畢業(yè)論文---plc的組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目： PLC的組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　2011年 12 月</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p>&

2、lt;p>　　第1章 組合機(jī)床的簡介3</p><p>　　1.1 組合機(jī)床概述3</p><p>　　1.1.1組合機(jī)床發(fā)展史3</p><p>　　1.1.2組合機(jī)床部件分類3</p><p>　　1.2 組合機(jī)床的特點(diǎn)4</p><p>　　1.3 組合機(jī)床裝配模型5</p>&

3、lt;p>　　1.3.1零部件間參數(shù)約束的描述5</p><p>　　1.3.2面向?qū)ο蟮慕M合機(jī)床裝配模型的定義6</p><p>　　第2章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 PLC簡介8</p><p>　　2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理10</p><p>　　2.2.1　PLC

4、的組成10</p><p>　　2.2.2　PLC程序的表達(dá)方式12</p><p>　　2.2.3　PLC的工作方式13</p><p>　　2.3　PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟14</p><p>　　2.4　PLC類型選擇及模塊選擇15</p><p>　　2.4.1 PLC類型的選擇15</p&g

5、t;<p>　　2.4.2 PLC擴(kuò)展模塊的選擇18</p><p>　　2.5　I/O地址分配及外部配線18</p><p>　　第3章 PLC的編程20</p><p><b>　　3.1 概述20</b></p><p>　　3.2 編程語言的形式20</p><p>

6、;　　3.3 PLC控制的程序設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.3.1 PLC程序的設(shè)計(jì)方法22</p><p>　　3.3.2順序功能圖的繪制25</p><p>　　3.4 PLC 控制梯形圖26</p><p>　　第4章安裝維護(hù)28</p><p>　　4.1 安裝注意事項(xiàng)28</p>

7、<p>　　4.2 配線方面的注意事項(xiàng)28</p><p><b>　　第5章 結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　為了充分發(fā)揮設(shè)備效能，迅速提升加工技術(shù)與精度，

8、越來越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)老式組合機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、操控監(jiān)控設(shè)備等組成電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效途徑。</p><p>　　論文以組合機(jī)床的數(shù)控化改造為背景，概述了組合機(jī)床數(shù)控改造的設(shè)計(jì)方案與應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)PLC的發(fā)展與應(yīng)用作了簡要介紹。論文介紹了PL

9、C編程特點(diǎn)和方式，介紹了PLC編程環(huán)境。介紹PLC的安裝維要求及環(huán)境。</p><p>　　為了充分發(fā)揮設(shè)備效能，迅速提升加工技術(shù)與精度，越來越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)老式組合機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、操控監(jiān)控設(shè)備等組成電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效途徑。</p>

10、<p>　　論文概述了組合機(jī)床數(shù)控化改造的設(shè)計(jì)方案與應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)PLC的發(fā)展與應(yīng)用作了簡要介紹論文介紹了PLC編程特點(diǎn)和方式，對(duì)兩工位鉆孔、攻螺紋組合機(jī)床應(yīng)用編程作了闡述論文還入一步闡述了PLC接口與通信技術(shù)，介紹了西門子S7-200系列PLC的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC; 編程技術(shù)；組合機(jī)床 </p><p>　　第1章 組合機(jī)床的簡介</p&

11、gt;<p>　　1.1 組合機(jī)床概述</p><p>　　1.1.1組合機(jī)床發(fā)展史</p><p>　　二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。

12、　　專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。　　最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。<

13、;/p><p>　　1.1.2組合機(jī)床部件分類</p><p>　　通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)?！　≈С胁考怯靡园惭b動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等?！　≥斔筒考怯靡暂斔凸ぜ蛑鬏S箱至加工工位的部

14、件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等?！　】刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。</p><p>　　1.2 組合機(jī)床的特點(diǎn)</p><p>　　組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。組合機(jī)車是由萬能機(jī)床和專用機(jī)

15、床發(fā)展來的，它既有專用機(jī)床、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。</p><p>　　組成組合機(jī)床的通用部件有如下幾類：動(dòng)力部件——?jiǎng)恿︻^，動(dòng)力滑臺(tái)和動(dòng)力箱；工件運(yùn)送部件——回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)鼓輪；支承部件——立柱，床身，底座和滑座等。控制系統(tǒng)有通用的液壓傳動(dòng)裝置，電氣柜，操縱臺(tái)等。與萬能機(jī)床和專用機(jī)床相比，有如下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）

16、組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70～80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。</p><p>　?。?） 由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。</p><p>　　（3） 組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。</p

17、><p>　?。?） 在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人水平要求不高。</p><p>　?。?）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其它類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部分件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。</p><p>　?。?）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要

