新數(shù)控機床用可編程控制器PLC文字

第五章

數(shù)控機床用可編程控制器

第一節(jié)

概

述

一、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

可編程控制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC,它是一類以微辦理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置。它一般以次序控制為主，回路調(diào)理為輔，能夠完成邏輯、次序、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等功能。即能控制開關(guān)量，也能控制模擬量。

近來幾年來PLC技術(shù)發(fā)展很快，每年都推出好多新產(chǎn)品。據(jù)不完滿統(tǒng)計，美國、日本、德國

等生產(chǎn)PLC的廠家已達150多家，產(chǎn)品有數(shù)百種。PLC的功能也在不停增添，主要表此刻：

1）控制規(guī)模不停擴大，單臺PLC可控制成千以致上萬個點，多臺PLC進行同位鏈接可

控制數(shù)萬個點。

2）指令系統(tǒng)功能加強，能進行邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、PID運算、數(shù)制轉(zhuǎn)

換、ASCⅡ碼辦理。高檔PLC還可以夠辦理中止、調(diào)用子程序等。使得PLC能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯控制、

模擬量控制、數(shù)值控制和其余過程監(jiān)控，以致在某些方面能夠取代小型計算機控制。

3）辦理速度提升，每個點的均勻辦理時間從10μs左右提升到1μs之內(nèi)。

）編程容量增大，從幾K字節(jié)增大到幾十K，甚至上百K字節(jié)。

）編程語言多樣化，大部分使用梯形圖語言和語句表語言，有的還可使用流程圖語言或高級語言。6）增添通訊與聯(lián)網(wǎng)功能，多臺PLC之間能相互通訊，相互互換數(shù)據(jù)，

位計算機通訊，接受計算機的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計算機。通訊接口多采納

RS-232C等標準接口，以實現(xiàn)多級集散控制。

PLC還可以夠夠與上

RS-422／

目前，為了適應不一樣樣的需要，進一步擴大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應用范圍，PLC正朝著以下兩個方向發(fā)展。其一是低檔PLC向小型、簡單、低價方向發(fā)展，使之廣泛地取代繼電器控制；其二是中、高檔PLC向大型、高速、多功能方向發(fā)展，使之能取代工業(yè)控制微機的部分功能，對大規(guī)模的復雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。

在數(shù)控機床上采納PLC取代繼電器控制，使數(shù)控機床構(gòu)造更緊湊，功能更豐富，響應速

度和靠譜性大大提升。在數(shù)控機床、加工中心等自動化程度高的加工設施和生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，PLC是不可以缺乏的控制裝置。

二、PLC的基本功能

在數(shù)控機床出現(xiàn)從前，次序控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛應用。好多機械設施

的工作過程都需要依據(jù)必然的步驟或次序。次序控制即是以機械設施的運行狀態(tài)和時間為依

據(jù)，使其按開初規(guī)定好的動作次序次序地進行工作的一種控制方式。

數(shù)控機床所用的次序控制裝置（或系統(tǒng)）主要有兩種，一種是傳統(tǒng)的“繼電器邏輯電

路”，簡稱RLC（RelayLogicCircuit）。另一種是“可編程序控制器”，即PLC。

RLC是將繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等機電式控制器件用導線連結(jié)而成的以實現(xiàn)規(guī)定

的次序控制功能的電路。在實質(zhì)應用中，RLC存在一些難以戰(zhàn)勝的弊端。如：只好解決開關(guān)

量的簡單邏輯運算，以及準時、計數(shù)等有限幾種功能控制，難以實現(xiàn)復雜的邏輯運算、算術(shù)

運算、數(shù)據(jù)辦理，以及數(shù)控機床所需要的好多特別控制功能，改正控制邏輯需要增減控制元

器件和從頭布線，安裝和調(diào)整周期長，工作量大；繼電器、接觸器等器件體積較大，每個器

件工作觸點有限。當機床受控對象好多，或控制動作次序較復雜時，需要采納大批的器件，

因此整個RLC體積弘大，功耗高，靠譜性差等。因為RLC存在上述弊端，因此只好用于一般

的工業(yè)設施和數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床等控制邏輯較為簡單的數(shù)控機床。

與RLC比較，PLC是一種工作原理完滿不一樣樣的次序控制裝置。PLC擁有以下基本功能：

1）PLC是由計算機簡化而來的。為適應次序控制的要求，PLC省去了計算機的一些數(shù)

字運算功能，而加強了邏輯運算控制功能，是一種功能介于繼電器控制和計算機控制之間的自動控制裝置。

PLC擁有與計算機近似的一些功能器件和單元，它們包含：CPU、用于儲蓄系統(tǒng)控制程序和用戶程序的儲蓄器、與外面設施進行數(shù)據(jù)通訊的接口及工作電源等。為與外面機器和過程實現(xiàn)信號傳達，PLC還擁有輸入、輸出信號接口。PLC有了這些功能器件和單元，即可用于完成各樣指定的控制任務。PLC系統(tǒng)的基本功能構(gòu)造框圖如圖5-1所示。

圖5-1PLC系統(tǒng)的基本功能構(gòu)造

）擁有面向用戶的指令和專用于儲蓄用戶程序的儲蓄器。用戶控制邏輯用軟件實現(xiàn)。合用于控制對象動作復雜，控制邏輯需要靈巧改正的場合。

3）用戶程序多采納圖形符號和邏輯次序關(guān)系與繼電器電路十分近似的“梯形圖”編寫。

梯形圖形象直觀，工作原理易于理解和掌握。

）PLC可與專用編程機、編程器、個人計算機等設施聯(lián)接，能夠很方便地實現(xiàn)程序的顯示、編寫、診療、儲蓄和傳達等操作。

）PLC沒有繼電器那種接觸不良、觸點熔焊、磨損和線圈燒斷等故障。運行中無振動、無噪音，且擁有較強的抗攪亂能力，能夠在環(huán)境較差（如：粉塵、高溫、濕潤等）的條件下堅固、靠譜地工作。

）PLC構(gòu)造緊湊、體積小、簡單裝入機床內(nèi)部或電氣箱內(nèi)，便于實現(xiàn)數(shù)控機床的機電一體化。

PLC的開發(fā)利用，為數(shù)控機床供應了一種新式的次序控制裝置，并很快在實質(zhì)應用中顯

示了興盛的生命力。此刻PLC已成為數(shù)控機床的一種基本的控制裝置。與RLC比較，采納

PLC的數(shù)控機床構(gòu)造更緊湊，功能更豐富，工作更靠譜。關(guān)于車削中心、加工中心、FMC、

FMS等機械運動復雜，自動化程度高的加工設施和生產(chǎn)制造系統(tǒng)，PLC則是不可以缺乏的控制

裝置。

三、PLC的基本構(gòu)造

PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)控制用的專用計算機，PLC系統(tǒng)與微型計算機構(gòu)造基真相同，也

是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。

通用型PLC的硬件構(gòu)造

通用型PLC的硬件基本構(gòu)造如圖5-2所示，它是一種通用的可編程控制器，主要由中央辦理單元CPU、儲蓄器、輸入/輸出（I/O）模塊及電源構(gòu)成。

圖5-2通用型PLC的硬件基本構(gòu)造

主機內(nèi)各部分之間均經(jīng)過總線連結(jié)?？偩€分為電源總線、控制總線、地點總線和數(shù)據(jù)總

線。各零件的作用以下：

（1）中央辦理單元CPU

PLC的CPU與通用微機的CPU相同，是PLC的核心部分，它按PLC中系統(tǒng)程序恩賜的

功能，接收并儲蓄從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描方式查問現(xiàn)場輸入裝置的各樣信

號狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入過程狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中；診療電源及PLC內(nèi)部電路工作

狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等；在PLC進入運行狀態(tài)后，從儲蓄器逐條讀取用戶程序，經(jīng)

過命令解說后，按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去啟閉相關(guān)的控制電路；分時、分

渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳達、組合、比較和變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運

算或算術(shù)運算等任務；依據(jù)運算結(jié)果，更新相關(guān)標記位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，再

由輸出狀態(tài)寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的相關(guān)內(nèi)容實現(xiàn)輸出控制、制表打印、數(shù)據(jù)通訊等

功能。以上這些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采納通用微辦理器、單片

機或雙極型位片式微辦理器。

（2）儲蓄器

儲蓄器（簡稱內(nèi)存），用來儲蓄數(shù)據(jù)或程序。它包含隨機存取儲蓄器（RAM）和只讀儲蓄器（ROM）。

PLC配有系統(tǒng)程序儲蓄器和用戶程序儲蓄器，分別用以儲蓄系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)

程序儲蓄器用來儲蓄監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序和各樣系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用EPROM；

用戶程序儲蓄器用作寄存用戶編制的梯形圖等程序，一般使用RAM，若程序不常常改正，也可寫入到EPROM中；儲蓄器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序儲蓄器的內(nèi)容不可以夠由用戶直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的儲蓄器型號和容量，均是指用戶程序儲蓄器。

（3）輸入/輸出（I/O）模塊

I/O模塊是CPU與現(xiàn)場I/O設施或其余外面設施之間的連結(jié)零件。PLC供應了各樣操作

電平易輸出驅(qū)動能力的I/O模塊供用戶采納。I/O模塊要求擁有抗攪亂性能，并與外界絕緣

因此，多半都采納光電間隔回路、消顫動回路、多級濾波等舉措。I/O模塊能夠制成各樣標

準模塊，依據(jù)輸入、輸出點數(shù)來增減和組合。I/O模塊還配有各樣發(fā)光二極管來指示各樣運

行狀態(tài)。

（4）電源

PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來對PLC的內(nèi)部電路供電。

（5）編程器

編程器用作用戶程序的編制、編寫、調(diào)試和督查，還可以夠夠經(jīng)過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC

的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經(jīng)過接口與CPU聯(lián)系，完成人機對話。

編程器分簡單型和智能型兩種。簡單型編程器只幸好線編程，它經(jīng)過一個專用接口與

PLC連結(jié)。智能型編程器即可在線編程又可離線編程，還以遠離PLC插到現(xiàn)場控制站的相應

接口進行編程。智能型編程器有好多不一樣樣的應用程序軟件包，功能齊備，適應的編程語言和

方法或好多。

2.PLC軟件系統(tǒng)

PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各樣程序的會合。它包含系統(tǒng)程序和用戶程序。

（1）系統(tǒng)程序

系統(tǒng)程序包含監(jiān)控程序、編譯程序及診療程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序，主要用于

管理全機。編譯程序用來把程序語言翻譯成機器語言。診療程序用來診療機器故障。系統(tǒng)程

序由PLC生產(chǎn)廠家供應，并固化在EPROM中，用戶不可以夠直接存取，故也不需要用戶干涉。

（2）用戶程序

用戶程序是用戶依據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用PLC的程序語言編制的應用程序，用以實現(xiàn)各

種控制要求。用戶程序由用戶用編程器鍵入到PLC內(nèi)存。小型PLC的用戶程序比較簡單，不

需要分段，而是次序編制的。大中型PLC的用戶程序很長，也比較復雜，為使用戶程序編制

簡單清楚，可按功能構(gòu)造或使用目的將用戶程序區(qū)分紅各個程序模塊。按模塊構(gòu)造構(gòu)成的用

戶程序，每個模塊用來解決一個確立的技術(shù)功能，能使很長的程序編制得易于理解，還使

得程序的調(diào)試和改正變得很簡單。

關(guān)于數(shù)控機床來說，數(shù)控機床PLC中的用戶程序由機床制造廠供應，并已固化到用戶

EPROM中，機床用戶不需進行寫入和改正，但是當機床發(fā)生故障時，依據(jù)機床廠供應的梯形圖和電氣原理圖，來查找故障點，進行維修。四、PLC的規(guī)模和幾種常用名稱

在實質(zhì)運用中，當需要對PLC的規(guī)模作出討論時，較為廣泛的作法是依據(jù)輸入／輸出

點數(shù)的多少也許程序儲蓄器容量（字數(shù)）的大小作為討論的標準，將PLC分為小型、中型和

大型（或小規(guī)模、中規(guī)模和大規(guī)模）三類，如表5-1所示。

表5－1PLC的規(guī)模分類討論指標

輸入/輸出點數(shù)

程序儲蓄容量

PLC規(guī)模

（兩者總點數(shù)）

（KB＝千字）

小型

PLC

小于

128點

1KB以下

中型

PLC

128點至

512點

1－4KB

大型

PLC

512點以上

4KB以上

儲蓄器容量的大小決定儲蓄用戶程序的步數(shù)或語句條數(shù)的多少。輸入／輸出點數(shù)與程

序儲蓄器容量之間有內(nèi)在的聯(lián)系。當輸入／輸出點數(shù)增添時，次序程序辦理的信息量增大，

程序加長，因此需加大程序儲蓄器的容量。

一般來說，數(shù)控車床、銑床、加工中心等單機數(shù)控設施所需輸入或輸出點數(shù)多在128

點以下，少量復雜設施在128點以上。而大型數(shù)控機床，F(xiàn)MC、FMS、FA則需要采納中規(guī)模

或大規(guī)模PLC。

為了突出可編程序控制器作為工業(yè)控制裝置的特點，也許為了與個人計算機“PC”或

脈沖編碼器“PLC”等術(shù)語相差異，除通稱可編程控制器為“PLC”外，目前好多廠家，此中

有些是世界有名的PLC廠家，還采納了與PLC不一樣樣的其余名稱?，F(xiàn)將幾種常有名稱列舉以下：

微機可編程控制器（MicroprocessorProgrammableController-MPC）；

可編程接口控制器（ProgrammableInterfaceController-PIC）；

可編程機器控制器（ProgrammableMachineController-PMC），

可編程次序控制器（ProgrammableSeguenceController-PSC）。

第二節(jié)數(shù)控機床用PLC

一、數(shù)控機床用PLC

數(shù)控機床用PLC可分為兩類。一類是專為實現(xiàn)數(shù)控機床次序控制而設計制造的“內(nèi)裝型”（Built-inType）PLC。另一類是輸入／輸出信號接口技術(shù)規(guī)范、輸入／輸出點數(shù)、程

序儲蓄容量以及運算和控制功能等均能知夠數(shù)控機床控制要求的“獨立型”（Stand-aloneType）PLC。

“內(nèi)裝型”PLC

“內(nèi)裝型”PLC（或稱“內(nèi)含型”PLC、“集成式”PLC）隸屬于CNC裝置，PLC與NC間的信號傳達在CNC裝置內(nèi)部即可實現(xiàn)。PLC與MT間則經(jīng)過CNC輸入／輸出接口電路實現(xiàn)信號傳達（如圖5-3所示）。

