式與電氣線路圖相近，形象、直觀，很容易讓廣大工程技 術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時(shí)，PLC 編程器的操作和使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。3. 功能完善，通用性強(qiáng)現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算功、 定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A專換、 數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、 PI搭制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。4. 設(shè)計(jì)安裝簡單、維護(hù)方便由

5、于PL軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大大減少。PL的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。在維修方面，由 于PL的故障率極低，維修工作量很?。欢襊L具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PL上的指示燈或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。5. 體積小、質(zhì)量輕、能耗低由于PLC采用了集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想 控制設(shè)備。1.3 PLC的分類PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式不同、功能的差異和I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行分類。 鵝婭盡損

6、鵪慘歷蘢鴛賴。1. 按結(jié)構(gòu)的形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。(1) 整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，價(jià)格低等特點(diǎn)O微型PLC一般采用這種整體 式結(jié)構(gòu)。 籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。(2) 模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別制作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在CP模塊中)以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。這種PLC的最大特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。

7、預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。2. 按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將 PLC分為低檔、中檔、高檔三類。3. 按I/O點(diǎn)數(shù)分類根據(jù)PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。(1) 小型PLC I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下的為小型PLG其中，I/O點(diǎn)數(shù)小于645點(diǎn)的為超小型或 微型PLC.滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。(2) 中型PLC I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上，2048點(diǎn)以下的為中型PLG(3) 大型PLC I/O點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)以上的為大型PLC數(shù)控機(jī)床中的PLCI常有兩種形式：內(nèi)裝式和獨(dú)立式。內(nèi)裝式PLC也稱集成式PLC,采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)之初就將NC和PLC結(jié)合起來

8、 考慮，NC和PLC之間的信號傳遞是在內(nèi)部總線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因而有較高的交換速度和較寬的信息通道。NC和PLC可以共用一個(gè)CPU 好可以是單獨(dú)的CPU這種結(jié)構(gòu)從軟件硬件整體上考 慮，PLC和NC之間沒有多余的導(dǎo)線連接，增加了系統(tǒng)的可靠性，而且N(和PLC之間J易實(shí)現(xiàn)許多高級功能，PLC中的信息也能通過CNC勺顯示器顯示，這種方式對于系統(tǒng)的使用具有較大的優(yōu) 勢。高檔次的數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這種形式的PLC。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。獨(dú)立式PLC也稱外裝式PLC它獨(dú)立于NC裝置，具有獨(dú)立完成控制的功能。在采用這種應(yīng)用方式時(shí)，用戶可根據(jù)自己的特點(diǎn)，選用不同的PLC專業(yè)廠商的產(chǎn)品，并且可以更為方便地對控

9、制規(guī)模進(jìn)行調(diào)整。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。1.4 PLC 的硬件組成PLC勺硬件主要由中央處理器CP)、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等部分組成。其中，CP是PL的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備與CPU之間的借口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。下面對 PL主要組成各部分進(jìn)行簡單介紹 。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。1. 中央處理單元 (CPU)在PL中 CP按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 PL有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾 個(gè)方面 :(1) 接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。(2) 診斷電源、PL內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等。(3

10、) 通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中。(4) 從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。(5) 根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果， 更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容， 通過輸出單元實(shí) 現(xiàn)輸出控制 。2. 存儲器存儲器主要有兩種，一種是可讀 /可操作的隨機(jī)存儲器 RAM另一種是只讀存儲器 ROM PROM EPRO和EEPROM在PLC中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。3. 輸入 / 輸出單元輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。PLC!過輸入接口可以檢測到被控對象的各種數(shù)據(jù)， 以這

11、些數(shù)據(jù)作為PLC寸被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù); 同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。PL的 I/O接口所能接受的輸入輸出信號個(gè)數(shù)稱為PL輸入/輸出口（ I/O）點(diǎn)數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過 PL的 I/O擴(kuò)展接口對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。4. 通信接口5. 智能接口模塊6. 編程裝置1.5 PLC的工作方式PLC是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但CPU不可能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作（串行工作）方式，每次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。由于CP的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看

12、，PLC卜部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并 行）完成的。這種串行工作過程稱為PLC勺掃描工作方式。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。用掃描方式執(zhí)行用戶程序時(shí)， 掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲的先后順序，從上至下、從左至右，逐條執(zhí)行，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。整個(gè)掃描工作過程執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期與CP運(yùn)行速度、PL硬件配置及用戶程序長短有關(guān)，典型值為1lOOms 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。PLC在行程序的過程分為三個(gè)階段：即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。2. 數(shù)控系統(tǒng)K1000M系列PLC的基本編程方法

