《數(shù)控機(jī)床電器及PLC控制技術(shù)（第3版）》課件 第4-6章 數(shù)控機(jī)床電氣控制基市環(huán)節(jié)、PLC編程入門及指令系統(tǒng)、典型數(shù)控機(jī)床電氣

數(shù)控機(jī)床電氣控制基市環(huán)節(jié)第四章單元目錄4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.2

數(shù)控機(jī)床電氣控制的邏輯表示4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.3電氣控制基本環(huán)節(jié)4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.1.1電氣原理圖4.1.2電氣安裝圖4.1.3電氣接線圖4.1.4圖面區(qū)域的劃分電氣控制線路是由接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等組成的，其作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、反向、制動(dòng)和調(diào)速等運(yùn)行性能的控制，保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工自動(dòng)化。各種機(jī)床的加工對(duì)象和生產(chǎn)工藝要求均不相同，其電氣控制線路也就不同，有的比較簡單，有的相當(dāng)復(fù)雜，但都是由一些比較簡單的基本線路根據(jù)需要組合而成的，因此掌握和識(shí)讀這些線路圖非常必要。電氣控制系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)和各種控制電器(如接觸器、繼電器、電阻器、開關(guān)等)組成。電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其連接圖，稱為電氣控制系統(tǒng)圖。電氣控制系統(tǒng)圖包括電氣原理圖、電氣布置圖和電氣安裝圖。數(shù)控機(jī)床電氣原理圖與普通機(jī)床電氣控制線路圖的繪制規(guī)則一致，為便于理解，本節(jié)以普通機(jī)床為例來進(jìn)行描述。4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.1.1電氣原理圖電氣原理圖是用圖形符號(hào)和項(xiàng)目代號(hào)表示電器元件連接關(guān)系及電氣工作原理的圖形，它是在設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)現(xiàn)場廣泛應(yīng)用的電路圖。圖CW6132型車床電氣原理圖所示的是CW6132型機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖實(shí)例。

CW6132型車床電氣原理圖4.1.1電氣原理圖繪制電氣原理圖時(shí)應(yīng)遵循的原則：(1)主電路標(biāo)號(hào)由文字符號(hào)和數(shù)字組成，其中的文字符號(hào)標(biāo)明主電路中的電氣元件或線段的主要特征，數(shù)字區(qū)別電路的不同線段。如圖中的UVW、U1V1W1和U2V2W2等。(2)控制電路采用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，由三位或三位以下的數(shù)字組成。在垂直繪制的電路中，標(biāo)號(hào)順序由上而下、由左到右編號(hào)，凡是被線圈、繞組、觸頭或電阻、電容等元件所間隔的線段，都應(yīng)標(biāo)以不同的電路標(biāo)號(hào)。(3)從電源到電動(dòng)機(jī)大電流通過的主電路，用粗線條繪制；輔助電路（包括控制電路、照明電路和信號(hào)電路）的電流小，用細(xì)線條繪制。(4)無論是主電路還是輔助電路，各電氣元件按動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列，可垂直布置或水平布置。(5)標(biāo)出各電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。(6)繼電器、接觸器的觸頭，按吸引線圈未通電狀態(tài)畫，按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫。(7)同一電器的各導(dǎo)電部件（如繼電器、接觸器的線圈和觸點(diǎn)），按照它們?cè)陔娐分械穆?lián)系分開畫，但用相同的文字符號(hào)表示。對(duì)完成相同性質(zhì)作用的幾個(gè)電器，在相同的文字符號(hào)右下角加上數(shù)字序號(hào)，以示區(qū)別。(8)動(dòng)力電路的電源電路繪成水平線，電動(dòng)機(jī)及其保護(hù)電器支路，應(yīng)垂直電源電路畫出；輔助電路垂直地繪在兩條或多條水平電源線之間，線圈、電磁鐵、照明燈、信號(hào)燈、指示燈，接在接地的水平電源線上。有直接電聯(lián)系的十字交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，必須用黑圓點(diǎn)表示，否則不畫黑圓點(diǎn)。電氣安裝圖用來表示電氣設(shè)備和電器元件的實(shí)際安裝位置，是機(jī)械電氣控制設(shè)備制造、安裝和維修必不可少的技術(shù)文件。安裝圖可集中畫在一張圖上或?qū)⒖刂乒瘛⒉僮髋_(tái)的電器元件行置圖分別畫出，但圖中各電器元件代號(hào)應(yīng)與有關(guān)原理圖和元器件清單上的代號(hào)相同。在安裝圖中，機(jī)械設(shè)備輪廓是用雙點(diǎn)劃線畫出的，所有可見的和需要表達(dá)清楚的電器元件及設(shè)備是用粗實(shí)線繪出其簡單的外形輪廓的。其中電器元件不需標(biāo)注尺寸。某機(jī)床電氣安裝圖如下圖所示：

某機(jī)床電器安裝圖4.1.2電氣安裝圖電氣接線圖用來表明電氣設(shè)備各單元之間的接線關(guān)系，如下圖所示為CW6132車床電氣接線圖，電氣接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理，在生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。在識(shí)讀電氣接線圖時(shí)應(yīng)熟悉繪制電氣接線圖的四個(gè)基本原則：(1)各電器元件的圖形符號(hào)、文字符號(hào)等均與電氣原理圖一致。(2)外部單元同一電器的各部件畫在一起，其布置基本符合電器實(shí)際情況。(3)不在同一控制箱和同一配電屏上的各電器元件的連接是經(jīng)接線端子排實(shí)現(xiàn)的，電氣互聯(lián)關(guān)系以線束表示，連接導(dǎo)線應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線參數(shù)(數(shù)量、截面積、顏色等)，一般不標(biāo)注實(shí)際走線途徑。(4)對(duì)于控制裝置的外部連接線應(yīng)在圖上或用接線來表示清楚．并標(biāo)明電源引入點(diǎn)。4.1.3電氣接線圖為了確定圖上內(nèi)容的位置及其用途，應(yīng)對(duì)一些幅面較大、內(nèi)容復(fù)雜的電氣圖進(jìn)行分區(qū)。分區(qū)方法及其標(biāo)注垂直布置電氣原理圖中，上方一般按主電路及各功能控制環(huán)節(jié)自左至右進(jìn)行文字說明分區(qū)，并在各分區(qū)方框內(nèi)加注文字說明，幫助機(jī)床電氣原理的閱讀理解；下方一般按“支路居中”原則從左至右進(jìn)行數(shù)字標(biāo)注分區(qū)，并在各分區(qū)方框內(nèi)加注數(shù)字，以方便繼電器、接觸器等電器觸頭位置的查閱。“支路居中”原則是指各支路垂線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)數(shù)字分區(qū)方框的中線位置。對(duì)于水平布置的電氣原理圖，則實(shí)現(xiàn)左右分區(qū)。左方自上而下進(jìn)行文字說明分區(qū)，右方自上而下進(jìn)行數(shù)字標(biāo)注分區(qū)。1.繼電器、接觸器的線圈與觸頭對(duì)應(yīng)位置的索引在繼電器、接觸器線圈下方列有觸頭表，說明線圈對(duì)應(yīng)的觸頭所在圖區(qū)號(hào)，如圖4-5所示。接觸器KM線圈下方從左至右的第一欄標(biāo)注常開主觸頭所在圖區(qū)號(hào)，第二欄標(biāo)注輔助常開觸頭所在圖區(qū)號(hào)，第三欄標(biāo)注常閉輔助觸頭所在圖區(qū)號(hào)；中間繼電器、電流繼電器KA線圈下方從左至右的第一欄標(biāo)注常開觸頭所在圖區(qū)號(hào)，第二欄標(biāo)注常閉觸頭所在圖區(qū)號(hào)；時(shí)間繼電器KT線圈下方從左至右第一欄標(biāo)注延時(shí)常開觸頭所在圖區(qū)號(hào)，第二欄標(biāo)注延時(shí)常閉觸頭所在圖區(qū)號(hào)，第三欄標(biāo)注瞬動(dòng)常開觸頭所在圖區(qū)號(hào)，第四欄標(biāo)注瞬動(dòng)常閉觸頭所在圖區(qū)號(hào)。在繼電器、接觸器的觸頭下面標(biāo)注觸頭對(duì)應(yīng)的線圈所在圖區(qū)號(hào)。2.技術(shù)數(shù)據(jù)的標(biāo)注在電氣原理圖中還應(yīng)標(biāo)注各電氣元件的技術(shù)數(shù)據(jù)，如熔斷器熔體的額定電流、熱繼電器的動(dòng)作電流范圍及其整定值、導(dǎo)線的截面積等。