18、。</p><p>　　機(jī)身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。</p><p>　　1.3 組合機(jī)床裝配模型</p><p>　　1.3.1零部件間參數(shù)約束的描述</p><p>　　零部件間參數(shù)關(guān)系可以反映在兩個(gè)方面：其一為零部件相互約束關(guān)系，其二為零

19、部件間可配套約束關(guān)系。</p><p>　　對(duì)于零部件間位置約束關(guān)系的描述首先需要確定一個(gè)基準(zhǔn)件，該基準(zhǔn)件應(yīng)該是與其它部件發(fā)生關(guān)系最多的一個(gè)零件或部件。以該基準(zhǔn)件為核心，分別描述其它基準(zhǔn)件的位置關(guān)系，便可建立該產(chǎn)品各個(gè)零部件之間的位置約束關(guān)系模型。對(duì)于組合機(jī)床整機(jī)而言，各個(gè)加工單元都是相對(duì)于中間底座或工作臺(tái)布置的，因而可以將中間底座作為基準(zhǔn)件來處理；而對(duì)于各個(gè)加工單元來說，則可以側(cè)底座或立柱底座作為基準(zhǔn)件來來描述

20、該加工單元內(nèi)各零部件之間位置約束關(guān)系。</p><p>　　組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度較高，在組合機(jī)床設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，提供了各通用部件間可供選擇的配套關(guān)系表。利用該配套關(guān)系表作為組合機(jī)床的配套性約束，以它作為正確選擇所需部件的導(dǎo)航準(zhǔn)則。</p><p>　　圖1 組合機(jī)床的裝配模型</p><p>　　1.3.2面向?qū)ο蟮慕M合機(jī)床裝配模型的定義</p>&

21、lt;p>　　面向?qū)ο蟮募夹g(shù)是計(jì)算機(jī)分析和解決問題的一種新方法，它具有封裝、繼承和重載等特性，為產(chǎn)品裝配模型的描述和定義提供了一個(gè)新思路。</p><p>　　面向?qū)ο蟮募夹g(shù)將具有相同的結(jié)構(gòu)、相同的操作，并遵循相同約束規(guī)則的對(duì)象構(gòu)成一個(gè)類，在同一類中的各個(gè)對(duì)象都具有相同的屬性。因而，可將組合機(jī)床定義為一個(gè)類，而所設(shè)計(jì)的每一臺(tái)具體機(jī)床則是該類的一個(gè)物件。這種組合機(jī)床類是一個(gè)復(fù)雜的類，它由各種不同的屬性所構(gòu)成。

22、每種屬性又包含不同的子類，子類又有子類，形成一種類的層次關(guān)系。下面是以類定義的組合床裝配模型，在該裝配模型中包含如下的屬性：</p><p><b>　　組合機(jī)床類</b></p><p>　　管理屬性：機(jī)床名稱、圖號(hào)、設(shè)計(jì)者、設(shè)計(jì)說明、日期等；</p><p>　　工作屬性：工作名稱、材料、材料特性、定位基準(zhǔn)，CGS檔指針；</p>

23、;<p>　　功能屬性：加工工藝面類{標(biāo)識(shí)、方位、工藝類型、加工孔類；</p><p>　　標(biāo)識(shí)、坐標(biāo)、孔類型、形狀參數(shù)；</p><p>　　裝夾、冷卻、照明及其它輔助功能；</p><p>　　工藝屬性：切削用量類；</p><p><b>　　刀具類；</b></p><p>

24、<b>　　支承導(dǎo)向類；</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)屬性：加工單元類{標(biāo)識(shí)、方位，</p><p>　　部件類；裝配關(guān)系和位置約束；</p><p>　　工作臺(tái)或中間底座類；</p><p><b>　　夾具類；</b></p><p><b>　　輔助裝配類

25、；</b></p><p>　　裝配關(guān)系和位置約束；</p><p>　　管理屬性：包括機(jī)床名稱、圖號(hào)、設(shè)計(jì)者、設(shè)計(jì)說明等；　</p><p>　　工件屬件：工件是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是產(chǎn)生工序圖的依據(jù)，除了工件名稱、材料等特性之外，還應(yīng)包括工件造型的CSG文件指針、定位基準(zhǔn)等信息；</p><p>　　(3)功能屬性：如第3.