圖5-3擁有內(nèi)裝型PLC的CNC機床系統(tǒng)框圖

內(nèi)裝型PLC有以下特點：

1）內(nèi)裝型PLC其實是CNC裝置帶有的PLC功能，一般是作為一種基本的或可選擇

的功能供應給用戶。

2）內(nèi)裝型PLC的性能指標（如：輸入／輸出點數(shù)，程序最大步數(shù)，每步執(zhí)行時間、

程序掃描周期、功能指令數(shù)目等）是依據(jù)所隸屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、合用機床的種類等確立的。其硬件和軟件部分是被作為CNC系統(tǒng)的基本功能或附帶功能與CNC系統(tǒng)其余功能一同一致設計、制造的。因此，系統(tǒng)硬件和軟件整體構(gòu)造十分緊湊，且PLC所擁有的功能針

對性強，技術(shù)指標亦較合理、合用，特別合用于單機數(shù)控設施的應用途合。

3）在系統(tǒng)的詳細構(gòu)造上，內(nèi)裝型PLC可與CNC共用CPU，也能夠獨自使用一個CPU；

硬件控制電路可與CNC其余電路制作在同一塊印刷板上，也能夠獨自制成一塊附帶板，當

CNC裝置需要附帶PLC功能時，再將此附帶板插裝到CNC裝置上，內(nèi)裝PLC一般不獨自配置

輸入／輸出接口電路，而是使用CNC系統(tǒng)自己的輸入／輸出電路；PLC控制電路及部分輸入

／輸出電路（一般為輸入電路）所用電源由CNC裝置供應，不需另備電源。

4）采納內(nèi)裝型PLC構(gòu)造，CNC系統(tǒng)能夠擁有某些高級的控制功能。如：梯形圖編寫和

傳達功能，在CNC內(nèi)部直接手理NC窗口的大批信息等。

自70年月末以來，世界上有名的CNC廠家在其生產(chǎn)的CNC產(chǎn)品中，大多開發(fā)了內(nèi)裝

型PLC功能。跟著大規(guī)模集成電路的開發(fā)利用，帶與不帶PLC功能，CNC裝置的外形尺寸已

沒有顯然的變化。一般來說，采納內(nèi)裝型PLC省去了PLC與NC間的連線，又擁有構(gòu)造緊湊、

靠譜性好、安裝和操作方便等長處，和在擁有CNC裝置后，又去其余配購一臺通用型PLC

作控制器的狀況比較較，不論在技術(shù)上仍是經(jīng)濟上對用戶來說都是有益的。

國內(nèi)常有的外國企業(yè)生產(chǎn)的帶有內(nèi)裝型PLC的系統(tǒng)有：FANUC企業(yè)的FS-0（PMC-L／M），

FS-0Mate（PMC-L／M），F(xiàn)S-3（PLC-D），F(xiàn)S-6（PLC-A、PLC-B），F(xiàn)S-10／11（PMC-1）；FS-15

（PMC-N）；Siemens企業(yè)的SINUMERIK810，SINUMERIK820；A-B企業(yè)的8200，8400，8600等。

2.“獨立型”PLC“獨立型”PLC又稱“通用型”PLC。獨立型PLC是獨立于

軟件功能，能夠獨立完成規(guī)定控制任務的裝置。采納獨立型

5-4所示：

CNC裝置，擁有齊備的硬件和PLC的數(shù)控機床系統(tǒng)框圖如圖

圖5-4

擁有獨立型

PLC的CNC機床系統(tǒng)框圖

獨立型PLC有以下特點：

1）獨立型PLC擁有以下基本的功能構(gòu)造：CPU及其控制電路，系統(tǒng)程序儲蓄器，用戶

程序儲蓄器、輸入／輸出接口電路、與編程機等外面設施通訊的接口和電源等（拜見圖5-2）。

2）獨立型PLC一般采納積木式模塊化構(gòu)造或籠式插板式構(gòu)造，各功能電路多做成獨立

的模塊或印刷電路插板，擁有安裝方便，功能易于擴展和改正等長處。比方，可采納通訊模

塊與外面輸入輸出設施、編程設施、上位機、下位機等進行數(shù)據(jù)互換；采納D／A模塊能夠

對外面伺服飾置直接進行控制；采納計數(shù)模塊能夠?qū)庸すぜ?shù)目、刀具使用次數(shù)、展轉(zhuǎn)體

展轉(zhuǎn)分度數(shù)等進行檢測和控制，采納定位模塊能夠直接對諸如刀庫、轉(zhuǎn)臺、直線運動軸等機

械運動零件或裝置進行控制。

3）獨立型PLC的輸入、輸出點數(shù)能夠經(jīng)過I／O模塊或插板的增減靈巧配置。有的獨

立型PLC還可經(jīng)過多個遠程終端連結(jié)器構(gòu)成有大批輸入、輸出點的網(wǎng)絡，以實現(xiàn)大范圍的集

中控制。

在獨立型PLC中，那些專為用于FMS、FA而開發(fā)的獨立型PLC擁有興盛的數(shù)據(jù)辦理、

通訊和診療功能，主要用作“單元控制器”，是現(xiàn)代自動化生產(chǎn)制造系統(tǒng)重要的控制裝置。

獨立型PLC也用于單機控制。外國有些數(shù)控機床制造廠家，或是為了展現(xiàn)自己長久形成的技

術(shù)特點，或是為了守舊某些技術(shù)絕竅，或純粹是因管理上的需要，在購進的CNC系統(tǒng)中，舍

棄了PLC功能，而采納外購或自行開發(fā)的獨立型PLC作控制器，這種狀況在從日本、歐美引

進的數(shù)控機床中層見迭出。

國內(nèi)已引進應用的獨立型PLC有：Siemens企業(yè)的SIMATICS5系列產(chǎn)品；A-B企業(yè)的PLC系列產(chǎn)品；FANUC企業(yè)的PMC-J等。

二、PLC的工作過程

用戶程序經(jīng)過編程器次序輸入到用戶儲蓄器，CPU對用戶程序循環(huán)掃描并次序執(zhí)行，這

是PLC的基本工作過程。

當PLC運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但是CPU是不可以夠同時去執(zhí)行多個

操作的，它只好按分時操作原理，每一時刻執(zhí)行一個操作。但因為CPU運算辦理速度很高，

使得外面出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀來看憂如是同時完成的。這種分時操作的過程，稱為CPU對程序

的掃描（CPU辦理執(zhí)行每條指令的均勻時間：小型PLC如OMRON-P系列為10μs、中型PLC

如FANUC-PLC-B為7μs）。

PLC接通電源并開始運行后，立刻開始進行自診療，自診療時間的長短隨用戶程序的長

短而變化。自診療通事后，CPU就對用戶程序進行掃描。掃描從0000H地點所存的第一條用

戶程序開始，次序進行，直到用戶程序據(jù)有的最后一個地點為止，形成一個掃描循環(huán)，周而

復始。次序掃描的工作方式簡單直觀，它簡化了程序的設計，并為PLC的靠譜運行供應了保

證。一方面所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果立刻就能夠被將要掃描到的指令所利用。另一

方面還可以夠夠經(jīng)過CPU設置掃描時間督查準時器來督查每次掃描能否超出規(guī)定的時間，進而避

免因為CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)前進入死循環(huán)而造成的故障。

對用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行過程，可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，如

圖5-5所示。

1.輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式將所有輸入端的輸入信號狀態(tài)（ON/OFF狀態(tài)）讀入到輸入映像寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)

行時期，即便輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入狀態(tài)的變化只幸好下一個工作周期的輸入采樣階段才被從頭讀入。