a)接觸器觸頭索引代號(hào)

b)繼電器觸頭索引代號(hào)4.1.4圖面區(qū)域的劃分4.2

數(shù)控機(jī)床電氣控制的邏輯表示1.機(jī)床電氣控制的邏輯表示2.邏輯運(yùn)算法則3.邏輯運(yùn)算的基本公式邏輯變量通常只有“1”、“0”兩種取值，表示兩種相反的邏輯狀態(tài)。在電氣控制中，通常用邏輯變量來描述開關(guān)、線圈元件觸點(diǎn)的開關(guān)狀態(tài)、線圈的通斷電狀。通?！?”表示線圈通電、開關(guān)閉合狀態(tài)；“0”則正好相反。也可使用“真”、“假”和字母表示邏輯狀態(tài)。1.機(jī)床電氣控制的邏輯表示

2.邏輯運(yùn)算法則3.邏輯代數(shù)的基本公式下面是邏輯運(yùn)算中的一些基本公式：

0定則0+A=A

1定則1+A=1

互補(bǔ)定律A+A=1

同一定律A+A=A

反轉(zhuǎn)定律A=A

交換律A+B=B+A

結(jié)合律(A+B)+C=A+(B+C)

分配律A·(B+C)=A·B+A·CA+B·C=(A+B)·(A+C)反演律(摩根定理)

A+B=A·BA·B=A+B4.3電氣控制基本環(huán)節(jié)4.3.1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路4.3.6電動(dòng)機(jī)的保護(hù)環(huán)節(jié)4.3.7電液聯(lián)合控制1.直接起動(dòng)控制線路直接起動(dòng)是一種最簡單的起動(dòng)方式。起動(dòng)時(shí)，通過一些直接起動(dòng)設(shè)備把全部電源電壓（即全壓）直接加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組。一般規(guī)定異步電動(dòng)機(jī)的功率低于7.5千瓦時(shí)允許起動(dòng)，如果功率大于7.5千瓦但符合下式者也可直接起動(dòng)：若不滿足上式，則必須采用降壓起動(dòng)的方法。2.點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)控制線路下圖中的接觸器輔助觸點(diǎn)KM是自鎖觸點(diǎn)，其作用是當(dāng)放開起動(dòng)按鈕SB2后仍可保證KM線圈通電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行（長動(dòng)）。通常將這種用接觸器本身的觸點(diǎn)來使其線圈保持通電的環(huán)節(jié)稱作自鎖環(huán)節(jié)。如果起動(dòng)按鈕SB2不并聯(lián)觸點(diǎn)KM，則松開SB2后KM線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，此即為點(diǎn)動(dòng)方式。點(diǎn)動(dòng)用于機(jī)床刀架、橫梁、立柱的快速移動(dòng)以及機(jī)床的調(diào)整對(duì)刀等。下圖a、b、c分別為用按鈕、開關(guān)、中間繼電器來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)的控制線路。長動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的主要區(qū)別是控制電器能否自鎖。點(diǎn)動(dòng)控制線路4.3.1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路3.多點(diǎn)起停控制線路在大型機(jī)床設(shè)備中，為了方便操作，常要求能在多個(gè)地點(diǎn)對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制。下圖（a）中將起動(dòng)按鈕并聯(lián)、停止按鈕串聯(lián)，可在三個(gè)地方對(duì)機(jī)床實(shí)現(xiàn)行起動(dòng)停止控制。下圖(b)中則將起動(dòng)按鈕串聯(lián)，只有幾個(gè)起動(dòng)按鈕都被壓下時(shí)設(shè)備才能工作，可保證操作安全。4.順序起停控制線路有些機(jī)床要求電動(dòng)機(jī)能夠經(jīng)常有序的起動(dòng)，比如主軸必須在液壓泵工作后才能工作，主軸旋轉(zhuǎn)后工作臺(tái)才能運(yùn)動(dòng)，主軸停轉(zhuǎn)后潤滑泵才能停止工作等等。如下圖中，為保證電動(dòng)機(jī)M1、M2的順序起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)先合上開關(guān)Q，按下SB2，KM1線圈得電自保，電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；再按下SB4，KM2線圈得電自保，M2起動(dòng)，同時(shí)將SB1鎖住。停車時(shí)，先按下SB3，KM2線圈失電，其常開輔助觸頭復(fù)位，M2停轉(zhuǎn)；再按下SB1，KM1線圈失電，M1停轉(zhuǎn)。4.3.1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路當(dāng)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)不滿足直接起動(dòng)條件時(shí)（見上節(jié)），電動(dòng)機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，將起動(dòng)電流限制在允許的范圍內(nèi)，常用的降壓起動(dòng)方法有定子串電阻降壓起動(dòng)、丫－△降壓起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)三種。1.定子串電阻降壓起動(dòng)定子串電阻降壓起動(dòng)時(shí)，在三相定子電路上串接電阻R，使加在電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓降低，起動(dòng)完成后再將電阻R短接，電動(dòng)機(jī)加額定電壓正常運(yùn)行。這種起動(dòng)方式利用時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作來控制各電器元件的先后順序動(dòng)作，稱為按時(shí)間順序的控制。典型控制線路如下圖所示:

定子繞組串電阻起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路線路工作過程如下：（1）起動(dòng)→KM1自鎖觸頭閉合；合上電源開關(guān)QS，按下SB2→KM1線圈得電；→KM1主觸頭閉合；→電動(dòng)機(jī)串聯(lián)電阻R后起動(dòng)；→KM1常開觸頭閉合→KT線圈得電；→KM2線圈得電→KM2自鎖觸頭閉合；→KM2主觸頭閉合（短接電阻R）；→電動(dòng)機(jī)M全壓運(yùn)行；→KM2常閉觸頭斷開；→KM1、KT線圈斷電釋放。（2）停止按下SB1→KM2線圈斷電釋放→M斷電停止。起動(dòng)電阻R一般采用ZX1、ZX2系列鑄鐵電阻，功率大，能夠通過較大電流；三相電路中每相所串電阻值相等。定子繞組串電阻降壓起動(dòng)不受電動(dòng)機(jī)接線形式限制，線路簡單。中小型機(jī)床常用這種方法限制點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，如C650型車床、T68型臥式螳床、T612型臥式螳床等。4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路2.丫－△降壓起動(dòng)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成△聯(lián)結(jié)的籠型異步電動(dòng)機(jī)，常用丫－△減壓起動(dòng)的方法限制起動(dòng)電流。起動(dòng)時(shí)，定子繞組先接成丫形聯(lián)結(jié)，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組接成△形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。下圖控制線路的工作過程如下：合上Q，按下SB2，KM2線圈得電自保，KM1線圈得電，使M進(jìn)行丫形聯(lián)結(jié)起動(dòng)，同時(shí)KT線圈也得電。當(dāng)M的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)時(shí)間繼電器KT整定時(shí)間，KT的常閉延時(shí)觸點(diǎn)先打開，KM1線圈失電，KT的常開延時(shí)觸點(diǎn)后閉合，KM3線圈得電自保，M定子繞組△形聯(lián)接全壓運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)KT線圈也失電。圖中KM1、KM3的輔助常閉觸點(diǎn)，防止KM1、KM3同時(shí)得電造成電源短路。

丫－△降壓起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路3.自耦變壓器降壓起動(dòng)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成丫形聯(lián)結(jié)的異步電動(dòng)機(jī)，可用自耦變壓器減壓起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)，定子繞組加上自耦變壓器的二次電壓，一旦起動(dòng)完畢，自耦變壓器被甩開，定子繞組加上額定電壓正常運(yùn)行。當(dāng)合上Q，按下SB2，KM1線圈得電，自藕變壓器T作丫形聯(lián)結(jié)，同時(shí)KM2線圈得電自保，電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)，KT線圈得電自保。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)KT的整定時(shí)間，其常閉延時(shí)觸頭先打開，KM1、KM2線圈先后失電，T被斷開，KT的常開延時(shí)觸頭后閉合，在KM1的常閉輔助觸頭復(fù)位前提下，KM3得電自保，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。電路中KM1、KM3的常閉輔助觸頭是為了防止線圈KM1、KM2、KM3同時(shí)得電將T的一部分繞組短接而使其余部分繞組燒壞。

自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路1.互鎖控制線路在電氣控制系統(tǒng)中，有時(shí)要求兩個(gè)電動(dòng)機(jī)M1和M2不準(zhǔn)同時(shí)接通，或同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件有兩個(gè)相反的動(dòng)作（如主軸正反轉(zhuǎn)、工作臺(tái)的上下雙向移動(dòng)等），或兩個(gè)電氣元件不允許同時(shí)得電，這時(shí)就要用到互鎖控制線路。如圖4-16所示，分別將KM1、KM2的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)串接在對(duì)方線圈所在電路，使KM1、KM2的觸點(diǎn)互相制約，可保證KM1、KM2的線圈不會(huì)同時(shí)得電。此外，還可將復(fù)合按鈕或行程開關(guān)的常閉觸頭串接在對(duì)方接觸器的線圈電路中來實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖?；ユi控制線路4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路2.正反轉(zhuǎn)控制線路大多數(shù)機(jī)床的主軸或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都需要正反兩個(gè)方向運(yùn)行，故要求電動(dòng)機(jī)能夠正反轉(zhuǎn)。在電工學(xué)課程中我們知道，只要把電動(dòng)機(jī)定子三相繞組任意兩相調(diào)換一下接到電源上去，電動(dòng)機(jī)定子相序即可改變，從而電動(dòng)機(jī)就可改變方向了。如果我們用兩個(gè)接觸器KM1和KM2來完成電動(dòng)機(jī)定子繞組相序的改變，那么由正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)起動(dòng)線路組合起來就成了正反轉(zhuǎn)控制線路。圖正反轉(zhuǎn)控制線路的工作過程是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)時(shí)，如要M正轉(zhuǎn)，則按下SB2，其常閉觸頭先打開，其常開觸頭后閉合，KM1線圈得電，其常閉輔助觸頭先斷開，其常開主觸頭后閉合，M正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，常開輔助觸頭閉合自保；當(dāng)M正轉(zhuǎn)時(shí)，如要M反轉(zhuǎn)，則按下SB3，其常閉觸頭先打開，KM1線圈失電，M的定子切斷正序電源，其常開觸頭后閉合，在KM1常閉觸頭復(fù)位前提下，KM2線圈得電自保，M反轉(zhuǎn)；M反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)與正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)類似。此控制線路采用復(fù)合按鈕SB2、SB3與接觸器KM1、KM2聯(lián)合控制，可避免由于KM1或KM2的常閉輔助觸頭燒結(jié)時(shí)而造成的電源短路。有的機(jī)床工作臺(tái)需要自動(dòng)往返運(yùn)行，而自動(dòng)往返運(yùn)行是利用行程開關(guān)來檢測往返運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位置。圖工作臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)示意圖為機(jī)床工作臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)的示意圖。行程開關(guān)SQ1（反向轉(zhuǎn)正向）、SQ2（正向轉(zhuǎn)反向）分別固定安裝在床身上，反映循環(huán)的兩端點(diǎn)，撞塊A、B固定在工作臺(tái)上，隨著運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)可壓下行程開關(guān)SQ1、SQ2，使其觸頭動(dòng)作，并使電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。圖往復(fù)自動(dòng)循環(huán)控制線路為往復(fù)自動(dòng)循環(huán)的主、控制電路，其工作過程是：合上Q，按下SB2，KM1線圈得電自鎖，M正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件前進(jìn)，當(dāng)前進(jìn)到位，撞塊B壓下SQ2，其常閉觸頭斷開，KM1線圈斷電，M切斷正序電源，但SQ2常開觸頭閉合，又使KM2得電，M反轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)部件后退，當(dāng)后退到位時(shí)，撞塊A壓下SQ1使KM2斷電，KM1通電，M由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)，如此周而復(fù)始地自動(dòng)往復(fù)工作。按下SB1時(shí)，M停轉(zhuǎn)。若換向用行程開關(guān)SQ1、SQ2失靈，則由限位開關(guān)SQ3、SQ4的常閉觸頭切斷M的電源，避免運(yùn)動(dòng)部件因超出極限位置而發(fā)生事故。4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路正反轉(zhuǎn)控制線路

