可編程控制器及其應(yīng)用

會(huì)計(jì)學(xué)1可編程控制器及其應(yīng)用第7章可編程控制器及其應(yīng)用

7.1數(shù)控機(jī)床PLC概述數(shù)控機(jī)床PLC的形式數(shù)控機(jī)床用PLC可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是專(zhuān)門(mén)為數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造的內(nèi)置型PLC（PMC）；另一類(lèi)為滿足數(shù)控機(jī)床控制要求的獨(dú)立型PLC（通用型PLC）。1．內(nèi)置型PLC目前單機(jī)中小型數(shù)控機(jī)床普遍采用此形式。內(nèi)置型PLC從硬件上看無(wú)明顯特征，可理解為CNC裝置帶有PLC功能，或PLC與NC裝置合二為一、PLC與NC之間的信號(hào)傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)的一個(gè)CNC裝置。內(nèi)置型PLC（PMC）與NC及MT(機(jī)床側(cè))之間的信號(hào)傳送如圖7-1所示。第7章可編程控制器及其應(yīng)用第1頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-1內(nèi)置型PLC（PMC）與NC及MT之間的信號(hào)傳送示意圖第2頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用內(nèi)置型PLC有以下特點(diǎn)：(1)由于內(nèi)置型PLC是專(zhuān)門(mén)為數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造的，其性能指標(biāo)是根據(jù)所從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類(lèi)型等確定的，其軟硬件部分是被作為CNC系統(tǒng)的基本功能或附加功能與CNC系統(tǒng)一起統(tǒng)一設(shè)計(jì)制造，故由此組成的CNC系統(tǒng)軟硬件整體結(jié)構(gòu)十分緊湊，PLC功能針對(duì)性強(qiáng)，性價(jià)比較高，較適用于單臺(tái)數(shù)控機(jī)床及加工中心等；(2)內(nèi)置型PLC可與CNC共用CPU，也可單獨(dú)使用一個(gè)CPU；(3)內(nèi)置型PLC一般單獨(dú)制成一塊附加板，插到CNC主板插座上，不單獨(dú)配備I／O接口，使用CNC系統(tǒng)本身的I／O接口，減少了中間環(huán)節(jié)；(4)內(nèi)置型PLC所用電源由CNC裝置提供，不另備電源；(5)內(nèi)置PLC型CNC系統(tǒng)也具有高級(jí)控制功能，如梯形圖編輯和傳送功能等。目前，世界上著名的CNC生產(chǎn)廠家在其生產(chǎn)的CNC系統(tǒng)中，大都開(kāi)發(fā)了內(nèi)置型PLC功能。常見(jiàn)的有FANUC系統(tǒng)；西門(mén)子系統(tǒng)等。2．獨(dú)立型PLC數(shù)控機(jī)床控制用獨(dú)立型PLC實(shí)際就是通用型PLC。獨(dú)立型PLC是獨(dú)立于CNC裝置之外，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)的裝置。獨(dú)立型PLC與CNC及MT(機(jī)床側(cè))之間的信號(hào)傳送如圖7-2所示。第3頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-2獨(dú)立型PLC與CNC及MT之間的信號(hào)傳送示意圖第4頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用獨(dú)立型PLC有以下特點(diǎn)：(1)數(shù)控機(jī)床用獨(dú)立型PLC的功能與通用型PLC完全相同（有的獨(dú)立型PLC無(wú)明顯通用型PLC的外殼，但其硬件結(jié)構(gòu)及其功能與通用型PLC完全相同），或者直接采用通用型PLC；(2)大型數(shù)控裝置用獨(dú)立型PLC一般采用模塊化結(jié)構(gòu)的中型或大型PLC，具有安裝方便、功能易于擴(kuò)展和變換等優(yōu)點(diǎn)；(3)數(shù)控機(jī)床用獨(dú)立型PLC的I／O點(diǎn)數(shù)可以通過(guò)I／O模塊的增減靈活配置。還可通過(guò)多個(gè)遠(yuǎn)程終端連接器構(gòu)成有大量I／O點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)大范圍的集中控制。因此，較適合于大型柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）；(4)單臺(tái)數(shù)控機(jī)床采用獨(dú)立型PLC性價(jià)比不高。生產(chǎn)通用型PLC的廠家很多，如西門(mén)子公司的S7系列，三菱公司的FX系列等。數(shù)控機(jī)床PLC的控制對(duì)象數(shù)控機(jī)床的控制包括坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置控制和加工過(guò)程的順序控制兩部分。在分析數(shù)控機(jī)床PLC控制對(duì)象時(shí)，可將數(shù)控機(jī)床分為NC側(cè)、PLC、MT側(cè)(機(jī)床側(cè))。NC側(cè)包括NC系統(tǒng)的硬件和軟件；MT側(cè)包括機(jī)床機(jī)械部分和其液壓、氣動(dòng)、冷卻、潤(rùn)滑、排屑等輔助裝置以及機(jī)床操作面板、繼電器電路及機(jī)床強(qiáng)電等；PLC處于NC和MT之間，對(duì)NC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行處理。數(shù)控機(jī)床PLC的輸入/輸出信號(hào)如圖7-3所示。第5頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-3數(shù)控機(jī)床PLC的輸入/輸出信號(hào)第6頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用數(shù)控機(jī)床PLC的輸入/輸出信號(hào)處理包括：1．機(jī)床操作面板控制將操作面板上的控制信號(hào)直接送入數(shù)控系統(tǒng)的接口信號(hào)區(qū)，以控制數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行。具體包括：(1)S功能：主軸轉(zhuǎn)速控制。(2)T功能：刀庫(kù)管理，自動(dòng)刀具交換等。(3)M功能（輔助功能）：根據(jù)不同的M代碼，可控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸準(zhǔn)停，切削液的開(kāi)、關(guān)，卡盤(pán)的夾緊、松開(kāi)及換刀機(jī)械手的取刀、歸刀等動(dòng)作。第7頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2．機(jī)床外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制將機(jī)床側(cè)的按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)等控制開(kāi)關(guān)信號(hào)送入PLC經(jīng)邏輯運(yùn)算后輸出給控制對(duì)象3．輸出信號(hào)控制PLC輸出的信號(hào)經(jīng)繼電器、接觸器或液壓、氣動(dòng)電磁閥對(duì)刀庫(kù)、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等裝置，以及冷卻、潤(rùn)滑和油泵電機(jī)等的控制。4．伺服控制控制主軸、伺服進(jìn)給及刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)的使能信號(hào)。5．報(bào)警處理控制當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，PLC收集強(qiáng)電柜、機(jī)床側(cè)和伺服驅(qū)動(dòng)的故障信號(hào)，使數(shù)控系統(tǒng)顯示報(bào)警號(hào)以及報(bào)警文本以方便故障診斷。第8頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用7.2通用型可編程序控制器的基礎(chǔ)知識(shí)