圖5-5PLC程序執(zhí)行的過程

程序執(zhí)行階段

在程序執(zhí)行階段，PLC對程序依次序進行掃描。如程序用梯形圖表示，則老是按先上后

下、先左后右的次序掃描。每掃描到一條指令時所需要的輸入狀態(tài)或其余元素的狀態(tài)，分別

由輸入映像寄存器或輸出映像寄存器中讀入，此后進行相應的邏輯或算術(shù)運算，運算結(jié)果再存入專用寄存器。若執(zhí)行程序輸出指令時，則將相應的運算結(jié)果存入輸出映像寄存器。

輸出刷新階段

在所有指令執(zhí)行完成后，輸出映像寄存器中的狀態(tài)就是欲輸出的狀態(tài)。在輸出刷新階段

將其轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出端子輸出信號去驅(qū)動用戶輸出設施，這就是PLC的實質(zhì)

輸出。PLC重復地執(zhí)行上述三個階段，每重復一次就是一個工作周期（或稱掃描周期）。工

作周期的長短與程序的長短相關(guān)。

因為輸入／輸出模塊濾波器的時間常數(shù)，輸出繼電器的機械滯后以及執(zhí)行程序時按工作

周期進行等原由，會使輸入/輸出響應出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，對一般工業(yè)控制設施來說，這種滯后

現(xiàn)象是贊成的。但一些設施的某些信號要求做出迅速響應，因此，有些PLC采納高速響應的

輸入/輸出模塊，也有的將次序程序分為迅速響應的高級程序和一般響應速度的初級程序兩

類。如FANUC-BESKPLC規(guī)定高級程序每8ms掃描一次，而把初級程序自動區(qū)分切割段，當

開始執(zhí)行程序時，第一執(zhí)行高級次序程序，此后執(zhí)行初級程序的切割段1，此后又去執(zhí)行高

級程序，再執(zhí)行初級程序的切割段2，這樣每執(zhí)行完初級程序的一個切割段，都要從頭掃描

執(zhí)行一次高級程序，以保證高級程序中信號響應的迅速性。

第三節(jié)典型PLC的指令系統(tǒng)

PLC是專為工業(yè)自動控制而開發(fā)的裝置，平常PLC采納面向控制過程，面向問題的“自

然語言”編程。不一樣樣廠家的產(chǎn)品采納的編程語言不一樣樣，這些編程語言有梯形圖、語句表、控

制系統(tǒng)流程圖等。為了加強PLC的各樣運算功能，有的PLC還配有BASIC語言，并正在研究用其余高級語言來編程。

日本的FANUC企業(yè)、立石企業(yè)、三菱企業(yè)、富士企業(yè)等所生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品，都采納梯形圖編程。在用編程器向PLC輸入程序時，一般簡單編程器都采納編碼表輸入，大型編程器也可用梯形圖直接輸入。在眾多的PLC產(chǎn)品中，因為制造廠家不一樣樣，其指令系統(tǒng)的表示方法和語句表中的助記符也不盡相同，但原理是完滿相同的。在本書中我們以FANUC-PMC-L為例，對合用于數(shù)控機床控制的PLC指令作一介紹。在FANUC系列的PLC中，規(guī)格型號不一樣樣時，只是功能指令的數(shù)目有所不一樣樣，如北京機床研究所與FANUC企業(yè)合作開發(fā)的FANUC-BESKPLC-B功能指令23條，除此之外，指令系統(tǒng)是完滿相同的。在FANUC-PMC-L中有兩種指令：基本指令和功能指令。當設計次序程序時，使用最多的是基本指令，基本指令共12條。功能指令便于機床特別運行控制的編程，功能指令有35條。在基本指令和功能指令執(zhí)行中，用一個貨倉寄存器暫存邏輯操作的中間結(jié)果，貨倉寄存器有9位（如圖5-6所示），按先進后出、后進先出的原理工作。目前操作結(jié)果壓入時，堆

棧各原狀態(tài)所有左移一位；相反地拿出操作結(jié)果時貨倉所有右移一位，最后壓入的信號第一恢復讀出。

圖5-6貨倉寄存器操作次序

一、基本指令

基本指令共12條，指令及辦理內(nèi)容如表5-2所示。

基本指令格式以下：

·基本指令地點號位數(shù)表5－2基本指令和辦理內(nèi)容NO指令辦理內(nèi)容1RD讀指令信號的狀態(tài)，并寫入ST0中。在一個階梯開始的是常開節(jié)點時使用2RD.NOT將信號的“非”狀態(tài)讀出，送入ST0中。在一個階梯開始的是常開節(jié)點時使用WRT輸出運算結(jié)果（ST0的狀態(tài)）到指定地點

WRT.NOT輸出運算結(jié)果（ST0的狀態(tài)）的“非”狀態(tài)到指定地點

5AND將ST0的狀態(tài)與指定地點的信號狀態(tài)相“與”后，再置于ST0中6AND.NOT將ST0的狀態(tài)與指定地點的“非”狀態(tài)相“與”后，再置于ST0中7OR將指定地點的狀態(tài)與ST0相“或”后，再置于ST08OR.NOT將指定地點的“非”狀態(tài)相“或”后，再置于ST09RD.STK貨倉寄存器左移一位，并把指定地點的狀態(tài)置于ST010貨倉寄存器左移一位，并把指定地點的狀態(tài)取“非”后再置于ST0AND.STK將ST0和ST1的內(nèi)容執(zhí)行邏輯“與”，結(jié)果存與ST0，貨倉寄存器右移一位

OR.STK將ST0和ST1的內(nèi)容執(zhí)行邏輯“或”，結(jié)果存與ST0，貨倉寄存器右移一位

下邊舉一個綜合運用基本指令的例子，來說明梯形圖與指令代碼的應用，此例子把12條基本指令都用到了。圖5-7是梯形圖的例子，表5-3是針對圖5-7的梯形圖，用編程器向PLC輸入的程序編碼表。

圖5-7梯形圖舉例

表5-3梯形圖5-7的編碼表

地點號運算結(jié)果狀態(tài)序號指令備注ST1ST0位數(shù)ST21RD1.02AND.NOT1.131.44AND.NOT1.55OR.STK6RD.STK1.27AND1.38RD.STK1.69CNS.NOT1.710OR.STK11AND.STK（）（）12WRT15.0（）（）13WRT.NOT15.1（）（）14RD.NOT2.015OR2.116OR.NOT2.217WRT15.2

二、功能指令

數(shù)控機床所用PLC的指令必然知夠數(shù)控機床信息辦理和動作控制的特別要求。比方由NC輸出的M、S、T二進制代碼信號的譯碼（DEC），機械運動狀態(tài)或液壓系統(tǒng)動作狀態(tài)的延時（TMR）確認，加工零件的計數(shù)（CTR），刀庫、分度工作臺沿最短路徑旋轉(zhuǎn)和此刻地點至目標地點步數(shù)的計算（ROT），換刀時數(shù)據(jù)檢索（DSCH）等。關(guān)于上述的譯碼、準時、計數(shù)、最短路徑選擇，以及比較、檢索、轉(zhuǎn)移、代碼變換、四則運算、信息顯示等控制功能，僅用

一位操作的基本指令編程，實現(xiàn)起來將會十分困難。因此要增添一些擁有專門控制功能的指令，這些專門指令就是功能指令。功能指令都是一些子程序，應用功能指令就是調(diào)用了相應的子程序。