13、和傳輸調(diào)試2.1明確機(jī)床的控制要求和機(jī)床的工作流程機(jī)床的控制要求和機(jī)床的工作流程（表8-1 ）。表8-1工作流程表2.2 PLC基本邏輯指令和功能指令PLC指令分為基本指令和功能指令兩種類型。基本指令：基本指令在設(shè)計(jì)順序程序過程中是最常用到的指令。它們執(zhí)行一位總算，如ANDOR等共有14種類型。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。功能指令：在用基本指令難以編制某些機(jī)床動(dòng)作時(shí)，可以使用功能指令來簡化編程。一、基本指令基本指令的類型和含義見表格基本指令和操作。指令格式1：在代碼表中書寫指令，穿孔到紙帶時(shí)使用這種格式。指令格式2:通過編程器輸入指令時(shí)使用這種格式，這種格式簡化了輸入操作。舉個(gè)例子，RN即表示 RD

14、.NOT使用"R"和"N" 2 個(gè)鍵來輸入。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。各基本指令詳細(xì)內(nèi)容列表如下：（STO就是所示的棧頂）表格基本指令和操作編號指令指令含義格式一格式二01RDR讀指定信號的狀態(tài)，并且設(shè)置在 STOK02RD.NOTRN將讀入的指定信號的邏輯狀態(tài)取非后置入ST中。03WRTW寫邏輯運(yùn)算的結(jié)果（STO勺狀態(tài)輸出到給定的地址。04WRTNOTWN對邏輯運(yùn)算的結(jié)果（STO勺狀態(tài)）取非后輸出到給定的 地址。05ANDA信號狀態(tài)和ST邏輯與，并寫回STO06AND.NOTAN信號狀態(tài)取非后和 ST邏輯與，并寫回STO07ORO信號狀態(tài)和ST邏輯或，并寫

15、回 STO08OR.NOTON信號狀態(tài)取非后和 ST邏輯或，并寫回STO09RD.STKRS將寄存器內(nèi)容左移一位，把指定地址的信號狀態(tài)設(shè)到STO10RNS將寄存器內(nèi)容左移一位，把指定地址的信號狀態(tài)取非后設(shè)到STO11AND.STKAS將STOfl ST邏輯與后，堆棧寄存器右移一位， 結(jié)果寫入STO12OR.STKOS將STOfl ST邏輯或后，堆棧寄存器右移一位， 結(jié)果寫入STO13SETSET將STOA指定地址中的信號邏輯或后，將結(jié)果返回到 指定地址中。14RSTRST將ST啲狀態(tài)取反后，和指定地址中的信號邏輯與， 將結(jié)果返回到指定地址中。二、功能指令在編制順序程序時(shí)，一些功能，如控制沿更短

16、路徑方向的旋轉(zhuǎn)，很難用只執(zhí)行位運(yùn)算的基本指令來實(shí)現(xiàn)。因此，用功能指令來編程會更方便。見輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。表格。表格功能指令的種類及處理過程指令處理過程格式1（梯形圖）格式2*（SU號）END 1S1第一級梯圖程序結(jié)束END2S2第二級梯圖程序結(jié)束TMRS3或 TMR定時(shí)器TMRBS24固定定時(shí)器TMRCS54定時(shí)器DECS4或 DEC譯碼DECBS25二進(jìn)制譯碼DECC位譯碼CTRS5計(jì)數(shù)器CTRCS55計(jì)數(shù)器ROTS6旋轉(zhuǎn)控制ROTBS26一進(jìn)制旋轉(zhuǎn)控制CODS7代碼轉(zhuǎn)換CODBS27二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換MOVES8邏輯與后的數(shù)據(jù)傳送M0VORS28邏輯或后的數(shù)據(jù)傳送MOVBS43一字節(jié)的傳送

17、MOVWS44兩字節(jié)的傳送MOVNS45N個(gè)字節(jié)的傳送COMS9公共線控制COMES29公共線控制的結(jié)果JMPS10跳轉(zhuǎn)PARISll奇偶校驗(yàn)DCNVS14數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DCNVBS31擴(kuò)展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換COMPS15比較COMPBS32二進(jìn)制比較COINS16一致性檢測SFTS33寄存器移位SFLN寄存器左移位SFRN寄存器右移位DSCHS17數(shù)據(jù)搜尋DSCHBS34二進(jìn)制數(shù)據(jù)搜尋XMOVS18變址數(shù)據(jù)傳送XMOVBS35二進(jìn)制變址數(shù)據(jù)傳送ADDS19加法ADDBS36二進(jìn)制加法SUBS20減法SUBBS37二進(jìn)制減法MULS21乘法MULBS38二進(jìn)制乘法DIVS22除法DIVBS39二進(jìn)制除法NUM