可編程序控制器的定義可編程控制器是以微處理器為核心,集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)可編程控制器的定義是：“可編程控制器是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入、輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)?！钡?頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用可編程序控制器的應(yīng)用范圍1.順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。它取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器順序控制。PLC可應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制。例如:各種機(jī)械、機(jī)床、自動(dòng)裝配流水生產(chǎn)線、電梯控制等。2.運(yùn)動(dòng)控制目前PLC制造商提供了拖動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，使得PLC具有了運(yùn)動(dòng)控制的功能。3.過(guò)程控制大多數(shù)PLC具有壓力、溫度、流量、速度控制等PID調(diào)節(jié)專(zhuān)用智能模塊，使PLC具有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制功能，可完成壓力、溫度、流量、速度等過(guò)程控制。4.數(shù)據(jù)處理數(shù)控機(jī)床中PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)設(shè)備緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了PLC和CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)的自由傳遞。例如FANUC公司推出的System10、11、12系列,已將CNC控制功能作為PLC的一部分。5.通信和聯(lián)網(wǎng)PLC之間、PLC和上級(jí)計(jì)算機(jī)之間還具有通信和聯(lián)網(wǎng)的功能。例如，在工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)及集散等系統(tǒng)當(dāng)中，PLC的I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分散控制,然后采用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第10頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用可編程序控制器的分類(lèi)1.按容量分類(lèi)(1)大型PLC:I/O總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上、存儲(chǔ)容量8K步以上。(2)中型PLC：I/O總點(diǎn)數(shù)在256～2048點(diǎn)之間、存儲(chǔ)容量2-8K步。(3)小型PLC：I/O總點(diǎn)數(shù)在256～64點(diǎn)之間、存儲(chǔ)容量在2K步以內(nèi)。(4)微型PLC：I/O總點(diǎn)數(shù)在64點(diǎn)以下。事實(shí)上,對(duì)于大、中、小、微型PLC的劃分并無(wú)嚴(yán)格定義，只是大家的一般認(rèn)識(shí)。2.按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)(1)整體式結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是將PLC的基本組成部件,如CPU板、輸入板、輸出板、電源板等很緊湊地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi),構(gòu)成一個(gè)整體,組成PLC的一個(gè)基本單元(主機(jī))或擴(kuò)展單元?；締卧显O(shè)有擴(kuò)展端子,通過(guò)電纜與擴(kuò)展單元相連,以構(gòu)成PLC不同的配置。整體式結(jié)構(gòu)PLC體積小,成本低,安裝方便。微型PLC大多采用這種結(jié)構(gòu)形式。(2)模塊式結(jié)構(gòu)。這種PLC由一些標(biāo)準(zhǔn)模塊如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等構(gòu)成。各模塊功能是獨(dú)立的。使用時(shí)，可根據(jù)需要靈活配置標(biāo)準(zhǔn)模塊，將各標(biāo)準(zhǔn)模塊插在框架上或基板上即可組裝而成PLC。

第11頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用可編程控制器的主要特點(diǎn)1.操作方便、改變控制程序靈活。2.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。3.通用性和靈活性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。4.系統(tǒng)組成靈活。5.編制程序簡(jiǎn)單、容易。通用型PLC主要性能指標(biāo)1.輸入輸出總點(diǎn)數(shù)(I／O總點(diǎn)數(shù))：I／O總點(diǎn)數(shù)是指PLC外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它代表可以連接開(kāi)關(guān)、按鈕等輸入量的個(gè)數(shù)和可以控制輸出負(fù)載的個(gè)數(shù)。2.存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量是指PLC內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)器容量，一般以步為單位。3.掃描速度：一般以執(zhí)行1000步指令所需時(shí)間來(lái)衡量。4.功能擴(kuò)展能力：可編程控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如A／D模塊、D／A模塊、位置控制模塊等。5.指令系統(tǒng)：指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程控制器指令的總和，它是衡量可編程控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。第12頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用通用型PLC系統(tǒng)的軟硬件組成1.PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC的硬件結(jié)構(gòu)主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電源、擴(kuò)展接口、通信接口、智能I/O接口、編程工具等組成。2.PLC的軟件系統(tǒng)PLC的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家出廠時(shí)固化在EPROM中，用戶不可讀寫(xiě)；用戶程序則由用戶根據(jù)控制要求自己編寫(xiě)，存入到PLC的RAM中，可以更改。PLC的編程語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言一般包括梯形圖(LAD)語(yǔ)言、指令表(STL)編程語(yǔ)言和功能圖語(yǔ)言等。1.梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。它的許多圖形符號(hào)與繼電接觸器控制系統(tǒng)電路符號(hào)有對(duì)應(yīng)關(guān)系,表7-1為某型號(hào)PLC圖形符號(hào)與繼電接觸器控制系統(tǒng)電路符號(hào)對(duì)照表。圖7-4為繼電器電路與梯形圖及指令表對(duì)照示意圖，其中a圖為繼電器電路，b圖為對(duì)應(yīng)的梯形圖。這種編程語(yǔ)言繼承傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中使用的框架結(jié)構(gòu)，使得程序直觀易讀，具有形象實(shí)用的特點(diǎn)，因此應(yīng)用最為廣泛。第13頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用表7-1某型號(hào)PLC圖形符號(hào)與繼電接觸器控制系統(tǒng)電路符號(hào)對(duì)照表圖7-4繼電器電路與梯形圖及指令表對(duì)照示意圖第14頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2.指令表(STL)編程語(yǔ)言是一種類(lèi)似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的助記符語(yǔ)言。一條指令一般由兩部分組成：前一部分由幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程序控制器的某種操作功能，稱為助記符；另一部分為操作數(shù)或稱為操作數(shù)的地址。指令還與梯形圖有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖7—4b和c所示。不同廠家PLC的指令不盡相同。3.功能圖語(yǔ)言編程是用“功能圖”來(lái)表達(dá)一個(gè)順序控制過(guò)程，是一種圖形化的編程方法。圖中用方框表示整個(gè)控制過(guò)程中每個(gè)“狀態(tài)”，或稱“功能”，或稱“步”，用線段表示方框間的關(guān)系及方框間狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。圖7-5為某順序控制的功能圖（狀態(tài)流程圖），方框中的數(shù)字代表順序步，每一步對(duì)應(yīng)一個(gè)控制任務(wù)，每個(gè)順序步執(zhí)行的功能和步進(jìn)條件寫(xiě)在方框右邊。第15頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-5某順序控制的功能圖第16頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用PLC的工作原理1.PLC邏輯控制的等效電路PLC邏輯控制的等效電路如圖7-6所示。該等效電路分為三個(gè)部分,即輸入繼電器電路、內(nèi)部控制電路（梯形圖）和輸出繼電器電路。其中PLC內(nèi)部繼電器均為虛擬繼電器。

第17頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-6PLC邏輯控制系統(tǒng)的等效電路第18頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用輸入繼電器電路由PLC外部電路元器件如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等和PLC內(nèi)部輸入繼電器（虛擬繼電器）線圈以及輸入繼電器電路電源等組成。內(nèi)部控制電路是一個(gè)由用戶程序編制而成的虛擬繼電器電路。其邏輯判斷規(guī)則與實(shí)物繼電器控制基本相同。內(nèi)部控制電路（梯形圖）可由各類(lèi)型虛擬繼電器,如輸出繼電器、定時(shí)器、輔助繼電器等編制而成。輸出繼電器電路由PLC外部控制電路元器件如實(shí)物繼電器線圈、指示燈等和PLC內(nèi)部輸出繼電器觸點(diǎn)（虛擬觸點(diǎn)）以及輸出繼電器電路電源等組成。PLC邏輯控制系統(tǒng)等效電路的工作過(guò)程為：外部輸入信號(hào)經(jīng)PLC輸入繼電器的線圈控制內(nèi)部控制電路（梯形圖）中對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)（虛擬觸點(diǎn)），經(jīng)由內(nèi)部控制電路（梯形圖）進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，再由內(nèi)部控制電路（梯形圖）中輸出繼電器的線圈來(lái)控制輸出繼電器電路中對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)（虛擬觸點(diǎn)），最終控制PLC外部所接負(fù)載如實(shí)物繼電器線圈得電或失電。2.PLC的工作過(guò)程PLC的工作過(guò)程分為三個(gè)階段,輸入采樣(或輸入處理)階段、程序執(zhí)行(或程序處理)階段和輸出刷新(或輸出處理)階段,如圖7-7所示。

第19頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-7PLC的工作過(guò)程第20頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用(1）輸入采樣階段在輸入采樣階段,PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài)(ON或OFF即“1”或“0”)讀入到輸入映像寄存器中寄存起來(lái),稱為對(duì)輸入信號(hào)的采樣。在程序執(zhí)行期間,即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化,輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。(2）程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段,PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示,則總是按由上到下、先左后右的順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令時(shí),所需要的輸入狀態(tài)或其它元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出,而將執(zhí)行結(jié)果寫(xiě)入元素映像寄存器中。(3）輸出刷新階段當(dāng)程序執(zhí)行完后,進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí),將元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路,再驅(qū)動(dòng)用戶輸出負(fù)載。PLC在每次掃描中,對(duì)輸入信號(hào)采樣一次,對(duì)輸出刷新一次。這就保證了PLC在執(zhí)行程序階段,輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的內(nèi)容或數(shù)據(jù)保持不變。PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段,每重復(fù)一次的時(shí)間就是一個(gè)工作周期(或掃描周期),通常為幾十毫秒。工作周期的長(zhǎng)短與程序的長(zhǎng)短(即組成程序的語(yǔ)句多少)有關(guān)。