表5-4列出了35種功能指令和辦理內(nèi)容。

表5-4功能指令和辦理內(nèi)容

指令

序號格式1格式2格式3辦理內(nèi)容（梯形圖）（紙帶穿孔與程序顯示）（程序輸入）1END1SUB1S11級（高級）程序結(jié)束2END2SUB2S22級程序結(jié)束3END3SUB48S483級程序結(jié)束4TMRTMRT準時器辦理5TMRBSUB24S24固定準時器辦理6DECDECD譯碼7CTRSUB5S5計數(shù)辦理8ROTSUB6S6旋轉(zhuǎn)控制9CODSUB7S7代碼變換10MOVESUB8S8數(shù)據(jù)“與”后傳輸11COMSUB9S9公共線控制12COMESUB29S29公共線控制結(jié)束13JMPSUB10S10跳轉(zhuǎn)14JMPESUB30S30跳轉(zhuǎn)結(jié)束15PARISUB11S11奇偶檢查16DCNVSUB14S14數(shù)據(jù)變換（二進制BCD碼）17COMPSUB15S15比較18COINSUB16S16符合檢查19DSCHSUB17S17數(shù)據(jù)檢索20XMOVSUB18S18變址數(shù)據(jù)傳輸21ADDSUB19S19加法運算22SUBSUB20S20減法運算23MULSUB21S21乘法運算24DIVSUB22S22除法運算25NUMESUB23S23定義常數(shù)26PACTLSUB25S25地點Mate-A27CODESUB27S27二進制代碼變換28DCNVESUB31S31擴散數(shù)據(jù)變換29COMPBSUB32S32二進制數(shù)比較30ADDBSUB36S36二進制數(shù)加31SUBBSUB37S37二進制數(shù)減32MULBSUB38S38二進制數(shù)乘33DIVBSUB39S39二進制數(shù)除34NUMEBSUB48S40定義二進制常數(shù)35DISPSUB49S49在NC的CTR上顯示信息功能指令的格式

功能指令不可以夠使用繼電器的符號，必然使用圖5-8所示的格式符號。這種格式包含：

控制條件、指令、參數(shù)和輸出幾個部分。

表5-5為圖5-8所示功能指令的編碼表和運算結(jié)果狀態(tài)。

圖5-8功能指令格式表5-5圖5-8的編碼表

序指令地點號備注運算結(jié)果狀態(tài)號位數(shù)ST3ST2ST1ST01RD.NOT1.0AA2AND1.1BA.B3RD.STK2.4CA.BC4AND.NOT3.1DA.BC.D5RD.STK5.7RSTA.BC.DRST6RD.STK7.1ACTA.BC.DRSTACT7SUB指令A.BC.DRSTACT8（PRM）參數(shù)1A.BC.DRSTACT9（PRM）參數(shù)2A.BC.DRSTACT10（PRM）參數(shù)3A.BC.DRSTACT11（PRM）參數(shù)4A.BC.DRSTACT12WRT10.1W1輸出A.BC.DRSTACT指令格式中各部分內(nèi)容說明以下：

（1）控制條件

控制條件的數(shù)目和意義隨功能指令的不一樣樣而變化?？刂茥l件存入貨倉寄存器中，其次序是固定不變的。

（2）指令

功能指令的種類見表5-4，指令的三種格式，格式1用于梯形圖；格式2用于紙帶穿孔

和程序顯示；格式3是用編程器輸入程序時的簡化指令。對TMR和DEC指令在編程器上有其

專用指令鍵，其余功能指令則用SUB鍵和此后的數(shù)字鍵輸入。

（3）參數(shù)

功能指令不一樣樣于基本指令，能夠辦理各樣數(shù)據(jù)，也就是說數(shù)據(jù)或存有數(shù)據(jù)的地點可作為

功能指令的參數(shù)，參數(shù)的數(shù)目和含義隨指令的不一樣樣而不一樣樣。

（4）輸出

功能指令的執(zhí)行狀況可用一位“1”和“0”表示時，把它輸出到Wl繼電器，Wl繼電器

的地點可任意確立。但有些功能指令不用Wl，如MOVE、COM、JMP等。

（5）需要辦理的數(shù)據(jù)

由功能指令管理的數(shù)據(jù)平常是BCD碼或二進制數(shù)。如4位數(shù)的BCD碼數(shù)據(jù)是按必然次序

放在兩個連續(xù)地點的儲蓄單元中，分低兩位和高兩位寄存。比方BCD碼1234被寄存在地點

200和201中，則200中存低兩位（34），201中存高兩位（12）。在功能指令中只用參數(shù)指

定低字節(jié)的200地點。二進制代碼數(shù)據(jù)能夠由l字節(jié)、2字節(jié)、4字節(jié)數(shù)據(jù)構(gòu)成，相同是低

字節(jié)存在最小地點,在功能指令中也是用參數(shù)指定最小地點。

部分功能指令說明

FANUC-PMC-L的功能指令共35條，限于篇幅，本節(jié)僅選擇幾條最常用的加以介紹。在

實質(zhì)應用時大家可參照相應型號和規(guī)格的PLC操作說明書來進行研究。

（1）次序程序結(jié)束指令（ENDl、END2）

ENDl：高級次序程序結(jié)束指令；END2：初級次序程序結(jié)束指令。

指令格式：

此中i＝1或2，分別表示高級和初級次序程序結(jié)束指令。ENDl在次序程序中必然指定

一次，其地點在高級次序的尾端；當無高級次序程序時，則在初級次序程序的開頭指定（一

般把必然迅速響應的信號，如急停信號、進給保持信號的辦理程序放在高級程序中），END2

在初級次序程序尾端指定。

（2）準時器指令（TMR，TMRB）

在數(shù)控機床梯形圖編制中，準時器是不可以缺乏的指令，用于次序程序中需要與時間成立

邏輯關(guān)系的場合。功能相當于一種平常的延時繼電器。

1）TMR:設準時間能夠改正的延時準時器

其指令格式如圖5-9所示。它經(jīng)過CRT／MDI面板在指令規(guī)定的“準時器”控制數(shù)據(jù)地

址來設準時間，設定值用二進制數(shù)表示，二進制1相當一個設準時間單位，比方FANUC-BESK

PLC-B規(guī)定；對準時器l號至8號，設定單位是50ms，時間設定范圍是0.05～3276.70s，

而對準時器9—40號設定單位是8ms，時間設定范圍是0.008～524.272s。

圖5-9TMR指令格式準時器的工作原理是：當控制條件ACT＝0時，準時繼電器

時，準時器開始計時，抵達預約的時間后，準時器TMOO按通。圖

TMOO是斷開的，當ACT＝1

5-9的編碼如表5-6所示。

表5-6圖5-9的編碼表

步號指令地點數(shù)·位數(shù)備注1RD·ACT2TMR3WRT·TM2）TMRB:設準時間固定的準時器

TMRB與TMR的差異在于，TMRB的設準時間編在梯形圖中，在指令和準時器號的后邊加上一項參數(shù)預設準時間，與次序程序一同被寫入

EPROM。所設定的時間不可以夠用

CRT／MDI改

寫。

（3）譯碼指令（DEC）

數(shù)控機床在執(zhí)行加工程序中規(guī)定的M、S、T機能時，CNC裝置以BCD代碼形式輸出M、S、

T代碼信號。這些信號需要經(jīng)過譯碼才能從BCD狀態(tài)變換成擁有特定功能含義的一位邏輯狀態(tài)。DEC功能指令的格式如圖5-10所示。

圖5-10DEC功能指令格式

譯碼信號地點是指NC至PMC的二字節(jié)BCD碼的信號地點。譯碼規(guī)格數(shù)據(jù)由譯碼值和譯

碼位數(shù)兩部分構(gòu)成，此中譯碼值只好兩位數(shù)。比方M03的譯碼值為03，M44為44。譯碼位

數(shù)的設定有三種狀況：

01：譯碼地點中的兩位BCD碼，高位不譯碼，只譯低位碼

10：高位譯碼，低位不譯碼

11：兩位BCD碼均被譯碼

DEC指令的工作原理是，當控制條件ACT＝0時，不譯碼，譯碼結(jié)果繼電器Rl斷開。當

控制條件ACT＝1時執(zhí)行譯碼，當指定譯碼信號地點中的代碼與譯碼規(guī)格數(shù)據(jù)相同時，輸出R1＝1，不然Rl＝0。譯碼輸出Rl的地點由設計人員確立。

