可编程控制器(PLC).doc

模块五可编程控制器(PLC)
课题一数控机床主轴功能的程序流程
知识点:
·可编程控制器的结构及其工作原理
·可编程控制器在数控机床上可实现的功能
技能点:
·能分析PLC在机床上可实现的功能及其特点
一、任务引入
数控机床主轴为保证加工时的安全,将主轴转速限制在20~3000r/min范围,用可编程控制器进行处理,试写出可编程控制器的主轴S功能程序流程。
二、任务分析
数控机床的主轴速度是由可编程控制器(即PLC)控制的。什么是可编程控制器?可编程是怎样工作的?什么是S功能及其代码?可编程控制器在数控机床上有哪些应用?下面我们就先对这些问题进行讲解。
三、相关知识

可编程控制器硬件构成如图5-1所示。通用的可编程控制器,主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出模块以及供电电源组成,各部分通过总线连接起来由于可编程控制器实现的任务主要是动作速度要求不特别快的顺序控制,因此不需使用高速微处理器。
(1)CPU
可编程控制器的CPU与微机的CPU一样,是可编程控制器的核心。它按可编程控制器中系统程序赋予的功能,接受并储存从编程器输入的用户程序和数据,用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态和数据,并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中,在诊断了电源及可编程控制器内部电路工作状态和编程过程中的语法无错误后,可编程控制器进入运行。从存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后,按指令规定的任务产生相应的控制信号,去启闭有关的控制电路,分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等功能,完成用户程序中规定的逻辑或算术运算等任务。在控制单元内还可设有标志、计时、计数等组件地址,它们直接与运算器交换数据信息,根据运算结果更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容,再由输出状态寄存器的位状态和数据寄存器的有关内容实现输出控制、数据通信等功能。
图5-1 可编程控制器结构
内装式可编程控制器的CPU有两种用法:一种是可编程控制器装置与数控装置共用一个CPU,相对价格低,但其功能受到一定限制;另一种是专用的CPU,控制处理速度快,并能增加控制功能。为了进一步提高可编程控制器的功能,近年来采用多CPU控制,如一个CPU分管逻辑运算与专用的功能指令,另一个CPU管理输入/输出模块,甚至还采用单独的CPU作为故障处理和诊断,以增加可编程控制器的工作速度及功能。
(2)存储器
可编程控制器的存储器一般有随机存储器RAM和只读存储器EPROM两种类型。随机存储器RAM是用于存放可编程控制器的号数设定值、定时器/计数器设定值数据、保持存储器的数据以及必须保存的输入/输出状态,也可用于存放用户程序。RAM中的数据由电池供电保持。只读存储器EPROM用于存储可编程控制器的系统程序,也可以固化编好调试后的用户程序。
(3)输入/输出模块
可编程控制器的输入/输出模块是可编程控制器与数控装置的输入/输出接口和其他外部设备的连接部件。可编程控制器的输入/输出模块可以直接连到执行件上,它将外部过程信号转换成控制器内部的信号电平,或将内部信号电平与外部执行机构所需电平匹配。由于所控对象不同,其接收的输入信号电压和控制的输出信号电压也各异,如有直流
24V、交流110V或220V,因此,可编程控制器提供了各种操作电平、驱动能力以及各种功能的输入/输出模块供用户选用,如输入/输出电平转换、串/并行转换、数据传送、数据转换、A/D转换、D/A转换以及其他的功能控制模块。在输入/输出模块中,采用了光电隔离、消抖动回路、多级滤波器等措施,并与外界绝缘,具有抗噪声和抗干扰性能。输入/输出模块都配有发光二极管指示运行状态。当一台可编程控制器输入/输出点数不能满足需要时还可以扩展。
(4)编程器
可编程控制器通过编程器将用户程序送入可编程控制器,因此编程器是可编程控制器的主要辅件。编程器用作用户程序的编制、调试、监视、修改和编辑,并最后将程序固化在EPROM中。编程器还可通过通信接口与可编程控制器的CPU联系,用键盘去调用和显示可编程控制器的一切内部状态或参数。
编程器分简易型和智能型,前者通过一个专用接口与可编程控制器连接,只能在线编程。程序以软件模块的形式输入,各程序段先在编程器的RAM区存放,然后转送到可编程控制器的存储器中,或者经调试通过后,将程序固化到EPROM中。智能型编程器既可在线编程,又可离线编程,还可以远离可编程控制器插到现场工作站的相应接口进行编程。智能型编程器有许多不同的应用程序软件包,功能齐全,适应的编程语言和方法也较多。

梯形图,即梯形逻辑图(Relay Ladder Logic,简称RLL),是从继电器—接触器控制系统的电气原理图演化而来的,是一种图形语言。它沿