第21頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用7.3S7系列可編程序控制器

目前在中國(guó)市場(chǎng)上,可編程控制器的生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品型號(hào)、規(guī)格眾多,但主要為德、日、美三國(guó)的產(chǎn)品。德國(guó)的代表是西門(mén)子公司,其主要產(chǎn)品有:S7-200微型PLC；S7-300中、小型PLC；S7-400大型或超大型PLC。日本的有三菱公司FX系列、A系列等PLC和歐姆龍公司C系列、CVM1系列PLC等。美國(guó)的代表是AB與GE公司。各大公司在中國(guó)均推出自己的從微型到大型PLC的系列化產(chǎn)品。本節(jié)以西門(mén)子S7系列可編程控制器為例，學(xué)習(xí)通用型可編程序控制器。系列PLC的組成S7-200系列PLC由基本單元、I／O擴(kuò)展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成。其基本單元和I／O擴(kuò)展單元為整體式結(jié)構(gòu)。S7—200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代產(chǎn)品，其中CPU22X型PLC有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種基本型號(hào)。CPU22XPLC主要由主機(jī)（主機(jī)箱）、I／O擴(kuò)展單元、文本／圖形顯示器、編程器等組成。圖7-8為S7-200CPU224微型PLC主機(jī)的結(jié)構(gòu)外形圖。S7-200CPU22X主機(jī)箱設(shè)置有用以連接手持編程器或PC機(jī)的RS-485通訊接口、工作方式開(kāi)關(guān)、I/O擴(kuò)展接口、工作狀態(tài)LED指示、用戶存儲(chǔ)卡、I/O接線端子等。第22頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-8S7—200CPU224主機(jī)的結(jié)構(gòu)外形第23頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用1.基本I／O及擴(kuò)展CPU22X型PLC提供了4個(gè)型號(hào)的CPU基本單元，各型號(hào)及其參數(shù)見(jiàn)表7-2所示。例如，CPU224主機(jī)有I0.0～I(xiàn)0.7、I1.0～I(xiàn)1.5共14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.1共10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)。可以擴(kuò)展的模塊數(shù)為7個(gè)，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I／O或第24頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用表7-2CPU22X系列PLC參數(shù)第25頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用35路模擬I／O點(diǎn)，13KB字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。CPU224輸入電路采用了雙向光電藕合器，24VDC極性可任意選擇；系統(tǒng)設(shè)置1MB為I0.X字節(jié)輸入端子的公共端，2MB為I1.X字節(jié)輸入端子的公共端；在晶體管輸出電路中采用了MOSFET功率驅(qū)動(dòng)器件，并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個(gè)獨(dú)立公共端，共有1L和2L兩個(gè)公共端，可接入不同的負(fù)載電源。圖7-9為CPU224外部電路接線原理圖。

第26頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-9CPU224外部電路接線原理圖第27頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2.存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)卡S7-200CPU存儲(chǔ)系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種存儲(chǔ)器構(gòu)成，用以存儲(chǔ)器用戶程序、CPU組態(tài)（配置）、程序數(shù)據(jù)等。當(dāng)執(zhí)行程序下載操作時(shí)，用戶程序、CPU組態(tài)（配置）、程序數(shù)據(jù)等由編程器送入RAM存儲(chǔ)器區(qū)，并自動(dòng)拷貝到EEPROM區(qū)永久保存。系統(tǒng)掉電時(shí)，自動(dòng)將RAM中M存儲(chǔ)器的內(nèi)容保存到EEPROM存儲(chǔ)器。系統(tǒng)掉電時(shí)，RAM中M存儲(chǔ)器的內(nèi)容自動(dòng)保存到EEPROM存儲(chǔ)器上電恢復(fù)時(shí)，用戶程序及CPU組態(tài)（配置）自動(dòng)存于RAM中，如果V和M存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)容丟失，則EEPROM永久保存區(qū)的數(shù)據(jù)會(huì)被復(fù)制到RAM中去。執(zhí)行PLC的上載操作時(shí)，RAM區(qū)用戶程序、CPU組態(tài)（配置）上載至PC機(jī)，RAM和EEPROM中數(shù)據(jù)塊合并后上載至PC機(jī)。存儲(chǔ)卡位可以選擇安裝擴(kuò)展卡。擴(kuò)展卡有EEPROM存儲(chǔ)卡、電池和時(shí)鐘卡等模塊。EEPROM存儲(chǔ)模塊用于用戶程序的復(fù)制。電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)，使用CPU224內(nèi)部存儲(chǔ)電容數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)190小時(shí)，而使用電池模塊存儲(chǔ)時(shí)間可達(dá)200天。第28頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用3.高速脈沖輸入/輸出端CPU22XPLC設(shè)置有若干個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端和輸出端，中斷信號(hào)允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿做出響應(yīng)。例如CPU224PLC有6個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端（I0.0～I(xiàn)0.5）和2個(gè)高速脈沖輸出端（Q0.0、Q0.1），輸入端最快的響應(yīng)速度為30kHz，用于捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)；輸出脈沖頻率可達(dá)20kHz，用于PTO（高速脈沖束）和PWM（脈寬調(diào)制）高速脈沖輸出。4．模擬電位器模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器中的數(shù)值，以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，如定時(shí)器的預(yù)設(shè)值，過(guò)程量的控制參數(shù)等。系列PLC的組成及編址1.S7-300系列PLC的組成S7-300系列PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),各獨(dú)立模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖7-10所示。它的主要組成部分有導(dǎo)軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(CPU)、接口模塊(IM)、信號(hào)模塊(SM)、功能模塊(FM)、通信處理器(CP)等。它通過(guò)MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP與其它S7PLC相連。第29頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-10S7-300系列PLC組成框圖第30頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用(1)電源模塊PS307電源模塊用于輸出DC24V。(2)中央處理CPU模塊S7-300提供了多種不同性能的CPU以滿足用戶不同的要求,有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP等。CPU模塊除完成執(zhí)行用戶程序的主要任務(wù)外,還為S7-300背板總線提供5V直流電源,并通過(guò)MPI接口與其它中央處理器或編程裝置通信。S7-300的編程裝置可以是西門(mén)子專(zhuān)用的編程器,如PG705、PG720、PG740、PG760等,也可以采用通用計(jì)算機(jī),配以STEP7軟件包,并加MPI卡和MPI編程電纜構(gòu)成。(3)信號(hào)模塊SM信號(hào)模塊使不同的過(guò)程信號(hào)電平和S7-300的內(nèi)部信號(hào)電平相匹配,主要有數(shù)字量輸入模塊SM321、數(shù)字量輸出模塊SM322、模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332。每個(gè)信號(hào)模塊都配有自編碼的螺栓緊固型前連接器,外部過(guò)程信號(hào)可方便地連在信號(hào)模塊的前連接器上。其模擬量輸入模塊可以接入熱電偶、熱電阻、4～20mA電流、0～10V電壓等18種不同的信號(hào),輸入量程范圍很寬。第31頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用(4)接口模塊IM接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。S7－300通過(guò)分布式的主機(jī)架(CR)和三個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER),可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。(5)功能模塊FM功能模塊主要用于實(shí)時(shí)性強(qiáng)、存儲(chǔ)計(jì)數(shù)量較大的過(guò)程信號(hào)處理任務(wù)。例如,快給進(jìn)和慢給進(jìn)驅(qū)動(dòng)定位模塊FM351、電子凸輪控制模塊FM352、步進(jìn)電機(jī)定位模塊FM353、伺服電機(jī)位控模塊FM354、智能位控制模塊SINUMERIKFM-NC等。(6)通信處理器CP通信處理器用于PLC間或PLC與其它裝置間連網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。例如,具有RS-232C接口的CP340,與現(xiàn)場(chǎng)總線連網(wǎng)的CP342-5DP等。上述各模塊按裝在由特制不銹鋼異型板做成的導(dǎo)軌(RACK)上。除CPU模塊外,每塊信號(hào)模塊都帶有總線連接器,安裝時(shí)先將總線連接器裝在CPU模塊并固定在導(dǎo)軌上,然后依次將各模塊裝入,通過(guò)背板總線將各模塊從物理上和電氣上連接起來(lái)。S7-300為中小型PLC，其性能簡(jiǎn)表如表7-3所示。第32頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用表7-3S7-300系列PLC性能簡(jiǎn)表型號(hào)用戶存儲(chǔ)器/KB最大數(shù)字量I/O點(diǎn)最大模擬量I/O點(diǎn)通信接口網(wǎng)絡(luò)CPU3126144/1632MPISINECL2/L2DPCPU31312128/032CPU31424512/064CPU315-2DP481024/01282.S7-300系列PLC的編址S7-300機(jī)架上的插槽號(hào)用于確定S7-300的地址。圖7-11為S7-300機(jī)架上的插槽地址示意圖。第33頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-11S7-300模塊插槽地址第34頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用一個(gè)S7-300CPU的控制可以擴(kuò)展到4個(gè)機(jī)架，模塊的第一個(gè)地址由它在機(jī)架上的位置決定。插槽1上為電源模塊。對(duì)電源不分配模塊地址。插槽2上為CPU模塊。它必須緊靠電源，對(duì)CPU也不分配模塊地址插槽3上為接口模塊IM。用于連接擴(kuò)展機(jī)架，對(duì)接口模板也不分配模塊地址。即使IM不使用，在為插槽進(jìn)行地址規(guī)劃時(shí)也必須留出位置。在CPU中拔插槽3邏輯地址分配給IM。插槽4-11為信號(hào)模塊SM。插槽4是I／O模板的第一個(gè)插槽，從第一個(gè)I／O模塊開(kāi)始，根據(jù)模塊的類(lèi)型地址遞增。根據(jù)機(jī)架上模塊的類(lèi)型，地址可以為輸入(I)或輸出(O)。數(shù)字I／O模塊每個(gè)槽分為4B(等于32個(gè)I／O點(diǎn))。模擬I／O模塊每個(gè)槽劃分為16B(等于8個(gè)模擬量通道)，每個(gè)模擬量通道或輸出通道的地址總是一個(gè)字地址。在機(jī)架0的第一個(gè)信號(hào)模塊槽(槽4)的地址為0.0～3.7，一個(gè)16點(diǎn)的輸入模塊只占用0.0～1.7，地址2.0～3.7未用。數(shù)字量模塊的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的地址由字節(jié)部分和位部分組成。表7-4為S7-300的數(shù)字量I／O默認(rèn)地址，表7-5為S7-300模擬量I／O的默認(rèn)地址。第35頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用表7-4S7-300的數(shù)字量I／O默認(rèn)地址機(jī)架/槽3槽4槽5槽6槽7槽8槽9槽10槽11槽機(jī)架3IM接收96.0～99.7100.0～103.7104.0～107.7108.0～111.7112.0～115.7116.0～119.7120.0～123.7124.0～127.7機(jī)架2IM接收64.0～67.768.0～70.772.0～75.776.0～79.780.0～83.784.0～87.788.0～91.792.0～95.7機(jī)架1IM接收32.0～35.736.0～39.740.0～43.744.0～47.748.0～51.752.0～55.756.0～59.760.0～63.7機(jī)架0IM發(fā)送0.0～3.74.0～7.78.0～11.712.0～15.716.0～19.720.0～23.724.0～27.728.0～31.7第36頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用表7-5為S7-300模擬量I／O的默認(rèn)地址機(jī)架/槽3槽4槽5槽6槽7槽8槽9槽10槽11槽機(jī)架3IM接收640～654656～670672～686688～702704～718720～734736～750752～766機(jī)架2IM接收512～526528～542544～558560～574576～590592～606608～622624～638機(jī)架1IM接收384～398400～414416～430432～446448～462464～478480～494496～510機(jī)架0IM發(fā)送256～270272～286288～302304～318320～334336～350352～366368～382第37頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例如，圖7-12中，4塊信號(hào)模塊被分別安裝在兩個(gè)機(jī)架上。SM321裝在0架4槽，16點(diǎn)數(shù)字量輸入地址為I0.0～I(xiàn)0.7、I1.0～I(xiàn)1.7；SM331裝在0架5槽，4路模擬量輸入字地址為AIW272、AIW274、AIW276、AIW278；SM322裝在1架4槽，16點(diǎn)數(shù)字量輸出地址為Q32．0～Q32.7、Q33.0～Q33.7；SM332裝在1架5槽，4路模擬量輸出字地址為AQW400、AQW402、AQW404、AQW406。第38頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-12S7-300模塊地址示例第39頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用系列PLC的指令系統(tǒng)S7系列PLC有豐富的指令系統(tǒng)，支持梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）、功能圖編程。按功能其指令系統(tǒng)可劃分為基本邏輯指令、定時(shí)/計(jì)數(shù)指令、算術(shù)及增減指令、傳送位移類(lèi)指令、邏輯操作指令、程序控制指令、中斷指令、高速處理指令、PID指令、填表查表指令、轉(zhuǎn)換指令、通行指令等多種類(lèi)型。下面介紹S7系列PLC常用的基本指令系統(tǒng)。1．基本邏輯指令（1）基本邏輯指令格式如表7-6所示。第40頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用表7-6基本邏輯指令格式指令類(lèi)型梯形圖符號(hào)LAD助記符STL功能基本邏輯指令基本位操作指令LD/LDNbit