下邊舉一個使用DEC指令的例子，這是M30的譯碼程序，M功能的兩位BCD碼信號地點是0067，圖5-11是M30的譯碼梯形圖，表5-7是圖5-11的編碼表。

圖5-11M30的譯碼梯形圖表5-7圖5-11的編碼表

步號指令地點數(shù)·位數(shù)備注RD66.0MFAND65.3DENDEC0067譯碼地點0067（PRM）3011譯兩位碼，譯碼值30WRT228.1M30X輸出（4）旋轉(zhuǎn)指令（ROT）該指令能夠?qū)Φ稁?、展轉(zhuǎn)工作臺等實現(xiàn)選擇最短門路的旋轉(zhuǎn)方向；計算此刻地點和目標地點之間的步數(shù)；計算目標前一個地點的地點數(shù)或達到目標前一個地點的步距數(shù)。ROT功能指令的格式如圖5-12所示，其編碼表如表5-8所示。該指令有六項控制條件。

1）指定初步地點數(shù)RNO＝0，轉(zhuǎn)子初步地點數(shù)為0；RNO＝1，轉(zhuǎn)子初步地點數(shù)為1。

2）指定辦理數(shù)據(jù)（地點數(shù)據(jù)）的位數(shù)BYT＝0指定兩位BCD碼；BYT＝1指定4位BCD

碼。3）選擇最短路徑的旋轉(zhuǎn)方向或不選擇DIR＝0，不選擇，按正向旋轉(zhuǎn)；

4）指定計算條件POS＝0，計算此刻地點與目標地點之間的步距數(shù)；

DIR＝l，選擇。

POS＝1，計算目

標前一個地點數(shù)或計算抵達目標前一個地點的步距數(shù)。

5）指定地點數(shù)或步距數(shù)INC＝0，指定計算地點數(shù)；INC＝1，指定計算步距數(shù)。

6）執(zhí)行命令ACT＝0，不執(zhí)行ROT指令，R1不變化；ACT＝1，執(zhí)行ROT指令。旋轉(zhuǎn)方

向輸出：入選擇較短路徑時有方向控制信號，該信號輸出到R1，當R1＝0時旋轉(zhuǎn)方向為正，當Rl＝1時旋轉(zhuǎn)方向為負（反轉(zhuǎn)）。若轉(zhuǎn)子的地點數(shù)是遞加的則為正轉(zhuǎn)，反之若轉(zhuǎn)子的地點數(shù)是遞減的則為反轉(zhuǎn)。R1地點能夠任意選擇。

圖5-12ROT指令格式表5-8圖5-12的編碼表

步號指令地點數(shù).位數(shù)備注1RDRNO2RD.STKBYT3RD.STKDIR4RD.STKPOS5RD.STKINC6RD.STKACT7SUB6ROT8（PRM）旋轉(zhuǎn)分度數(shù)9（PRM）此刻地點地點10（PRM）目標地點地點

11（PRM）計算結(jié)果輸出地點12WRT旋轉(zhuǎn)方向輸出

（5）邏輯“與”后傳輸指令（MOVE）

該指令的作用是把比較數(shù)據(jù)（梯形圖中寫入的）和辦理數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)地點中寄存的）進行

邏輯“與”運算，并將結(jié)果傳輸?shù)街付ǖ攸c。也可用于將指定地點里的8位信號不需要的位

除去去。指令格式如圖5-13所示。

圖5-13MOVE的指令格式

當ACT=0時，MOVE指令不執(zhí)行；當ACT＝1時，MOVE指令執(zhí)行。

（6）符合檢查指令（COIN）

此指令用來檢查參照值與比較值能否一致，可用于檢查刀庫、轉(zhuǎn)臺等旋轉(zhuǎn)體能否抵達目

標地點等。功能指令格式如圖5-14所示。

圖5-14COIN指令格式

控制條件說明：

1）指定數(shù)據(jù)位數(shù)BYT＝0，辦理數(shù)據(jù)為兩位BCD碼；BYT＝1，辦理數(shù)據(jù)為4位BCD碼。

2）指定參照值格式DAT＝0，參照值用常數(shù)指定；DAT＝1，指定寄存參照值的數(shù)據(jù)地

址。

注；也有另一種格式把DAT條件放到指令方格后的參數(shù)1中，則條件少一行，而參數(shù)多一格。

3）執(zhí)行命令ACT＝0，不執(zhí)行；ACT＝1，執(zhí)行COIN指令。

4）比較結(jié)果R1=0，參照值≠比較值；R1＝1，參照值＝比較值。

（7）計數(shù)器指令（CTR）

CTR用作計數(shù)器指令，控制型式可按需要選擇，其功能指令格式如圖5-15所示。

圖5-15CTR指令格式

指令格式說明：

1）指定初始值CNO＝0，初始值為0，CNO＝1，初始值為1。

2）指定加或減計數(shù)器UPDOWN=0，做加法計數(shù)器；UPDOWN＝1，做減法計數(shù)器。

注：做減法計數(shù)器時初始值就是預置值，與CNO沒關(guān)。不論是做加法仍是減法計數(shù)器，預置值都是從CRT

／MDI面板上經(jīng)過鍵入設定的。

3）復位RST＝0，不復位；RST＝1，復位，復位時R1變?yōu)椤?”，計數(shù)器的累加值變?yōu)槌跏贾怠?/p>

4）計數(shù)信號ACT＝0，計數(shù)器不工作；ACT＝l，計數(shù)器信號的上漲沿觸發(fā)工作。即ACT

每通一次，計數(shù)器加1或減1。

5）R1輸出當計數(shù)器累加到預置值時R1=1。R1的地點可任意確立。計數(shù)器的計數(shù)范圍

是從0000～9999。

第四節(jié)數(shù)控機床PLC的程序設計及調(diào)試

一、數(shù)控機床的控制對象及接口信號數(shù)控機床作為自動化控制設施，是在自動控制下進行工作的，數(shù)控機床所受控制可分為

兩類：

一類是最后實現(xiàn)對各坐標軸運動進行的“數(shù)字控制”。如：對CNC車床X軸和Z軸，CNC

銑床X軸，Y軸和Z軸的挪動距離，各軸運行的插補、賠償?shù)鹊目刂萍礊椤皵?shù)字控制”。

另一類是“次序控制”。對數(shù)控機床來說，“次序控制”是在數(shù)控機床運行過程中，以CNC內(nèi)部和機床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等的開關(guān)量信號狀態(tài)為條件，并依據(jù)預

先規(guī)定的邏輯次序?qū)χT如主軸的起停、換向，刀具的改換，工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、