工作臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)示意圖

往復(fù)自動(dòng)循環(huán)控制線路4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路電動(dòng)機(jī)從切斷電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的關(guān)系，總要經(jīng)過一段時(shí)間。為了縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，停機(jī)位置準(zhǔn)確，并為了安全生產(chǎn)，要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車。一般采用機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)采用機(jī)械抱閘或液壓裝置制動(dòng)，電氣制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)在停車時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與原旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩。機(jī)床中常用的電氣制動(dòng)是反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。1.反接制動(dòng)反接制動(dòng)是利用改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子慣性旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，因而產(chǎn)生制動(dòng)作用。反接制動(dòng)的過程為：停車時(shí)，首先將三相電源切換，然后當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)再將三相電源切斷。下圖為單向反接制動(dòng)線路，其工作過程是：合上Q，按SB2，KM1得電自鎖，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到速度繼電器KV的整定值時(shí)，KV的常開觸點(diǎn)閉合，為反接制動(dòng)作好準(zhǔn)備。M停車時(shí)，按下SB1，SB1的常閉觸點(diǎn)先打開，KM1失電，切斷M的正序電源，但M因慣性仍以很高的轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，原已閉合的KV常開觸點(diǎn)仍閉合，SB1的常開觸點(diǎn)后閉合，由于此時(shí)KM1的常閉輔助觸點(diǎn)已復(fù)位，所以KM2得電自鎖，M定子串接兩相電阻進(jìn)行反接制動(dòng)。當(dāng)M的轉(zhuǎn)速下降到低于KV的整定值時(shí)，KV的常開觸點(diǎn)復(fù)位，KM2失電，M切斷反序電源自然停車至零。4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路由于反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場間的速度近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接起動(dòng)時(shí)的兩倍，故較大功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反接制動(dòng)時(shí)，須在電動(dòng)機(jī)兩相或三相定子繞組中串接一定的電阻以限制制動(dòng)電流。反接制動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的相對(duì)速度很大，定子電流也很大，因此制動(dòng)效果顯著。但在制動(dòng)過程中有沖擊，對(duì)傳動(dòng)部件有害，能量消耗也較大。故用于不太經(jīng)常起、制動(dòng)的設(shè)備，如銑床、鏜床、中型車床主軸的制動(dòng)。2.能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)要停車時(shí)切斷三相交流電源的同時(shí)，把定子繞組接入電源，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用以達(dá)到制動(dòng)的目的，在轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)再切除直流電源。能耗制動(dòng)實(shí)質(zhì)上是把轉(zhuǎn)子原來儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，消耗在轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，所以稱為能耗制動(dòng)。一般可用時(shí)間繼電器按時(shí)間控制原則或用速度繼電器按速度控制原則來進(jìn)行制動(dòng)，對(duì)制動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高的機(jī)床也可以手動(dòng)控制。下圖是用時(shí)間繼電器按時(shí)間控制原則設(shè)計(jì)的單向能耗制動(dòng)控制線路，圖中KM1為單向運(yùn)行接觸器，KM2為能耗制動(dòng)接觸器，KT為時(shí)間繼電器，T為整流變壓器，VC為橋式整流電路。其工作過程如下：合上Q，按下SB2，KM1得電自保，電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)；停車時(shí)，按下SB1，其常閉觸頭先斷開，KM1失電，M定子切斷三相電源；SB1的常開觸頭后閉合，KM2，KT同時(shí)得電自保，如果M定子繞組丫形聯(lián)接，則將兩相定子繞組接入直流電源進(jìn)行能耗制動(dòng)。M在能耗制動(dòng)作用下轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，到達(dá)KT的整定時(shí)間，其延時(shí)常閉觸頭打開，KM2，KT相繼斷電，制動(dòng)結(jié)束。該電路中，將KT常開瞬動(dòng)觸點(diǎn)與KM2自保觸點(diǎn)串聯(lián)，是考慮KT斷線或機(jī)械卡住致使常閉延時(shí)觸點(diǎn)不能斷開，不致于使KM2長期得電，造成M定子繞組長期通過直流電流而過熱。4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路下圖是用速度繼電器按速度控制原則設(shè)計(jì)的雙向能耗制動(dòng)控制線路，圖中KM1、KM2為正、反轉(zhuǎn)接觸器，KM3為制動(dòng)接觸器，KV1、KV2為速度繼電器。其工作過程如下：電動(dòng)機(jī)M正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)停車時(shí)能耗制動(dòng)過程：合上Q，按下SB2，KM1得電自保，M正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)正向轉(zhuǎn)速達(dá)到KV1整定值時(shí)，KV1常開觸點(diǎn)閉合；停車時(shí)，按下SB1，其常閉觸點(diǎn)先打開，KM1失電，由于慣性M的轉(zhuǎn)速還很高，KV1的常開觸點(diǎn)仍閉合，在SB1的常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，KM3得電自鎖，M定子繞組接通直流電進(jìn)行能耗制動(dòng)，M的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)正向轉(zhuǎn)速低于KV1整定值時(shí)，KV1的常開觸點(diǎn)復(fù)位，KM3失電，能耗制動(dòng)結(jié)束，以后M自然停車。M反向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)停車時(shí)能耗制動(dòng)過程與正向類似，不再贅述。與反接制動(dòng)相比較，能耗制動(dòng)具有制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、能量消耗小等優(yōu)點(diǎn)。但制動(dòng)力較弱，特別是在低速時(shí)尤為突出。另外它還需要直流電源。故適用于要求制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合，如磨床、龍門刨床及組合機(jī)床的主軸定位等。4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路1.雙速電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速原理雙速電動(dòng)機(jī)在車床、銑床、鏜床等都有較多應(yīng)用，籠型雙速電動(dòng)機(jī)是由改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)來改變其轉(zhuǎn)速的。由異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速公式n0＝60f1/p知，如果電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p減少一半，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0便提高一倍，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n差不多也提高一倍。2.高低速控制線路圖中接觸器KM1動(dòng)作為低速，KM2動(dòng)作為高速。圖a用開關(guān)S實(shí)現(xiàn)高、低速控制；圖b用復(fù)合按鈕SB2和SB3來實(shí)現(xiàn)高、低速控制。采用復(fù)合按鈕連鎖，可使高低速直接轉(zhuǎn)換，而不必經(jīng)過停止按鈕。這兩種方式均用于小功率電動(dòng)機(jī)。圖c用開關(guān)S控制高低速切換。接觸器KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)為低速運(yùn)行狀態(tài)；接觸器KM2和KM動(dòng)作時(shí)，電動(dòng)機(jī)為高速運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S扳到高速時(shí)，由時(shí)間繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)首先接通低速，經(jīng)延時(shí)后自動(dòng)切換到高速，以便限制起動(dòng)電流。此控制方式適用于較大容量的電動(dòng)機(jī)。4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路4.過載保護(hù)電動(dòng)機(jī)長期超載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)繞組溫升超過其允許值，電動(dòng)機(jī)的絕緣材料就要變脆，壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)損壞。過載電流越大，達(dá)到允許溫升的時(shí)間就越短。常用的過載保護(hù)元件是熱繼電器，熱繼電器可以滿足這樣的要求：當(dāng)電動(dòng)機(jī)為額定電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)為額定溫升，熱繼電器不動(dòng)作，在過載電流較小時(shí)，熱繼電器要經(jīng)過較長時(shí)間才動(dòng)作，過載電流較大時(shí)，熱繼電器則經(jīng)過較短時(shí)間就會(huì)動(dòng)作。由于熱慣性的原因，熱繼電器不會(huì)受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作，所以在使用熱繼電器過載保護(hù)的同時(shí)，還必須設(shè)有短路保護(hù)。并且短路保護(hù)的熔斷器熔體的額足電流不應(yīng)超過4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。5.過電流保護(hù)過電流一般是由于不正確的起動(dòng)和過大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩引起的，一般比短路電流要小。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生過電流要比發(fā)生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉(zhuǎn)起制動(dòng)的重復(fù)短時(shí)工作制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)中更是如此。對(duì)于三相籠型電動(dòng)機(jī)，由于其短時(shí)過電流不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，一般不采用過電流保護(hù)而采用短路保護(hù)。直流電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一般采用過電流繼電器來起短路保護(hù)的作用。4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路6.零電壓與欠電壓保護(hù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，如果電源電壓因某種原因消失，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)就將自行起動(dòng)，這就可能造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞，甚至造成人身事故。對(duì)電網(wǎng)來說，同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備自行起動(dòng)也會(huì)引起不允許的過電流及瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)叫零壓保護(hù)。一般常用電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)零壓保護(hù)，用按鈕代替開關(guān)來操作也可實(shí)現(xiàn)零壓保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過分地降低將引起一些電器釋放，造成控制線路不正常工作，可能產(chǎn)生事故；電源電壓過分地降低也會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。因此需要在電源電壓降到一定允許值時(shí)將電源切斷，這就是欠電壓保護(hù)。一般常用欠電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。7.弱磁保護(hù)直流電動(dòng)機(jī)在磁場有一定強(qiáng)度下才能起動(dòng)，如果磁場太弱，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流就會(huì)很大，直流電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)磁場突然減弱或消失，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)迅速升高，甚至發(fā)生飛車。因此需要采取弱勵(lì)磁保護(hù)。弱勵(lì)磁保護(hù)是通過電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串入弱磁繼電器（電流繼電器）來實(shí)現(xiàn)的，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如果勵(lì)磁電流消失或降低很多，弱磁繼電器就釋放，其觸點(diǎn)切斷主回路接觸器線圈的電源，使電動(dòng)機(jī)斷電停車。4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制線路相結(jié)合的電液控制系統(tǒng)在組合機(jī)床、自動(dòng)化機(jī)床、生產(chǎn)自動(dòng)線、數(shù)控機(jī)床等的應(yīng)用越來越廣泛。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)易獲得很大的力矩，運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)、均勻，準(zhǔn)確可靠，控制方便易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。許多機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)都是靠行程控制來完成的，某些機(jī)床（如龍門刨床、平面磨床等）的工作臺(tái)要求正反向運(yùn)動(dòng)自動(dòng)循環(huán)，除采用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)外，采用電液聯(lián)合控制更易滿足這一要求，且電動(dòng)機(jī)無須頻繁正反轉(zhuǎn)。下面以組合機(jī)床液壓動(dòng)力頭的控制為例來說明電液聯(lián)合控制的工作過程和特點(diǎn)。組合機(jī)床的動(dòng)力頭是既能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，又能同時(shí)完成刀具切削運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。液壓動(dòng)力頭的自動(dòng)工作循環(huán)是由控制線路控制液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。圖動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖是動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖，圖動(dòng)力頭工作循環(huán)液壓及電氣控制圖是一次工作進(jìn)給液壓系統(tǒng)和電氣控制線路圖。其自動(dòng)工作循環(huán)是：快進(jìn)－工進(jìn)－快退，工作過程如下：