A/ANbit

O/ONbit

=bit網(wǎng)絡(luò)起始常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)串聯(lián)常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)并聯(lián)線圈輸出取非和空操作指令

NOT取非NOPN空操作指令第41頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用置位/復(fù)位指令

Sbit，N

Rbit，N

從起始位開(kāi)始的N個(gè)元件置1從起始位開(kāi)始的N個(gè)元件清0邊沿觸發(fā)指令EU正跳變，無(wú)操作元件ED負(fù)跳變，無(wú)操作元件比較指令LDB=IN1，IN2AB=IN1，IN2OB=IN1，IN2操作數(shù)IN1和IN2（整數(shù)）比較第42頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用（2）基本邏輯指令應(yīng)用舉例例7-1簡(jiǎn)單“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用如圖7-13所示。圖7-13簡(jiǎn)單“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和語(yǔ)句表第43頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-2較復(fù)雜“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用如圖7-14、圖7-15所示。兩個(gè)或兩個(gè)以上“觸點(diǎn)”串聯(lián)或并聯(lián)組成的“電路”叫做一個(gè)“塊”。利用梯形圖編程時(shí)無(wú)特殊要求，與繼電接觸器電路一樣，但利用語(yǔ)句表編程時(shí)就必須特別說(shuō)明?！皦K”的“與”（串聯(lián)）操作用“ALD”指令，見(jiàn)圖7-14；“塊”的“或”（并聯(lián)）操作用“OLD”指令，見(jiàn)圖7-15。第44頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-14“塊”的“與”（串聯(lián)）操作梯形圖和語(yǔ)句表