潤滑系統(tǒng)的運行等進行的控制。與“數(shù)字控制”比較，“次序控制”的信息主假如開關(guān)量信號。

在討論PLC、數(shù)控系統(tǒng)和機床各機械零件、機床協(xié)助裝置、強電線路之間的關(guān)系時，常

把數(shù)控機床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”（即機床側(cè)）兩大部分。“NC側(cè)”包含CNC系統(tǒng)的硬件

和軟件，與CNC系統(tǒng)連結(jié)的外面設施。“MT側(cè)”則包含機床機械部分及其液壓、氣壓、冷卻、

潤滑、排屑等協(xié)助裝置、機床操作面板、繼電器線路、機床強電線路等。PLC處于NC與MT

之間，對NC和MT的輸入、輸出信號進行辦理。

MT側(cè)次序控制的最后對象隨數(shù)控機床的種類、構(gòu)造、協(xié)助裝置等的不一樣樣而有很大差異。

機床構(gòu)造越復雜，協(xié)助裝置越多，最后受控對象也越多。一般來說，最后受控對象的數(shù)目和

控制次序的復雜程度是依CNC車床、CNC銑床、加工中心、FMC、FMS的次序遞加的。

對CNC裝置來說，由MT向CNC傳達的信號稱為輸入信號，由CNC向MT傳達的信號稱為

輸出信號。

數(shù)控系統(tǒng)及配套PLC裝置的輸入、輸出信號的種類主要有：

）直流輸入信號。如：無間隔直流輸入信號，光電間隔直流輸入信號等。

）直流輸出信號。如：晶體管直流輸出信號、采納干簧繼電器的有觸點直流輸出信號

等。

）直流模擬輸入信號。

）直流模擬輸出信號。

）溝通輸入信號。

）溝通輸出信號。

在上述信號中，用得最多、最廣泛的是直流輸入、輸出信號。直流模擬信號用于伺服控

制或其余接收、發(fā)送模擬量信號的設施。溝通訊號用于直接控制功率執(zhí)行器件。接收或發(fā)出

模擬信號和溝通訊號需要有相應的接口電路。實質(zhì)應用中，一般需要采納獨立型PLC，并配

置專門的接口模塊或插板才能實現(xiàn)。

輸入、輸出信號接口器件或接插座有以下幾種常有的配置形式。

關(guān)于內(nèi)裝型PLC：

）CNC主板輸入、輸出信號電纜插座。

）CNC輸入／輸出單元印刷板信號電纜插座。

）CNC擴展接口板信號電纜插座。

）CNC外接I／O單元的輸入、輸出模塊信號插座或信號接線端子。關(guān)于獨立型PLC：

）輸入、輸出模塊或插板的信號插座、信號接線端子。

）專用功能模塊（如準時、計數(shù)、D/A或A/D變換、定位等）輸入、輸出信號插座或信號接線端子。直流輸入、輸出信號接口原理圖的表示方法，猜中雖有很大差異，但均需知足以下要求：

在不一樣樣

CNC和機床廠家的說明書及技術(shù)資

）表示信號發(fā)生器件和信號接收器件的地點。

）表示信號工作電壓的根源和數(shù)值。

3）注明信號插座或連結(jié)端子的編號。

有的接口原理圖還注明輸入、輸出信號的名稱、在PLC中的地點等。下邊簡單介紹一下常有的幾種直流輸入，輸出信號接口圖的繪制方法和技術(shù)規(guī)范。

直流輸入信號

一種典型的直流輸入信號接口圖如圖5-16所示。

圖5-16直流輸入信號接口

圖中，RV（Receiver）為信號接收器。依據(jù)被辦理信號的要求，RV能夠是無間隔的濾

波和電平變換電路；也能夠是光電耦合變換電路。X2.7為輸入信號地點，M18（24）表示M18

插座的第24號腳。

直流輸入信號是由機床側(cè)的開關(guān)、按鈕、繼電器觸點、檢測傳感器等收集的閉合／斷開

狀態(tài)信號。這些狀態(tài)信號需經(jīng)上述接口電路辦理，才能變?yōu)镻LC或NC能夠接受的信號。

典型輸入電路如圖5-17所示。

圖5-17直流輸入信號典型電路

在此典型電路中，信號工作電壓由CNC內(nèi)部供應，當MT側(cè)觸點閉合時，+24V電壓加到

接收器電路上，經(jīng)濾波和電平變換辦理后輸出至NC內(nèi)部，成為內(nèi)部電子線路能夠接受和辦理的信號。

這個典型線路的信號時序如圖5-18所示。

圖5-18直流輸入信號時序圖

直流輸出信號

一種典型的直流輸出信號接口圖如圖5-19所示。

圖5-19直流輸出信號接口

圖中DV（Drive）為信號驅(qū)動器。Y48.0為輸出信號地點，M2（25）表示M2插座的第

號腳。

直流輸出信號是來自NC或PLC，經(jīng)驅(qū)動電路送至MT側(cè)以驅(qū)動繼電器線圈、指示燈等的信號。

圖5-20是負載為指示燈的典型信號輸出電路；圖5-21是負載為繼電器線圈的典型信號

輸出電路。當NC有信號輸出時，基極為高電平，晶體管導通。此時輸出信號狀態(tài)為“1”，

足夠的電流將流過指示燈和繼電器線圈，使指示燈點亮，繼電器動作。

圖5-20負載為指示燈的信號輸出電路

圖5-21負載為繼電器的輸出信號電路當NC無輸出時，基極為低電平，晶體管不導通，輸出信號狀態(tài)為“0”，不可以夠驅(qū)動負載。

在輸出電路中常常需要注意對驅(qū)動電路和負載器件的保護：

）關(guān)于繼電器這種電感性負載，必然安裝火花控制器。

）關(guān)于容性負載，應在信號輸出負載線路中串聯(lián)限流電阻。電阻阻值應保證負載承受

的剎時電流和電壓被限制在額定值內(nèi)。

）在用晶體管輸出直接驅(qū)動指示燈時，沖擊電流可能破壞晶體管。為此應設置保護電阻以防晶體管被擊穿。

4）當被驅(qū)動負載是電磁開關(guān)、電磁離合器、電磁閥線圈等溝通負載，或雖是直流負載，但工作電壓或工作電流超出輸出信號的工作范圍時，應先用輸出信號驅(qū)動小型中間繼電器

（一般工作電壓＋24V），此后用它們的觸點接通強電線路的功率繼電器或直接去激勵這些負載（見圖5-22）。自然，假如所用PLC裝置自己擁有溝通輸入、輸出信號接口，或合用于直

流大負載驅(qū)動的專用接口時，輸出信號就不用經(jīng)中間繼電器過渡，即能夠直接驅(qū)動負載器件。

圖5-22大負載驅(qū)動控制原理圖

二、梯形圖工作原理

與PLC相關(guān)的程序包含兩類，一類是面向PLC內(nèi)部的程序，即系統(tǒng)管理程序和編譯程序（或解說程序）。這些程序由PLC廠家設計并固化到儲蓄器中。另一類是面向用戶或面向生

產(chǎn)過程的“應用程序”（ApplicationProgram），也稱“PLC程序”（PLCProgram）或“用戶程序”（UseProgram）。下邊所要討論的是面向外面、即面向生產(chǎn)過程的程序設計。