動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖動(dòng)力頭工作循環(huán)液壓及電氣控制圖4.3.7電液聯(lián)合控制1YA2YA3YA轉(zhuǎn)換主令快進(jìn)＋－＋SB1工進(jìn)＋－－SQ2快退－＋－SQ3停止－－－SQ11.動(dòng)力頭原位停止動(dòng)力頭由液壓缸YG驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電磁鐵1YA、2YA、3YA都斷電時(shí)，電磁閥YV1處于中間位置，動(dòng)力頭停止不動(dòng)。動(dòng)力頭在原位時(shí)，限位開關(guān)SQ1由擋鐵壓住，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。2.動(dòng)力頭快進(jìn)

把轉(zhuǎn)換開關(guān)S撥到“1”位置，按動(dòng)按鈕SB1，中間繼電器K1得電動(dòng)作，并自鎖，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使電磁鐵1YA、2YA通電。1YA通電使電磁閥YV1左位工作，動(dòng)力頭向右運(yùn)動(dòng)（進(jìn)）。由于1YA、3YA同時(shí)通電，除了接通工進(jìn)油路外，經(jīng)閥YV2將液壓缸有桿腔內(nèi)的回油排入無桿腔，形成差動(dòng)聯(lián)接，加大了油的流量，所以動(dòng)力頭做快速向前運(yùn)動(dòng)。3.動(dòng)力頭工進(jìn)

在動(dòng)力頭快進(jìn)過程中，當(dāng)擋鐵壓動(dòng)開關(guān)SQ2時(shí)，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使KA2得電動(dòng)作，KA2的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開使3YA斷電，使動(dòng)力頭自動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給狀態(tài)。KA2的動(dòng)合觸頭接通自鎖電路（即當(dāng)擋鐵離開SQ2時(shí)，SQ2觸點(diǎn)復(fù)位時(shí)，K2的線圈仍保持得電）。4.動(dòng)力頭快退

當(dāng)動(dòng)力頭工作進(jìn)給到終點(diǎn)后，擋鐵壓下開關(guān)SQ3其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使KA3得電動(dòng)作并自鎖，其動(dòng)斷觸點(diǎn)打開，使1YA、3YA斷電，動(dòng)力頭停止工進(jìn)；KA3的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使2YA得電，電磁閥YV1右位工作，動(dòng)力頭快速退回，動(dòng)力頭退到原位后，開關(guān)SQ1被壓下，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使KA3斷電，因此2YA也斷電，動(dòng)力頭停止運(yùn)動(dòng)。4.3.7電液聯(lián)合控制5.動(dòng)力頭“點(diǎn)動(dòng)調(diào)整”將轉(zhuǎn)換開關(guān)S撥到“2”位置時(shí)，按動(dòng)按鈕SB1也可接通KA1，使電磁鐵1YA、3YA通電，動(dòng)力頭可向前快進(jìn)。但由于KA1不能自鎖，因此松開SB1后，動(dòng)力頭立即停止運(yùn)動(dòng)，故動(dòng)力頭可點(diǎn)動(dòng)向前調(diào)整。當(dāng)動(dòng)力頭不在原位（SQ1原態(tài)），需要快退時(shí)，可按動(dòng)按鈕SB2，使KA3得電動(dòng)作而使2YA得電，動(dòng)力頭快速退回原位，壓下SQ1，使KA3斷電，動(dòng)力頭停止。在加工不通孔時(shí)，為了保證孔底的光潔和順利斷屑，需要刀具在孔底作一短暫的停留，可在上述控制線路的基礎(chǔ)上，加一延時(shí)線路，就可得到這樣的自動(dòng)工作循環(huán)：快進(jìn)－工進(jìn)－延時(shí)停留－快退?？刂凭€路如圖具有“延時(shí)停留”的控制線路所示。實(shí)際上就多加了一個(gè)時(shí)間繼電器KT。當(dāng)工進(jìn)到終點(diǎn)后，壓動(dòng)開關(guān)SQ3，使時(shí)間繼電器KT通電，其瞬時(shí)動(dòng)斷觸點(diǎn)KT斷開，使1YA、3YA斷電，動(dòng)力頭停止工進(jìn)。到達(dá)時(shí)間繼電器的整定時(shí)間后，其延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，使繼電器KA3延時(shí)接通得電，即2YA通電后，才開始快退。