第45頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-15“塊”的“或”（并聯(lián)）操作梯形圖和語(yǔ)句表第46頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-3有分支母線“電路”的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用如圖7-16所示。該“電路”利用梯形圖編程時(shí)無(wú)特殊要求，仍與繼電接觸器電路一樣，但利用語(yǔ)句表編程時(shí)就必須用棧操作指令說(shuō)明。棧操作指令：LPS：（LogicPush）邏輯堆棧操作指令（無(wú)操作元件）。LRD：（LogicRead）邏輯讀棧指令（無(wú)操作元件）。LPP：（LogicPop）邏輯彈棧指令（無(wú)操作元件）。堆棧操作時(shí)將斷點(diǎn)的地址壓入棧區(qū)，棧區(qū)內(nèi)容自動(dòng)下移（棧底內(nèi)容丟失）。讀棧操作時(shí)將存儲(chǔ)器棧區(qū)頂部的內(nèi)容讀入程序的地址指針寄存器，棧區(qū)內(nèi)容保持不變。彈棧操作時(shí)，棧的內(nèi)容依次按照后進(jìn)先出的原則彈出，將棧頂內(nèi)容彈入程序的地址指針寄存器，棧的內(nèi)容依次上移。邏輯堆棧指令（LPS）可以嵌套使用，最多為9層。為保證程序地址指針不發(fā)生錯(cuò)誤，堆棧和彈棧指令必須成對(duì)使用，最后一次讀棧操作應(yīng)使用彈棧指令。第47頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-16有分支母線“電路”的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用第48頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-4取反指令（NOT）和空操作指令（NOP）應(yīng)用如圖7-17所示。取反指令采用梯形圖時(shí)用專(zhuān)用“觸點(diǎn)”符號(hào)表示，觸點(diǎn)左側(cè)為1（0）時(shí)，右側(cè)為0（1）；采用語(yǔ)句表時(shí)用NOT指令?？詹僮鲾?shù)N為執(zhí)行空操作指令的次數(shù)，N在0～255之間。第49頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-17取反指令（NOT）和空操作指令（NOP）梯形圖和語(yǔ)句表第50頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-5置位／復(fù)位指令應(yīng)用如圖7-18所示，其時(shí)序分析如圖7-19所示。圖7-18置位／復(fù)位指令的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用第51頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-19置位／復(fù)位指令時(shí)序圖第52頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-6邊沿觸發(fā)指令應(yīng)用如圖7-20所示，其時(shí)序分析如圖7-21所示。邊沿觸發(fā)指令（脈沖生成）是指用邊沿觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)周期的標(biāo)準(zhǔn)掃描脈沖。邊沿觸發(fā)指令分為正跳變出發(fā)（上升沿）和負(fù)跳變出發(fā)（下降沿）兩大類(lèi)。正跳變觸發(fā)指輸入脈沖的上升沿，使觸點(diǎn)ON一個(gè)掃描周期。負(fù)跳變出發(fā)指輸入脈沖的下降沿，使觸點(diǎn)ON一個(gè)掃描周期。第53頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-20邊沿觸發(fā)指令的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用第54頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-21邊沿觸發(fā)指令時(shí)序圖第55頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2．定時(shí)/計(jì)數(shù)指令（1）定時(shí)/計(jì)數(shù)指令格式如表7-7所示。表7-7定時(shí)/計(jì)數(shù)指令格式指令類(lèi)型梯形圖符號(hào)LAD助記符STL功能定時(shí)/計(jì)數(shù)指令定時(shí)器TONT#,PT通電延時(shí)器TONRT#,PT有記憶延時(shí)器TOFT#,PT斷電延時(shí)器計(jì)數(shù)器CTU

CTUD

CTD增計(jì)數(shù)器

增/減計(jì)數(shù)器

減增計(jì)數(shù)器第56頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)指令應(yīng)用舉例1）S7-200系列PLC的定時(shí)器按照工作方式可分為通電延時(shí)型（TON）、有記憶的通電延時(shí)型（又稱保持型）（TONR）和斷電延時(shí)型（TOF）三種類(lèi)型。按照時(shí)基基準(zhǔn)，定時(shí)器可分為1ms、10ms、100ms三種類(lèi)型，CPU22X系列PLC的256個(gè)定時(shí)器分屬TON（TOF）和TONR工作方式，其參數(shù)如表7-8所示。表7-8CPU22X系列PLC定時(shí)器參數(shù)第57頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-7通電延時(shí)型（TON）定時(shí)器應(yīng)用如圖7-22所示。圖7-22通電延時(shí)型（TON）定時(shí)器應(yīng)用第58頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-8有記憶通電延時(shí)型（TONR）定時(shí)器應(yīng)用如圖7-23所示。圖7-23有記憶通電延時(shí)型（TONR）定時(shí)器應(yīng)用

第59頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-9斷電延時(shí)型（TOF）定時(shí)器應(yīng)用如圖7-24所示。圖7-24斷電延時(shí)型（TOF）定時(shí)器應(yīng)用第60頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2）S7-200系列PLC有增計(jì)數(shù)（CTU）、減計(jì)數(shù)（CTD）、增／減計(jì)數(shù)（CTUD）等三類(lèi)計(jì)數(shù)指令。計(jì)數(shù)器的使用方法和基本結(jié)構(gòu)與定時(shí)器基本相同。增計(jì)數(shù)指令在CU端輸入脈沖上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值增1計(jì)數(shù)。當(dāng)前值大于或等于預(yù)置值（PV）時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位置1。復(fù)位輸入（R）有效時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（置0），當(dāng)前計(jì)數(shù)值清0。減計(jì)數(shù)指令在復(fù)位輸入（LD）有效時(shí)，計(jì)數(shù)器把預(yù)置值（PV）裝入當(dāng)前值存儲(chǔ)器，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位復(fù)置0。CD端每一個(gè)輸入脈沖上升沿，減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值從預(yù)置值開(kāi)始遞減計(jì)數(shù)，當(dāng)前值等于0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位置置1，停止計(jì)數(shù)。增／減計(jì)數(shù)器有兩個(gè)脈沖輸入端，其中CU端用于遞增計(jì)數(shù)，CD端用于遞減計(jì)數(shù)。執(zhí)行增／減計(jì)數(shù)指令時(shí)，兩個(gè)脈沖輸入端差的當(dāng)前絕對(duì)值大于或等于預(yù)置值（PV）時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)位置1，否則置0。復(fù)位輸入（R）有效或執(zhí)行復(fù)位指令時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位，當(dāng)前值清0。例7-10增計(jì)數(shù)指令（CTU）應(yīng)用如圖7-25所示。

第61頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-25增計(jì)數(shù)指令（CTU）應(yīng)用第62頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-11減計(jì)數(shù)指令（CTD）應(yīng)用如圖7-26所示。

圖7-26減計(jì)數(shù)指令（CTD）應(yīng)用第63頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-12增／減計(jì)數(shù)指令（CTUD）應(yīng)用如圖7-27所示。圖7-27增／減計(jì)數(shù)指令（CTUD）應(yīng)用