26、1節(jié)所述，這里主要以加工工藝面類描述所設(shè)計(jì)機(jī)床的功能需求；　　 </p><p>　　(4)工藝屬性：工藝屬性包括切削用量、切削刀具以及刀具的支承導(dǎo)向等工藝內(nèi)容。工藝屬性和功能屬性具有某種對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如：工藝面中每一加工元素(譬如加工孔)，都應(yīng)有相應(yīng)的刀具、切削用量，以及支承導(dǎo)向與之對(duì)應(yīng)?！?lt;/p><p>　　(5)結(jié)構(gòu)屬

27、性：該屬性應(yīng)能反映出整個(gè)機(jī)床的配置、布局和裝配約束關(guān)系。對(duì)于機(jī)床整體而言，包含有各加工單元、工作臺(tái)或中間底座、夾具、電氣液壓系統(tǒng)和其它輔助裝置，以及它們之間的裝配關(guān)系和約束關(guān)系；而對(duì)于每一加工單元，則又有各個(gè)通用和專用部件組成，這些部件又有自身的裝配和約束關(guān)系，每個(gè)部件又有多種零件組成，從而構(gòu)成了一個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)的裝配樹。</p><p>　　1.4組合機(jī)床及其體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀 </p><

28、p>　　隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。</p><p>　

29、　隨著可編程控制器在工控領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，PLC控制的組合機(jī)床漸漸取代了采用繼電器控制的組合機(jī)床。本文主要介紹了基于殼體類攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　第2章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 PLC簡介</b></p><p>　　PLC即可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境

30、應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。與傳統(tǒng)繼電器控制比較PLC控制系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：</p><p>　　1. 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 </p><p>　　一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)

31、現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。可篇程序控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。 </p><p>　　2. 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) </p><p>　　可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便

32、，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。 </p><p>　　3. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) </p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，

33、因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 </p><p>　　PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 </p><p>　　4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 </p><p>　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的

34、中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 </p><p>　　PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 </p><p>　　PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成

35、了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。 </p><p>　　5. 編程方法簡單 </p><p>　　梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 <

36、;/p><p>　　梯形圖語言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。 </p><p>　　6. 維修工作量少，維修方便 </p><p>　　PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故

37、障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 </p><p>　　7. 體積小，能耗低 </p><p>　　對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確1/2-1/10。 </p><p>　　2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p

38、>　　PLC硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成主要包括電源、中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊。</p><p>　　PLC的工作原理可以簡單地表述為：在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序，對(duì)控制要求進(jìn)行處理判斷，并通過執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。但是，在時(shí)間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進(jìn)行的，其具體的運(yùn)行方式與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都有著一定的不同。<

39、;/p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。當(dāng)PLC開始上電運(yùn)行時(shí)，首先清除I/O映像區(qū)的內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，確認(rèn)正常后開始掃描。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，因此，PLC的工作方式是一種串行循環(huán)工作方式。</p><p>　　完成上述三個(gè)階段稱作

40、一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p>　　2.2.1　PLC的組成</p><p><b>　　1.CPU</b></p><p>　　CPU是PLC的核心部分。與通用微機(jī)CPU一樣，CPU在PC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能：</p><p>　　

41、（1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；</p><p>　?。?）接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；</p><p>　　（3）診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤；</p><p>　　（4）在PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后：</p><p>　　a）執(zhí)行用戶程序——產(chǎn)生相應(yīng)

42、的控制信號(hào)（從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路）</p><p>　　b）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理——分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)</p><p>　　c）更新輸出狀態(tài)——輸出實(shí)施控制（根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)

43、寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）</p><p><b>　　2.存儲(chǔ)器</b></p><p>　　系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令、解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)，不能由用戶直接存取。</p><p>　　用戶程序存儲(chǔ)器：存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。&l

44、t;/p><p>　　功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）：存放用戶數(shù)據(jù)</p><p>　　PC的用戶存儲(chǔ)器通常以字（16位/字）為單位來表示存儲(chǔ)容量。</p><p>　　注意：系統(tǒng)程序直接關(guān)系到PC的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常PC產(chǎn)品資料中所指的存儲(chǔ)器形式或存儲(chǔ)方式及容量，是指用戶程序存儲(chǔ)器而言。</p><p>　　3.I/O（輸入/輸出部件）

45、</p><p>　　I/O：CPU與現(xiàn)場I/O裝置或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平與驅(qū)動(dòng)能力的I/O模塊，以及各種用途的I/O組件供用戶選用：輸入/輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并行轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、誤碼校驗(yàn)、其他功能模塊。</p><p>　　I/O模塊可與CPU放在一起，也可遠(yuǎn)程放置。通常，I/O模塊上還具有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排。</