具有“延時(shí)停留”的控制線路4.3.7電液聯(lián)合控制本章詳細(xì)地介紹了步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)工作原理及控制方式、直流電機(jī)伺服系統(tǒng)及調(diào)速方式、常用電氣控制基本環(huán)節(jié)及其應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上分析了三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路、C650型臥式車床的電氣控制線路、Z3040型搖臂鉆床的電氣控制線路、T68型臥式鏜床的電氣控制線路和M7130型平面磨床的電氣控制線路，為后續(xù)章節(jié)數(shù)控機(jī)床的PLC控制打下基礎(chǔ)。4.4本章小結(jié)1、常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)，在電路中分別起什么樣的控制作用？2、設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路，要求第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)l0s以后，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)，運(yùn)行5s以后，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，再運(yùn)轉(zhuǎn)15s后，電動(dòng)機(jī)全部停止。3、與直流電動(dòng)機(jī)相比，交流伺服電動(dòng)機(jī)有哪些優(yōu)點(diǎn)？4、永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)由哪幾部分組成，其轉(zhuǎn)子繞組中導(dǎo)體的電流是通過什么來換向的?5、數(shù)控機(jī)床直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常采用什么方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，該調(diào)速方法有何特點(diǎn)?6、交流伺服電動(dòng)機(jī)有哪幾種？數(shù)控機(jī)床的交流進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常使用何種交流伺服電動(dòng)機(jī)?4.5思考與練習(xí)PLC編程入門及指令系統(tǒng)第五章1PLC概述2FX系列PLC性能簡介3PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)5FX系列PLC基本邏輯指令6PLC的應(yīng)用指令7PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試方法4FX系列PLC梯形圖中的編程元件5.1PLC概述PLCCPU模塊I/O模塊編程器電源5.1.1基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的大腦，它不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。將用戶希望實(shí)現(xiàn)的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供5V、12V、24V等直流電源。CPU模塊I/O模塊編程器電源它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU模塊的橋梁。整體式PLCPLCCPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。它的體積小、價(jià)格低。模塊式PLC大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。它由機(jī)架和模塊組成。用戶對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。5.1.2物理結(jié)構(gòu)PLC有兩種基本的工作模式，即運(yùn)行(RUN)模式與停止(STOP)模式。在運(yùn)行模式下，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)可能隨時(shí)變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到停止模式。5.1.3工作原理輸入電路濾波時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路的濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間這3部分組成。輸出電路滯后時(shí)間掃描工作滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間：LDX0接在左側(cè)母線上的X0的常開觸點(diǎn)ORY0與X0的常開觸點(diǎn)并聯(lián)的Y0的常開觸點(diǎn)AN1X1與并聯(lián)電路串聯(lián)的Xl的常閉觸點(diǎn)AN2X2串聯(lián)的X2的常閉舶點(diǎn)OUTY0YO的線圈5.1.4PLC特點(diǎn)1編程方法簡單易學(xué)2功能性強(qiáng)，性價(jià)比高3硬件配套齊全，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少6維修工作量小，維修方便7體積小，能耗低5.1.5應(yīng)用領(lǐng)域PLC具有“與“”或““非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串／并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制。PLC使用專用的指令或運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、3軸和多軸位置控制。運(yùn)動(dòng)控制PLC通過模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的AID轉(zhuǎn)換與DIA轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)PID（比例－積分－微分）控制。閉環(huán)過程控制開關(guān)量邏輯控制5.1.5應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程1/0之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。通信聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理5.1.6生產(chǎn)廠家A.B