到目前為止，在所有“應用程序”中，以“梯形圖”的應用最為廣泛。梯形圖程序采納近似繼電器觸點、線圈的圖形符號，簡單為從事電氣設計制造的技術(shù)人員所理解和掌握。

a）b）

圖5-23電動機起停兩地控制邏輯

a）繼電器控制b）梯形圖控制

圖5-23為用于電動機起停兩地控制的繼電器控制電路和與其控制邏輯等效的梯形圖。

在圖5-23a中，S1和S3，S2和S4分別為相距甚遠的兩個操作臺上的電動機起、停按鈕。K

為起動電動機的接觸器線圈。當任一同動按鈕（S1或S2）被按下時，接觸器K得電，并通

過其觸點K閉合自保，電動機進入運行狀態(tài)。當任一停止鈕（S3或S4）被按下時，接觸器

K失電，其觸點K斷開，電動機停止運行。這樣，兩個操作臺均可獨立地對電動機起停進行

控制。

在圖5-23b中，當S1或S2節(jié)點閉合時，K線圈輸出，并經(jīng)過節(jié)點K閉合自保。當S3

或S4節(jié)點斷開時，K線圈無輸出，節(jié)點K亦斷開。

由上例可見，梯形圖的控制邏輯構(gòu)造及工作原理與繼電器邏輯控制電路是十分湊近的。

圖5-24是一段用“梯形圖”表示的簡單的PLC程序。左右兩條豎直線稱為“電力軌”

（PowerRail）。梯形圖是電力軌和夾在電力軌間的“節(jié)點”（或稱觸點）、“線圈”（或稱繼

電器線圈）、“功能塊”（功能指令，圖中未畫）等構(gòu)成的一個或多個“網(wǎng)絡”。在左右電力軌

間的梯形圖的一個網(wǎng)絡且包含電力軌稱為一個‘梯級’（Rung）。每個梯級由一“行”或數(shù)“行”

構(gòu)成。比方圖5-24的梯形圖由兩個梯級構(gòu)成。上一個梯級只有一“行“，含有三個“節(jié)點”

和一個“線圈”。下一個梯級由三“行”構(gòu)成，含有四個“節(jié)點”和一個“線圈”。

圖5-24梯形圖構(gòu)造

三、數(shù)控機床PLC程序的設計和調(diào)試

之內(nèi)裝型PLC為例，用戶自行設計和調(diào)試數(shù)控機床次序程序的流程如圖5-25所示。流程圖主要步驟說明以下：

確立PLC型號及其硬件配置

不一樣樣型號的PLC擁有不一樣樣的硬件構(gòu)成和性能指標。它們的基本I／O點數(shù)和擴展范圍，程序儲蓄容量常常差異很大。因此，在進行PLC程序設計從前，要對所用PLC的型號，硬件配置（如內(nèi)裝型PLC能否要增添附帶I／O板，通用型PLC能否要增添I／O模板等）作出選擇。

（1）輸入／輸出點輸入點是與機床側(cè)被控對象相關(guān)的按鈕、開關(guān)、繼電器和接觸器

觸點等連結(jié)的輸入信號接口，以及由機床側(cè)直接連結(jié)到NC的輸入信號接口（如減速信號：

*DECX，*DECY,，跳過信號：SKIP等）。

輸出點包含向機床側(cè)繼電器，指示燈等輸出信號的接口。設計者對被控對象的上述I／

O信號要逐個確認，并分別計算出總的需要數(shù)目。采納的PLC所擁有的I／O點數(shù)應比計算

出的I／O點數(shù)稍多一些，以備可能追加和改正控制性能的需要。

（2）儲蓄容量一般來說，一般CNC車床次序程序的規(guī)模約1000步，小型加工中心約

2000步。程序規(guī)模隨機床的復雜程度變化，設計者要依據(jù)詳細任務對程序規(guī)模作出預計，

并據(jù)此確立合理的儲蓄容量。

其余，所選擇PLC的辦理時間，指令功能，準時器、計數(shù)器、內(nèi)部繼電器的技術(shù)規(guī)格、數(shù)目等指標也應知足要求。

制作信號接口技術(shù)文件

依據(jù)選定PLC的接口技術(shù)規(guī)格，設計和編制以下技術(shù)文件：

1）輸入輸出信號電路原理圖。

2）地點表。

3）PLC數(shù)據(jù)表。

上述文件是制作PLC程序不可以缺乏的技術(shù)資料。梯形圖中所用到的所有內(nèi)部和外面信號、信號地點、名稱、傳輸方向，與功能指令相關(guān)的設定數(shù)據(jù)，與信號相關(guān)的電氣元件等都

反應在這些文件中。編制文件的設計員除需要掌握所用CNC裝置和PLC控制器的技術(shù)性能外，還需要具備必然的電氣設計知識。

1）輸入／輸出信號原理圖。該圖應按“電氣制圖國家標準（GB6988.1~6988.7—1997）繪制。圖中與PLC編程相關(guān)的內(nèi)容主要有：

）與輸入信號相關(guān)的器件名稱、地點。如操作面板按鈕、工作臺行程限位開關(guān)、主軸準停傳感器、電動機熱繼電器等。

）輸出信號執(zhí)行元件名稱、地點。如操作面板指示燈、中間繼電器線圈等。

）輸入和輸出信號插座和插腳編號，或連結(jié)端子編號，及信號名稱和在PLC中的地點。

）輸入和輸出信號接線和工作電源。

2）地點表。信號地點表有四種（以FS-OM為例）。

圖5-25數(shù)控機床PLC程序設計和調(diào)試流程圖（內(nèi)裝型PLC）

）MT→PLC地點表。該表又稱“輸入信號地點表”。它由8位15字節(jié)地點構(gòu)成（即：

X00，X02，X04，X06，X08，X10，X12，X14，X16，X17－X22），字節(jié)的每位對應一個輸入信

號接口，并附有該信號的連結(jié)器名稱和插腳編號。輸入信號由MT側(cè)傳達至PMC側(cè)，信號地

址用XOO．O表示。輸入信號中，除*ESP，SKIP，*DECX，*DECY，*DECZ等少量信號已由CNC廠家確立了地點外，其余地點的信號名稱由設計者定義，并用縮寫英文字母表示。如“急?！庇谩?EMG．M”，“進給保持”用“SP．M”等。所有輸入信號均應據(jù)此表選定地點。

）PLC→MT地點表。該表又稱“輸出信號地點表”。它由8位10字節(jié)地點構(gòu)成（即：

Y48～53，YS0，Y82，Y84，Y86），字節(jié)的每位對應一個輸出信號接口，并附有該信號的連結(jié)

器名稱和插腳編號。輸出信號由PMC側(cè)傳達至MT側(cè)，信號地點用YOO．O表示。所有輸出信

號名稱由設計者定義，并用縮寫英文字母表示。

輸入和輸出信號地點一經(jīng)確立，信號所用連結(jié)器，插腳編號亦隨之確立。安裝時，各信

號線即按指定連結(jié)器和插腳連結(jié)。

3）PLC→NC地點表。該表為PMC側(cè)向NC側(cè)傳達信號的接口地點表。由8位27字節(jié)地

址構(gòu)成（即：G100～G111，G116～G122，G124～G131）。信號地點用GOOO．O表示。這些信

號已由CNC廠家定義，名稱和含義均已固定，用戶不可以夠增刪和改變。

4）NC→PLC地點表。該表為NC側(cè)向PMC側(cè)傳達信號的接口地點表。由8位27字節(jié)地

址構(gòu)成（即：P14～8F156,F160～F163，F(xiàn)171～P178）。信號地點用FOOO．O表示。這些信號

也已由CNC廠家定義，用戶不可以夠增刪和改變。

各信號傳達方向如圖5-26所示。

圖5-2