46、p><p>　　4.編程器等外部設(shè)備</p><p>　　編程器：PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的工具?？煞譃楹唵涡?，即只能聯(lián)機(jī)編程；只能用指令清單編程。智能型，即既可聯(lián)機(jī)（Online），也可脫機(jī)（Offline）編程；可以采用指令清單（語句表）、梯形圖等語言編程。?？芍苯右噪娔X作為編程器，安裝相關(guān)的編程軟件編程。</p><p>　　作用：用于用戶程序的

47、編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視。例如</p><p>　　通過鍵盤和顯示器去檢測PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，或者通過通訊端口與CPU聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)與PLC的人機(jī)對(duì)話。</p><p>　　注意：編程器不直接加入現(xiàn)場控制運(yùn)行。一臺(tái)編程器可開發(fā)、監(jiān)護(hù)許多臺(tái)PLC的工作。</p><p>　　其他外設(shè)：磁盤、光盤、EPROM寫入器（用于固化用戶程序）、打印機(jī)、圖形監(jiān)視系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)

48、等等。</p><p><b>　　5.電源：</b></p><p>　　內(nèi)部電源：開關(guān)穩(wěn)壓電源，供內(nèi)部電路使用；大多數(shù)機(jī)型還可以向外提供DC24V穩(wěn)壓電源，為現(xiàn)場的開關(guān)信號(hào)、外部傳感器供電。</p><p>　　外部電源：可用一般工業(yè)電源，并備有鋰電池（備用電池），使外部電源故障時(shí)內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不致丟失。</p><p&g

49、t;　　2.2.2　PLC程序的表達(dá)方式</p><p>　　由PLC的工作原理可知：PLC是以程序的形式進(jìn)行工作的，為此，需要把控制任務(wù)變換為程序表達(dá)。PLC的程序表達(dá)方法非常靈活，目前常用的表達(dá)方法有四種：梯形圖、指令、邏輯功能圖和高級(jí)語言。下面對(duì)這些表達(dá)方法作簡要說明。</p><p><b>　　1、梯形圖 </b></p><p>　

50、　梯形圖是一種圖形語言，它與傳統(tǒng)的繼電器電路非常相似，它仍沿用繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語，所不同的是，梯形圖中每個(gè)元件的名稱和編號(hào)有PLC的特別規(guī)定；同一編號(hào)繼電器的觸點(diǎn)（既有常開又有常閉）可以根據(jù)需要無限引用；所有觸點(diǎn)及其構(gòu)成的控制回路都是通過軟件編程實(shí)現(xiàn)其功能的，并無實(shí)際連線；此外梯形圖中所有的輸出元素都是安排在右側(cè)與母線相連，圖中每包含一個(gè)被控元素的邏輯段稱為一個(gè)梯級(jí)。梯形圖中繼電器的線圈、常開觸點(diǎn)及常閉觸點(diǎn)符號(hào)常用下圖中的

51、符號(hào)表示。梯形圖比較形象、直觀，對(duì)于熟悉繼電器控制表達(dá)方式的人來說，很容易接受。在PLC中，它是用得最多的一種程序表達(dá)方式。 </p><p><b>　　圖2 梯形圖符號(hào)</b></p><p>　　2、指令（語句表） </p><p>　　令就是用助記符來表達(dá)PLC的各種功能，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，但又較之簡單得多。這種程序表達(dá)方式，

52、編程設(shè)備簡單，邏輯緊湊，目前各種PLC均有指令的編程功能。</p><p><b>　　3、邏輯功能圖 </b></p><p>　　這種方式基本上是采用半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯方塊圖來表達(dá)的。對(duì)每一種邏輯功能都使用一個(gè)運(yùn)算方塊，其運(yùn)算功能由方塊內(nèi)的符號(hào)確定。常用“與”、“或”、“非”三種邏輯功能表達(dá)控制邏輯。有關(guān)的輸入均畫在方塊的左邊，輸出畫在方塊的右邊。對(duì)于熟悉邏輯電

53、路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)的人來說，用這種方式編程感到較方便。</p><p><b>　　4、高級(jí)語言 </b></p><p>　　大型PLC中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、完成PID調(diào)節(jié)等較為復(fù)雜的控制。也采用BASIC、PASCAL等高級(jí)語言編程。目前，各類型PLC都具有兩種或兩種以上編程語言，其中以梯形圖和指令較為常用。</p><p>　　2.2.

54、3　PLC的工作方式</p><p>　　PLC的工作方式是一種串行循環(huán)工作方式。其工作過程分三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。當(dāng)PLC開始上電運(yùn)行時(shí)，首先清除I/O映像區(qū)的內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，確認(rèn)正常后開始掃描。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直到遇到結(jié)束符后返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷

55、循環(huán)。</p><p>　　1．輸入采樣階段