西門子GE-Fanuc施耐德5.1.6生產(chǎn)廠家歐姆龍三菱三菱的FX系列PLC以其極高的性價(jià)比，F(xiàn)X系列PLC的功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，可滿足大多數(shù)用戶的需要。5.2FX系列PLC性能簡介5.2.1FX系列PLC的特點(diǎn)1體積極小的微型PLC2先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)3提供多個(gè)子系列供用戶選用4靈活多變的系統(tǒng)配置5功能強(qiáng)，使用方便5.2.2PLC型號(hào)名稱的含義(1)子系列名稱，如IS、IN、2N等。(2)I/O的總點(diǎn)數(shù)。(3)單元類型：M為菲本單元，E為I/O混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊。FX-(1)-(2)-(3)-(4)-(5)5.2.2PLC型號(hào)名稱的含義(4)輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出。(5)電源和I/O類型等特性：D和DS為DC24V電源；DSS為DC24V電源，源型晶體管輸出；ESS為交流電源，源型晶體管輸出；UAl為AC電源，AC輸入。例如，F(xiàn)XIN-60MT-D屬于FXIN系列，是有60個(gè)1/0點(diǎn)的基本單元，輸出形式為晶體管輸出，使用24V直流電源。FX-(1)-(2)-(3)-(4)-(5)5.2.3一般技術(shù)指標(biāo)5.2.4FX1S系列PLCFX1S系列PLC是用于極小規(guī)模系統(tǒng)的超小型PLC,該系列有16種基本單元，10~30個(gè)I/O點(diǎn)，用戶存儲(chǔ)器(EEPROM)容量為2K步。FX1S可使用一個(gè)I/O點(diǎn)擴(kuò)展板、串行通信擴(kuò)展板或模擬量擴(kuò)展板，可同時(shí)安裝顯示模塊和擴(kuò)展板，有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器。FX1s一個(gè)單元可同時(shí)輸出2點(diǎn)100kHz的高速脈沖，有7條特殊的定位指令。FX1s通過通信擴(kuò)展板可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，N:N鏈接、并行鏈接和計(jì)算機(jī)鏈接。5.2.5FX1N系列PLCFX1N有13種基本單元,可組成14~128個(gè)1/0點(diǎn)的系統(tǒng)，并能使用特殊功能模塊、顯示模塊和擴(kuò)展板。用戶存儲(chǔ)器容最為8K步，有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。5.2.6FX2N系列PLCFX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間低至0.08μs每條指令，內(nèi)置的用戶存儲(chǔ)器為8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，它有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。機(jī)內(nèi)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，PID指令可實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。5.2.7編程設(shè)備專用編程器編程設(shè)備專用編程器由PLC生產(chǎn)廠家提供，它們只能用于某一生產(chǎn)廠家的某些PLC產(chǎn)品。編程軟件大多數(shù)PLC廠家都向用戶提供免費(fèi)使用的演示版編程軟件，正版編程軟件的價(jià)格也在不斷降低，因此用很少的投資就可以得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。編程軟件FX-FCS/WIN-E/-C編程軟件該軟件包專門用于FX系列PLC的程序開發(fā)，可用梯形圖、指令表和順序功能圖(SFC)編程。SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件這是專為FX系列PLC設(shè)計(jì)的編程軟件，其界面和幫助文件均已漢化，它占用存儲(chǔ)空間較少，功能較強(qiáng)。編程軟件GX開發(fā)器(GPPW)可用于開發(fā)所有三菱PLC的程序，可用梯形圖、指令表和順序功能圖(SFC)編程。GX模擬器(LLT)與GPPW配套使用，可以在PC中模擬三菱PLC的編程，在將程序下載到實(shí)際的PLC之前，對(duì)虛擬的PLC進(jìn)行監(jiān)控和憫試。可用梯形圖、指令表和順序功能圖(SFC)編程。編程軟件FX-FCS-VPS/WIN-E定位編程軟件可用流程圖、通用代碼或功能模塊編程，最多可生成500個(gè)流程圖畫面，在監(jiān)控屏幕上可顯示數(shù)據(jù)的值、運(yùn)動(dòng)軌跡和操作過程。用戶可快速和直觀地通過屏幕理解程序，在屏幕上通過窗口顯示和設(shè)置所有模塊的參數(shù)。GT設(shè)計(jì)者與FX-FCS/DU-WIN-E屏幕生成軟件這兩種軟件用于圖形終端(GT)的畫面設(shè)計(jì)，具有友好的編程界面，可實(shí)現(xiàn)不同窗口之間的剪切和粘貼，可以為DU系列的所有顯示模塊生成畫面，有位圖圖形庫。顯示模塊顯示模塊FXIN-5DM有4個(gè)按鍵和帶背光的LED顯示器，可以直接安裝在FX1s和FXIN上，無須接線。它能顯示以下內(nèi)容：PLC中各種位編程元件的ON/OFF狀態(tài)；定時(shí)器(T)和計(jì)數(shù)器(C)的當(dāng)前值或設(shè)定值；數(shù)據(jù)寄存器(D)的當(dāng)前值；FXIN特殊單元和特殊模塊中的緩沖寄存器的值；當(dāng)PLC出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可顯示錯(cuò)誤代碼；顯示時(shí)鐘的當(dāng)前值，并能設(shè)置日期和時(shí)間。5.2.8GOT-900圖形操作終端GOT-900系列圖形操作終端的電源電壓為24VDC,可通過RS-232C或RS-485接口與PLC通信；有50個(gè)觸摸鍵，可設(shè)置500個(gè)畫面。930GOT圖形操作終端940GOT圖形操作終端帶有4英寸的LCD顯示器，可顯示240x80點(diǎn)或5行（每行30個(gè)宇符），有256KB閃存。帶有5.7英寸8色LCD顯示器，可顯示320x240點(diǎn)或15行（每行40個(gè)字符），有512KB閃存。5.2.8GOT-900圖形操作終端F940GOT-SBD-H-E和F940GOT-LBD-H-E手持式圖形操作終端F940GOT-TWD-C圖形操作終端有8色和黑白LED顯示器，適用于現(xiàn)場調(diào)試，其他性能與940GOT圖形操作終端類似。256色7英寸LED顯示器可水平或垂直安裝，屏幕可分為2~3個(gè)部分，有一個(gè)RS-422接口和兩個(gè)RS-232C接口，可顯示480x234點(diǎn)或14行（每行60個(gè)字符），有1MB閃存。5.3PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表結(jié)構(gòu)文本IEC的PLC編程語言標(biāo)準(zhǔn)中有5種編程語言，即順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)、指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)。順序功能圖(SFC)這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。梯形圖(LD)梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，直觀易懂，很容易被熟悉繼電器控制的技術(shù)人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。指令表(IL)PLC的指令是一種與匯編語言中的指令相似的助記符表達(dá)式，山指令組成的程序稱為指令表程序。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表后再寫入PLC。結(jié)構(gòu)文本(ST)這是為IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語言。與梯形圖相比，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。5.4FX系列PLC梯形圖中的編程元件5.4.1基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指令表(IL)X:輸入繼電器，用于直接給PLC輸入物理信號(hào)Y:輸出繼電器，用于從PLC直接輸出物理信號(hào)M和S:輔助繼電器和狀態(tài)繼電器，PLC內(nèi)部的運(yùn)算標(biāo)志指令表(IL)8個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)字節(jié)(Byte),16個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)字(Word),32個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)雙字(Double