18、ES23常數(shù)定義NUMEBS30二進(jìn)制常數(shù)定義DISPBS41擴(kuò)展信息顯示W(wǎng)INDWS52寫窗口數(shù)據(jù)PSGNLS50位置信號輸出PSGN2S63位置信號輸出2DIFUS57上升沿檢測DIFDS58下降沿檢測EORBS59異或ANDBS60邏輯與ORBS61邏輯或NOTBS62邏輯非CALLS65條件子程序調(diào)用CALLUS66無條件子程序調(diào)用SPS71子程序SPES72子程序結(jié)束SPCNT主軸軸控制*詳細(xì)內(nèi)容見資料K1000PLC用戶手冊PLC指令篇。2.3 K1000系列PLC的內(nèi)部軟元件地址符含義尋址空間備注XMO PLC的DI輸入XO-X255允許位尋址，只讀YPLC MC勺DO俞山Y(jié)O-

19、Y255允許位尋址FCNC> PLC俞入F0-Y255允許位尋址，只讀GPLS CNC俞出G0-G511允許位尋址RPLC內(nèi)部控制繼電器RO-R999允許位尋址SPLC內(nèi)部特殊標(biāo)志SO-S19允許位尋址KPLC內(nèi)部掉電保持繼電器KO-K19允許位尋址D數(shù)據(jù)表DO-D4095允許位尋址C計(jì)數(shù)器CO-C790 9999 (CTR0 32767 ( CTRCT定時(shí)器TO-T7916172800000s(TMR,TMRB)L標(biāo)號序號LO-L9999P子程序序號PO-P99991輸入繼電器XI:輸入繼電器 與輸入端相連，它是專門用來接受機(jī)床外部開關(guān)信號的元件。PL（通過輸入接口將外部輸入信號狀態(tài)（

20、接通時(shí)為1，斷開時(shí)為0）讀入并存儲在映像寄存器中。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。輸入繼電器必須由外部信號驅(qū)動(dòng)，不能用程序驅(qū)動(dòng)，所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈， 其觸點(diǎn)的使用次數(shù)不限。2、輸出繼電器Y輸出繼電器Y用來將PL（內(nèi)部信號輸出傳送給外部負(fù)載（用戶輸出設(shè)備。輸出繼電器線圈是由PL內(nèi)部的程序驅(qū)動(dòng)的，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。在輸出 單元中，每個(gè)硬件繼電器都對應(yīng)有唯一一對常開硬觸點(diǎn)，但在梯形圖中，每一個(gè)輸出繼電器的 常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以多次使用。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。3、CN&PLC勺輸入繼電器F tCN&PLC勺輸入繼電器F屬于數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部信號，使用時(shí)不

21、能更 改。凍鈹鋨勞臘錯(cuò)癇婦脛糴。4PLOCN的輸出繼電器G PLOCN的輸入繼電器GW于數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部信號，使用時(shí)不能更改。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。5、輔助繼電器（R）輔助繼電器是PL（中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。輔助繼電器不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，輔助繼電器的常開與常閉觸點(diǎn)在PL（內(nèi)部編程時(shí)可無限次使用。每個(gè)輔助功能 M弋碼在PL（程序都有對應(yīng)的R地址。鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng)庫。6、內(nèi)部狀態(tài)繼電器S內(nèi)部狀態(tài)繼電器S也稱PLC勺內(nèi)部特殊標(biāo)志，共20點(diǎn)，主要用在主軸自動(dòng)換擋的控制中。7、定時(shí)器（T）PL（中的定時(shí)器相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的通電延時(shí)型時(shí)間繼電器，

22、它可以無限對常開、 常閉延時(shí)觸點(diǎn)。定時(shí)器中有一個(gè)設(shè)定值寄存器，一個(gè)當(dāng)前值寄存器碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。8、計(jì)數(shù)器（CCT用作計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以用于NC機(jī)床的多種用途。像預(yù)置值或計(jì)數(shù)值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可通過系統(tǒng)參數(shù)以BCD格式或二進(jìn)制格式使用。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。9數(shù)據(jù)寄存器（D數(shù)據(jù)寄存器又稱為數(shù)據(jù)表，PL在進(jìn)行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時(shí)，需 要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。10、內(nèi)部保持型繼電器K2.4數(shù)控機(jī)床PLC程序編寫與調(diào)試數(shù)控機(jī)床梯形圖的繪制照明燈的控制：要求用機(jī)床操作面板上的一個(gè)按鈕控制照明燈的打開和熄滅，即按下面板上指定的照明按鈕時(shí)照明燈亮，第二次按下該按鈕時(shí)照明燈熄滅。面板按鈕地址為X46.1，輸出地址為 YO.2梯形圖如下：釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。X46.1R205.