第64頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用3．程序控制指令（1）程序控制指令格式如表7-9所示表7-9程序控制指令格式（2）程序控制指令應(yīng)用舉例例7-12暫停指令（STOP）應(yīng)用如圖7-28所示。STOP指令在使能輸入有效時(shí)，立即終止程序的執(zhí)行，CPU工作方式由RUN切換到STOP方式。第65頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-28暫停指令（STOP）應(yīng)用第66頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-13結(jié)束指令（END）、看門(mén)狗復(fù)位指令（WDR）應(yīng)用如圖7-29所示。梯形圖結(jié)束指令直接連在左側(cè)電源的母線時(shí)，為無(wú)條件結(jié)束指令（MEND），該指令無(wú)使能輸入；有條件地連接在左側(cè)的母線時(shí)，為條件結(jié)束指令（END），該指令只在其使能輸入有效時(shí)，終止用戶程序的執(zhí)行返回主程序的第一條指令指行（循環(huán)掃描工作方式）。結(jié)束指令只能在主程序使用,不能用于子程序和中斷服務(wù)程序。STEP7編程軟件在主程序的結(jié)尾會(huì)自動(dòng)生成無(wú)條件結(jié)束（MEND）指令，用戶不得輸入無(wú)條件結(jié)束指令，否則編譯出錯(cuò)?？撮T(mén)狗定時(shí)器指令的功能是在其使能輸入有效時(shí)，重新觸發(fā)看門(mén)狗定時(shí)器WDR，增加程序的本次掃描時(shí)間,一般在程序掃描周期超過(guò)300ms時(shí)使用。若WDR的使能輸入無(wú)效，則看門(mén)狗定時(shí)器時(shí)間到時(shí)，程序必須終止當(dāng)前指令，不能增加本次掃描時(shí)間，并返回到第一條指令重新啟動(dòng)WDR執(zhí)行新的掃描周期。第67頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-29結(jié)束指令（END）、看門(mén)狗復(fù)位指令（WDR）應(yīng)用第68頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用順序控制指令包括順序步開(kāi)始指令（LSCR）、順序步結(jié)束指令（SCRE）和順序步轉(zhuǎn)移指令（SCRT）。順序步開(kāi)始指令（LSCR）為順序控制繼電器位Sx.y=1時(shí)，該程序步執(zhí)行；SCRE為順序步結(jié)束指令，順序步的處理程序在LSCR和SCRE之間；順序步轉(zhuǎn)移指令（SCRT）為使能輸入有效時(shí)，將本順序步的順序控制繼電器位Sx.y清零，下一步順序控制繼電器位置1。例7-14順序控制指令應(yīng)用如圖7-30所示。編寫(xiě)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟?？刂瞥绦?，步進(jìn)條件為時(shí)間步進(jìn)型。狀態(tài)步的處理為M1啟動(dòng)運(yùn)行、M2停止，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，步進(jìn)條件滿足時(shí)（定時(shí)時(shí)間到）進(jìn)入下一步，關(guān)斷上一步，M2啟動(dòng)運(yùn)行、M1停止。第69頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-30順序控制指令應(yīng)用第70頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用當(dāng)I0.1輸入有效時(shí)，啟動(dòng)S0.0，執(zhí)行程序的第一步，輸出點(diǎn)Q0.0置1（M1啟動(dòng)運(yùn)行），Q0.1置0（M2停止），同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T38，經(jīng)過(guò)2s，步進(jìn)轉(zhuǎn)移指令使得S0.1置1，S0.0置0，程序進(jìn)入第二步。輸出點(diǎn)Q0.1置1（M2啟動(dòng)運(yùn)行），Q0.0置0（M1停止），同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T39，經(jīng)過(guò)2s，步進(jìn)轉(zhuǎn)移指令使得S0.0置1，S0.1置0，程序進(jìn)入第一步執(zhí)行。如此周而復(fù)始，循環(huán)工作。例7-15跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用指令應(yīng)用如圖7-31所示。跳轉(zhuǎn)指令（JMP）和跳轉(zhuǎn)地址標(biāo)號(hào)指令（LBL）配合使用，實(shí)現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)。使能輸入有效時(shí)，使程序跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)號(hào)n處執(zhí)行（在同一程序內(nèi)，跳轉(zhuǎn)標(biāo)號(hào)n=0～255）；使能輸入無(wú)效時(shí)，程序順序執(zhí)行。第71頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用循環(huán)控制指令（FOR）用于重復(fù)循環(huán)執(zhí)行一段程序，由FOR和NEXT指令構(gòu)成程序的循環(huán)體。FOR指令標(biāo)記循環(huán)的開(kāi)始，NEXT指令為循環(huán)體的結(jié)構(gòu)指令。FOR指令為指令盒格式，EN為使能輸入，INIT為循環(huán)次數(shù)初始值，INDX為當(dāng)前值計(jì)數(shù)，F(xiàn)INAL為循環(huán)計(jì)數(shù)終值。使能輸入（EN）有效時(shí)，循環(huán)體開(kāi)始執(zhí)行，執(zhí)行到NEXT指令時(shí)返回，每執(zhí)行一次循環(huán)體，當(dāng)前計(jì)數(shù)器（INDX）增1，達(dá)到終值（FINAL）時(shí)，循環(huán)結(jié)束。例如,初始值INDX為5，終值FINAL為15，當(dāng)EN有效時(shí)執(zhí)行循環(huán)體時(shí)INDX從5開(kāi)始計(jì)數(shù)，每執(zhí)行一次，INDX當(dāng)前值就加1，INDX計(jì)數(shù)到15時(shí)，循環(huán)結(jié)束。使能輸入無(wú)效時(shí)，循環(huán)體程序不執(zhí)行。各參數(shù)在每次使能輸入有效時(shí)自動(dòng)復(fù)位。FOR／NEXT指令必須成對(duì)使用，循環(huán)可以嵌套，最多為8層。子程序調(diào)用指令（SBR）。通常將具有特定功能并且多次使用的程序段作為子程序。子程序可以多次被調(diào)用，也可以嵌套（最多8層）還可以遞歸調(diào)用（自己調(diào)用）。子程序有子程序調(diào)用和子程序返回兩大類(lèi)指令，子程序返回又分條件返回和無(wú)條件返回。子程序調(diào)用指令可用于主程序或其他子程序的程序中，子程序的無(wú)條件返回指令在子程序的最后網(wǎng)絡(luò)段，梯形圖指令系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成子程序的無(wú)條件返回指令，無(wú)需用戶輸入。第72頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-31跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用指令應(yīng)用

第73頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用系列PLC應(yīng)用舉例PLC在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1．圖7-32為機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。機(jī)械手的所有動(dòng)作均采用電液控制、液壓驅(qū)動(dòng)。它的上升／下降和左移／右移均采用雙線圈三位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持當(dāng)前的機(jī)械動(dòng)作，直到相反動(dòng)作的線圈通電為止。例如,當(dāng)下降電磁閥線圈通電后，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持當(dāng)前的下降動(dòng)作狀態(tài)，直到上升電磁閥線圈通電為止。機(jī)械手的夾緊／放松采用單線圈二位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成，線圈通電時(shí)執(zhí)行夾緊工作，斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。為了使動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手上安裝了限位開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分別對(duì)機(jī)械手進(jìn)行上升、下降、左行、右行等動(dòng)作的限位，并給出了動(dòng)作到位的信號(hào)。另外，還安裝了光電開(kāi)關(guān)SP，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工作臺(tái)B上的工件是否已移走，從而產(chǎn)生無(wú)工件信號(hào)，為下一個(gè)工件的下放做好準(zhǔn)備。第74頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-32機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖第75頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2．控制要求分析。機(jī)械手的動(dòng)作順序如圖7-33所示。圖7-33機(jī)械手的動(dòng)作順序示意圖第76頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用機(jī)械手的初始位置在原位,按下啟動(dòng)按鈕后,機(jī)械手將依次完成：下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移八個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手一個(gè)周期的動(dòng)作。機(jī)械手的上升、下降、左移、右移的動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間繼電器來(lái)控制的。為了保證安全，機(jī)械手右移到位后，必須在工作臺(tái)B上無(wú)工件時(shí)才能下降。若上一次搬到右工作臺(tái)上的工件尚未移走，則機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停等待。為此設(shè)置了一只光電開(kāi)關(guān)，以檢測(cè)“無(wú)工件”信號(hào)。工作臺(tái)A、B上工件的傳送不用PLC控制；機(jī)械手要求按一定的順序動(dòng)作，其流程圖如圖7-34所示。第77頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-34機(jī)械手的動(dòng)作順序流程圖第78頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始按順序動(dòng)作；停止時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上；重新啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行。為滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式，而自動(dòng)工作方式又分為單步、單周和連續(xù)工作方式。手動(dòng)工作方式：利用按鈕對(duì)機(jī)械手每一步動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制，例如，按“上升”按鈕，機(jī)械手上升；按“下降”按鈕，機(jī)械手下降。此種工作方式可使機(jī)械手置原位。單步工作方式：從原點(diǎn)開(kāi)始，按自動(dòng)工作循環(huán)的工序，每按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期工作方式：按下啟動(dòng)按鈕，從原點(diǎn)開(kāi)始，機(jī)械手按工序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，停在原位。連續(xù)工作方式：機(jī)構(gòu)在原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行周期動(dòng)作。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，機(jī)械手保持當(dāng)前狀態(tài)。重新恢復(fù)后機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行。3．PLC選型及I／O接線圖根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用西門(mén)子公司S7-200系列CPU214和EM221，其I／O端子接線圖如圖7-35所示。第79頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-35I／O端子接線圖

第80頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用4．PLCI／O地址分配見(jiàn)表7-10。表7-10PLCI／O地址分配表外部設(shè)備I／O功能描述外部設(shè)備I／O功能描述SB1IO．0啟動(dòng)SB4I1．4上升SQ2I0．1下限SB5I1．5左移SQ1I0．2上限SB6I2．0右移SQ4I0．3右限SB7I2．1加緊SQ3IO．4左限SB8I2．2放松SPI0．5無(wú)工件檢測(cè)SB9I2．3復(fù)位SB2I0．6停止YV2QO．0下降SAI0．7手動(dòng)YV5Q0．1加緊SAI1．O單步Y(jié)V1Q0．2上升SAI1．1單周YV4Q0．3右移SAI1．2連續(xù)YV3QO．4左移SB3I1．3下降HLQ0．5原位顯示第81頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用5．梯形圖設(shè)計(jì)（1）整體設(shè)計(jì)。為編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、明了，把手動(dòng)程序和自動(dòng)程序分別編成相對(duì)獨(dú)立子程序模塊，通過(guò)調(diào)用指令進(jìn)行功能選擇。當(dāng)工作方式選擇開(kāi)關(guān)選擇手動(dòng)工作方式時(shí)，I0.7接通，執(zhí)行手動(dòng)工作程序；當(dāng)工作方式選擇開(kāi)關(guān)選擇自動(dòng)方式（單步、單周、連續(xù)）時(shí)，I1.0、I1.1、I1.2分別接通，執(zhí)行自動(dòng)控制程序。整體設(shè)計(jì)的梯形圖（主程序）如圖7－36（1）所示。（2）手動(dòng)控制程序。手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，可以按普通繼電接觸器控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)。手動(dòng)控制的梯形圖子程序0見(jiàn)7－36（2）所示。手動(dòng)按鈕I1.3、I1.4、I1.5、I2.0、I2.1、I2.2分別控制下降、上升、左移、右移、夾緊、放松各個(gè)動(dòng)作。為了保持系統(tǒng)的安全運(yùn)行，設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖保護(hù)，其中在左右移動(dòng)的控制環(huán)節(jié)中加入了I0.2作上限連鎖。因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置（I0.2=1）時(shí)，才允許左右移動(dòng)。由于夾緊、放松動(dòng)作選用單線圈雙位電磁閥控制，因此在梯形圖中用“置位”、“復(fù)位”指令來(lái)控制，該指令具有保持功能，并且也設(shè)置了機(jī)械聯(lián)鎖。只有當(dāng)機(jī)械手處于下限（I0.1=1）時(shí)，才能進(jìn)行夾緊和放松動(dòng)作。第82頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-36（1）手動(dòng)控制的梯形圖主程序

第83頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-36（2）手動(dòng)控制的梯形圖（子程序0）第84頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用（3）自動(dòng)操作程序。由于自動(dòng)操作的動(dòng)作較復(fù)雜，不容易直接設(shè)計(jì)出梯形圖，因此可以先畫(huà)出自動(dòng)操作流程圖，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)換的條件，然后根據(jù)所采用的控制方法，設(shè)計(jì)梯形圖就比較方便了。機(jī)械手的自動(dòng)操作流程圖如圖7-34所示。圖中矩形方框表示其自動(dòng)工作循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)“工步”，方框中用文字表示該步的編號(hào)。方框的右邊畫(huà)出該步動(dòng)作的執(zhí)行元件，相鄰兩工步之間可以用有向線段連接，表明轉(zhuǎn)換方向，有向線段上的小橫線表示轉(zhuǎn)換的條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，便從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。為保證運(yùn)行的可靠性，在執(zhí)行夾緊和放松動(dòng)作時(shí)，分別用定時(shí)器T37和定時(shí)器T38作為轉(zhuǎn)換的條件，并采用具有保持功能的繼電器(M0.X)為夾緊電磁閥線圈供電。其工作過(guò)程分析如下：1）機(jī)構(gòu)處于原位，上限位和左限位行程開(kāi)關(guān)閉合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位M1.0置“1”，Q0.5輸出原位顯示，機(jī)構(gòu)當(dāng)前處于原位。2）按下啟動(dòng)按鈕，I0.0接通，產(chǎn)生移位信號(hào)，使移位寄存器右移一位，M1.1置“1”（同時(shí)M1.0恢復(fù)為0），M1.1得電，Q0.0輸出下降信號(hào)。3）下降至下限位，下限位開(kāi)關(guān)受壓，I0.1接通，移位寄存器右移一位，移位結(jié)果將使M1.2置“1”（其余為0），Q0.1接通，夾緊動(dòng)作開(kāi)始，同時(shí)T37接通，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。4）經(jīng)過(guò)延時(shí)（與設(shè)定K值有關(guān)），T37觸點(diǎn)接通，移位寄存器又右移一位，使M1.3置“1”（其余為0），Q0.2接通，機(jī)構(gòu)上升。由于M1.2為1，因此夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。第85頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-37自動(dòng)操作的梯形圖程序（子程序1）第86頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用5）上升至上限位，上限位開(kāi)關(guān)受壓，I0.2接通，寄存器在右移一位，M1.4置“1”（其余為0），Q0.3接通，機(jī)構(gòu)右行。6）右行至右限位，I0.3接通，將寄存器中“1”移到M1.5，Q0.0得電，機(jī)構(gòu)再次下降。7）下降至下限位,下限位開(kāi)關(guān)受壓，移位寄存器又右移一位，使M1.6置“1”（其余為0），Q0.1復(fù)位，機(jī)構(gòu)放松，放下搬運(yùn)零件同時(shí)接通T38定時(shí)器，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。8）延時(shí)時(shí)間到，T38常開(kāi)點(diǎn)閉合，移位寄存器移位，M1.7置“1”（其余為0），Q0.2再次得電上升。9）上升至上限位，上限位開(kāi)關(guān)受壓，I0.2閉合，移位寄存器右移一位，M2.0置“1”（其余為0），Q0.4置“1”，機(jī)構(gòu)左行。10）左行至原位后，左限位開(kāi)關(guān)受壓，I0.4接通，寄存器仍右移一位，M2.1置“1”（其余為0），一個(gè)自動(dòng)循環(huán)結(jié)束。第87頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用自動(dòng)操作程序中包含了單周或連續(xù)運(yùn)動(dòng),程序執(zhí)行單周或連續(xù)取決于工作方式選擇開(kāi)關(guān)。當(dāng)選擇連續(xù)方式時(shí)，I1.2使M0.0置“1”；當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)，移位寄存器自動(dòng)復(fù)位，并使M1.0為“1”,同時(shí)I1.2閉合，又獲得一個(gè)移位信號(hào)，機(jī)構(gòu)按順序反復(fù)執(zhí)行；當(dāng)選擇單周期操作方式時(shí)，I1.1使M0.0為“0”；當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)動(dòng)作一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期后停止在原位。自動(dòng)操作的梯形圖程序如圖7-37所示。（4）輸出顯示程序。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)主要包括上升、下降、左行、右行、夾緊、放松，在控制程序中M1.1、M1.5分別控制左、右下降，M1.2控制夾緊，M1.6控制放松，M1.3、M1.7分別控制左、右上升，M1.4、M2.0分別控制左、右運(yùn)行，M1.0原位顯示。輸出顯示梯形圖程序如圖7-38所示。單步動(dòng)作時(shí)每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)按動(dòng)作順序向前步進(jìn)一步。控制邏輯與自動(dòng)操作基本一致。所以只需在自動(dòng)操作梯形圖上添加步進(jìn)控制邏輯。在圖7-37中，移位寄存器的使能控制用M0.1來(lái)控制，M0.1的控制線路串接有一個(gè)梯形圖塊，該塊的邏輯為I0.0·I1.0+I1.0。當(dāng)處于單步狀態(tài)I1.0=1時(shí)，移位寄存器能否移位取決于上一步是否完成和啟動(dòng)按鈕是否按下。第88頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-38輸出顯示梯形圖程序第89頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用7.4FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC

數(shù)控系統(tǒng)PMC概述1．FANUC-PMC的特點(diǎn)FANUC數(shù)控機(jī)床PMC有PMC-A、PMC-B、PMC-C、PMC-D、PMC-G和PMC-L等多種型號(hào)，它們分別適用于不同的FANUC數(shù)控系統(tǒng)。PMC編程使用慣用的繼電器符號(hào)和簡(jiǎn)單的邏輯指令、功能指令來(lái)編制梯形圖，其讀／寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM主要用于存放隨機(jī)變化的數(shù)據(jù)、表格等，接有鋰電池能實(shí)現(xiàn)斷電自保，輸出負(fù)載能力一般小于5VA，最大可達(dá)25VA。FANUCPMC的輸入信號(hào)是來(lái)自機(jī)床側(cè)的直流信號(hào)，規(guī)格為30V、16mA。PMC到機(jī)床側(cè)的直流輸出信號(hào)有晶體管輸出和繼電器輸出兩類(lèi)，額定值分別為40mA、30V和500mA、50V。FANUC-PMC是內(nèi)置的PLC，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的I/O接口板和外部信號(hào)進(jìn)行交換。2．FANUC-PMC信號(hào)、繼電器地址（1）MT到PMC輸入信號(hào)地址格式第90頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用第91頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用內(nèi)裝I/O的地址從X1000開(kāi)始；I/OLINK的地址從X0開(kāi)始。（2）CNC到PMC的輸入信號(hào)用F表示CNC系統(tǒng)部分將伺服電機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)以及請(qǐng)求相關(guān)機(jī)床動(dòng)作的信號(hào)反饋到PMC進(jìn)行邏輯運(yùn)算，作為機(jī)床動(dòng)作的條件及進(jìn)行自診斷的依據(jù),如CNC已準(zhǔn)備好信號(hào)(機(jī)床就緒)、伺服準(zhǔn)備好信號(hào)、控制單元報(bào)警信號(hào)等。地址從F0開(kāi)始。注意：梯形圖中只能有其觸點(diǎn)而不能有其線圖。(3)PMC到MT輸出信號(hào)地址格式第92頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用第93頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用內(nèi)裝I/O的地址從Y1000開(kāi)始；I/OLINK的地址從Y0開(kāi)始。(4)PMC到CNC的輸出信號(hào)用C表示該信號(hào)是對(duì)系統(tǒng)部分進(jìn)行控制和信息反饋，如系統(tǒng)急停信號(hào)、進(jìn)給保持信號(hào)等。地址從G0開(kāi)始。注意：在梯形圖中可以是線圈，也可以用其觸點(diǎn)。(5)內(nèi)部繼電器用R表示地址從R0到R9117，共9118字節(jié)。R0～R999作為通用輔助繼電器使用，R9000后的地址作為PMC系統(tǒng)程序保留區(qū)，這個(gè)區(qū)域中的繼電器不能用作梯形圖中的線圈使用。(6)定時(shí)器用T表示地址從T0到T79，共80個(gè)字節(jié)。每2個(gè)字節(jié)組成1個(gè)定時(shí)器，總共可組成40個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器號(hào)從1到40。(7)計(jì)數(shù)器用C表示地址從C0到C79，共80個(gè)字節(jié)。每4個(gè)字節(jié)組成1個(gè)計(jì)數(shù)器，總共可組成20個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器號(hào)從1到20。(8)保持繼電器用K表示其地址從KO到K19，共20個(gè)字節(jié)160位。K0～K16為一般通用地址，K17～K19為PMC系統(tǒng)軟件參數(shù)設(shè)定區(qū)域，由PMC軟件使用。3．FANUC-PMC梯形圖的表示符號(hào)FANUC-PMC梯形圖的表示符號(hào)如圖7-39所示。第94頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-39FANUC-PMC梯形圖符號(hào)

第95頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-39FANUC-PMC梯形圖符號(hào)在指令執(zhí)行過(guò)程中，用一個(gè)堆棧寄存器暫存邏輯操作的中間結(jié)果，堆棧寄存器有九位。如圖7-40所示，按“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”的原則工作?！皩?xiě)”操作結(jié)果壓人時(shí)，堆棧的各原狀態(tài)全部左移一位；對(duì)應(yīng)地，“取”操作結(jié)果時(shí)，堆棧全部右移一位，最后壓入的信號(hào)首先讀出。第96頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)PMC的基本指令和功能指令1．基本指令共12條，指令及處理內(nèi)容如表7-11。表7-11FANUC-PMC基本指令和處理內(nèi)容第97頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用序號(hào)指令處理內(nèi)容1RD讀出指令信號(hào)的狀態(tài)并把它設(shè)置入SQ0。在一個(gè)梯級(jí)開(kāi)始的節(jié)點(diǎn)是常開(kāi)節(jié)點(diǎn)時(shí)使用2RD．NOT讀出指令信號(hào)的“非”狀態(tài)，并置入SQ0。在一個(gè)梯級(jí)開(kāi)始的節(jié)點(diǎn)是常閉節(jié)點(diǎn)時(shí)使用3WRT輸出邏輯操作結(jié)果(SQ0狀態(tài))到指令地址4WRT．NOT輸出邏輯操作結(jié)果(SQ0狀態(tài))的“非”狀態(tài)井輸出到指令地址5AND將SQ0的狀態(tài)與指定信號(hào)的狀態(tài)相“與”，再將結(jié)果置入SQ06AND．NOT將SQ0的狀態(tài)與指定信號(hào)狀態(tài)的“非”狀態(tài)相“與”，再將結(jié)果置入SQ07OR將SQ0的狀態(tài)與指定信號(hào)的狀態(tài)相“或”，再將結(jié)果置入SQ08OR．NOT將SQ0的狀態(tài)與指定信號(hào)狀態(tài)的“非”狀態(tài)相“或”，再將結(jié)果置入SQ09RD．STK堆棧寄存器左移一位，并把指定地址的狀態(tài)置于SQ010RD.NOT.STK堆棧寄存器左移一位，并把指定地址狀態(tài)的“非”狀態(tài)置于SQ011AND．STK將SQ0和SQ1內(nèi)容執(zhí)行邏輯“與”，并將結(jié)果存于SQ0，堆棧寄存器右移一位12OR．STK將SQ0和SQ1內(nèi)容執(zhí)行邏輯“或”，并將結(jié)果存于SQ0，堆棧寄存器右移一位第98頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用2．基本指令舉例FANUC-PMC基本指令的梯形圖和助記符格式與通用PLC的格式基本相同。例7-16簡(jiǎn)單“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和指令表應(yīng)用如圖7-41所示。圖7-41簡(jiǎn)單“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和指令表應(yīng)用第99頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用例7-17較復(fù)雜“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和語(yǔ)句表應(yīng)用如圖7-42所示。圖7-42較復(fù)雜“與”、“或”關(guān)系“電路”的梯形圖和指令表應(yīng)用第100頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用3.FANUC-PMC的功能指令數(shù)目視型號(hào)的不同而不同。A、C、D型為22條；B、G為23條；L型為35條。表7-12為FANUC-PMCL功能指令和處理內(nèi)容。表7-12FANUC-PMCL功能指令和處理內(nèi)容功能指令的格式符號(hào)如圖7-43所示。包括控制條件、指令標(biāo)號(hào)、參數(shù)和輸出幾個(gè)部分。

第101頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-43功能指令的格式符號(hào)第102頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用(1)控制條件控制條件的數(shù)量和意義隨功能指令的不同而變化。(2)指令功能指令有三種形式：形式1用于梯形圖；形式2用于程序顯示；形式3用于編程器輸入時(shí)的簡(jiǎn)化指令。(3)參數(shù)

功能指令可以處理各種數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身或存有數(shù)據(jù)的地址可作為參數(shù)用于指令中，參數(shù)的數(shù)量和含義隨指令的不同而不同。(4)輸出功能指令的執(zhí)行結(jié)果送到R1軟繼電器。4．部分常用功能指令說(shuō)明(1)順序程序結(jié)束指令(ENDl、END2)ENDl：高級(jí)順序程序結(jié)束指令；END2：低級(jí)順序程序結(jié)束指令。指令格式如圖7－44所示。第103頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7－44順序程序結(jié)束指令格式第104頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用說(shuō)明：其中；i＝1或2，分別表示高級(jí)和低級(jí)順序程序結(jié)束指令。(2)定時(shí)器指令(TMR、TMRB)①TMR定時(shí)器TMR指令為設(shè)定時(shí)間可更改的定時(shí)器。指令格式如圖7-45所示。圖7-45TMR定時(shí)器指令格式第105頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用說(shuō)明：當(dāng)控制條件ACT=0時(shí)，定時(shí)器TM斷開(kāi)；當(dāng)ACT=1時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，到達(dá)預(yù)定的時(shí)間后，定時(shí)器TM接通。定時(shí)器數(shù)據(jù)的設(shè)定以50ms為單位。將定時(shí)時(shí)間化為ms數(shù)再除以50，然后以二進(jìn)制數(shù)寫(xiě)入選定的儲(chǔ)存單元。②TMRB定時(shí)器TMRB為設(shè)定時(shí)間固定的定時(shí)器。TMRB與TMR的區(qū)別在于，TMRB的設(shè)定時(shí)間編在梯形圖中，在指令和定時(shí)器號(hào)的后面加上一項(xiàng)參數(shù)預(yù)設(shè)定時(shí)間，與順序程序一起被寫(xiě)入EPROM，所設(shè)定的時(shí)間不能用CRT／MDI改寫(xiě)。(3)譯碼指令(DEC)數(shù)控機(jī)床在執(zhí)行加工程序中規(guī)定的M、S、T功能時(shí)，CNC裝置以BCD代碼形式輸出M、S、T代碼信號(hào)。這些信號(hào)需要經(jīng)過(guò)譯碼才能從BCD狀態(tài)裝換成具有特定功能含義的位邏輯狀態(tài)。譯碼指令(DEC)指令格式如圖7-46所示。第106頁(yè)/共131頁(yè)第7章可編程控制器及其應(yīng)用圖7-46譯碼指令(DEC)指令