Word)。5.4.1基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常數(shù)字符k用來表示十進(jìn)制整數(shù)數(shù)據(jù)，16位的十進(jìn)制整數(shù)的取值范圍為-32768~+32767,32位的十進(jìn)制整數(shù)的取值范圍為-2147483648~+2147483647。字符H用來表示十六進(jìn)制整數(shù)數(shù)據(jù)，16位的十六進(jìn)制整數(shù)的取值范圍為0~FFFF,32位的十六進(jìn)制整數(shù)的取值范圍0~FFFFFFFF。字符E用來表示浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)。5.4.2輸入繼電器與輸出繼電器輸入繼電器(X)輸入繼電器是PLC接收外部輸入的開關(guān)量信號(hào)的窗口。PLC通過光耦合器將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存儲(chǔ)在輸入映像寄存器中。輸出繼電器(Y)輸出繼電器是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口。輸出繼電器用來將PLC的輸出信號(hào)傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。5.4.3輔助繼電器(M)輔助繼電器是用軟件實(shí)現(xiàn)的，它們不能接收外部的輸入信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，僅是一種內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志，相當(dāng)千繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。在FX系列PLC中，除輸入繼電器和輸出繼電器的元件號(hào)采用八進(jìn)制數(shù)外，其他編程元件的元件號(hào)均采用十進(jìn)制數(shù)。5.4.4狀態(tài)繼電器(S)狀態(tài)繼電器是用千編制順序控制程序的一種編程元件（狀態(tài)標(biāo)志），它與STL指令（步進(jìn)梯形指令）一起使用。某機(jī)械手的順序功能圖如圖所示。當(dāng)起動(dòng)信號(hào)XO為ON時(shí)，狀態(tài)繼電器S20被置位,控制下降的電磁閥YO動(dòng)作；當(dāng)下限位開關(guān)X1為ON時(shí)，狀態(tài)繼電器S21被置位，控制夾緊的電磁閥Y1動(dòng)作。隨著動(dòng)作的轉(zhuǎn)移，前一狀態(tài)繼電器自動(dòng)變?yōu)镺FF狀態(tài)。不對(duì)狀態(tài)繼電器使用步進(jìn)梯形指令時(shí)，可以把它們當(dāng)作普通輔助繼電器(M)使用。5.4.5 定時(shí)器(T)PLC中的定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。它有一個(gè)設(shè)定值寄存器（一個(gè)字長）、一個(gè)當(dāng)前值寄存器（一個(gè)字長）和一個(gè)用來存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映像寄存器（占二進(jìn)制的一位），這三個(gè)存儲(chǔ)單元使用同一個(gè)元件號(hào)。FX系列PLC的定時(shí)器分為通用定時(shí)器和積算定時(shí)器。常數(shù)K可以作為定時(shí)器的設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容來設(shè)置定時(shí)器。例如，外部數(shù)字開關(guān)輸入的數(shù)據(jù)可以存入數(shù)據(jù)寄存器，作為定時(shí)器的設(shè)定值。通常，使用有電池后備的數(shù)據(jù)寄存器，這樣在斷電時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。通用定時(shí)器100ms定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.1~3276.7s,10ms定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.01~327.67s當(dāng)FX1S的特殊輔助繼電器M8028為1狀態(tài)時(shí)，T32~T62(31點(diǎn)）被定義為10ms定時(shí)器。當(dāng)X0的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器從0開始，對(duì)l0ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)；當(dāng)前值等于設(shè)定值414時(shí)，定時(shí)器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，即T200的輸出觸點(diǎn)在其線圈被驅(qū)動(dòng)10msx414=4.14s后動(dòng)作；X0的常開觸點(diǎn)斷開后，定時(shí)器被復(fù)位，它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前值恢復(fù)為0。如果需要在定時(shí)器的線圈“通電”時(shí)就立刻動(dòng)作的瞬動(dòng)觸點(diǎn)，可以在定時(shí)器線圈兩端并聯(lián)一個(gè)輔助繼電器的線圈，并使用它的觸點(diǎn)。通用定時(shí)器沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時(shí)會(huì)被復(fù)位。FX系列的定時(shí)器只能提供其線圈“通電”后延遲動(dòng)作的觸點(diǎn)，如果需要在輸入信號(hào)變?yōu)镺FF后的延遲動(dòng)作，可以使用圖所示的電路。積算定時(shí)器100ms積算定時(shí)器T250~T255的定時(shí)范圍為0.1~3276.7s。當(dāng)X1的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，T250的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。當(dāng)X1的常開觸點(diǎn)斷開或停電時(shí)停止定時(shí)，當(dāng)前值保持不變。當(dāng)X1的常開觸點(diǎn)再次接通或重新上電時(shí)繼續(xù)定時(shí)，累計(jì)時(shí)間(t1+t2)為1055x100ms=105.5s時(shí)，T250的觸點(diǎn)動(dòng)作。因?yàn)榉e算定時(shí)器的線圈斷電時(shí)不會(huì)復(fù)位，所以需要用X2的常開觸點(diǎn)使T250強(qiáng)制復(fù)位。5.4.6內(nèi)部計(jì)數(shù)器內(nèi)部計(jì)數(shù)器用來對(duì)PLC的內(nèi)部映像寄存器(X、Y、M、S)提供的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖為ON或OFF的持續(xù)時(shí)間（應(yīng)大于PLC的掃描周期）。16位加計(jì)數(shù)器16位加計(jì)數(shù)器的可設(shè)定值為l~32767。X10的常開觸點(diǎn)接通后，C0被復(fù)位，它對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)單元被置0,它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，同時(shí)其計(jì)數(shù)當(dāng)前值被置為0;X11用于提供計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入電路斷開，計(jì)數(shù)輸入電路由斷開變?yōu)榻油ǎ从?jì)數(shù)脈沖的上升沿）時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1;在5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值5,它對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)單元的內(nèi)容被置1,其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開；再來計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，當(dāng)前值不變，直到復(fù)位輸入電路接通，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值被置為0。32位雙向計(jì)數(shù)器32位雙向計(jì)數(shù)器C200~C234的設(shè)定值為－2147483648~+2147483647,其加／減計(jì)數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200~M8234設(shè)定，對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器為ON時(shí)，為減計(jì)數(shù)，否則為加計(jì)數(shù)。C200的設(shè)定值為5,在加計(jì)數(shù)時(shí)，若計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由4變?yōu)?,計(jì)數(shù)器的輸出觸點(diǎn)為ON;當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于5時(shí)，輸出觸點(diǎn)不變，仍為ON;當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由5變?yōu)?時(shí)，輸出觸點(diǎn)為OFF;當(dāng)計(jì)數(shù)值小于等于4時(shí)，輸出觸點(diǎn)仍為OFF。當(dāng)復(fù)位輸入X13的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，C200被復(fù)位，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前值被置位。如果使用電池后備／鎖存計(jì)數(shù)器，當(dāng)電源中斷時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并保持計(jì)數(shù)當(dāng)前值不變，電源再次接通后在當(dāng)前值的基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)數(shù)，因此電池后備／鎖存計(jì)數(shù)器可累計(jì)計(jì)數(shù)。5.4.7高速計(jì)數(shù)器21個(gè)高速計(jì)數(shù)器C235~C255共用PLC的8個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入端X0~X7,某一輸入端同時(shí)只能供一個(gè)高速計(jì)數(shù)器使用。這21個(gè)高速計(jì)數(shù)器均為32位加／減計(jì)數(shù)器。不同類型的高速計(jì)數(shù)器可以同時(shí)使用，但是它們的輸入不能沖突。圖中，當(dāng)Xl4為ON時(shí)，選擇了高速計(jì)數(shù)器C235,C235的計(jì)數(shù)輸入端是X0,但是它并不在程序中出現(xiàn)，計(jì)數(shù)信號(hào)不是X14提供的。單向高速計(jì)數(shù)器C235~C240為無啟動(dòng)／復(fù)位端的單向高速計(jì)數(shù)器，C241~C245為帶啟動(dòng)／復(fù)位端的單向高速計(jì)數(shù)器，可用M8235~M8245來設(shè)置C235~C245的計(jì)數(shù)方向：M為ON時(shí)，為減計(jì)數(shù)；M為OFF時(shí)，為加計(jì)數(shù)。C235~C240只能用RST指令來復(fù)位。雙端雙向高速計(jì)數(shù)器雙端雙向高速計(jì)數(shù)器(C246~C250)有一個(gè)加計(jì)數(shù)輸入端和一個(gè)減計(jì)數(shù)輸入端。例如C246的加、減計(jì)數(shù)輸入端分別是X0和X1,當(dāng)計(jì)數(shù)器的線圈通電時(shí)，在X0的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1,在X1的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減1。某些高速計(jì)數(shù)器還有復(fù)位端和啟動(dòng)端。A/B相型高速計(jì)數(shù)器C251~C255為AIB相型高速計(jì)數(shù)器，它們有兩個(gè)計(jì)數(shù)輸入端，某些高速計(jì)數(shù)器還有復(fù)位端和啟動(dòng)端。A/B相輸入不僅提供計(jì)數(shù)信號(hào)，根據(jù)它們的相對(duì)相位關(guān)系，還提供了計(jì)數(shù)的方向。利用旋轉(zhuǎn)軸上安裝的AIB相型編碼器，在機(jī)械正轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。5.4.8數(shù)據(jù)寄存器(D)據(jù)寄存器(D)在模擬屈檢測與控制及位置控制等場合用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器可存儲(chǔ)16位二進(jìn)制數(shù)（一個(gè)字），兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來可以存放32位數(shù)據(jù)（雙字），在DO和D1組成的雙字中，DO存放低16位，Dl存放高16位。字或雙字的最高位為符號(hào)位，該位為0時(shí)數(shù)據(jù)為正，為1時(shí)數(shù)據(jù)為負(fù)。通用數(shù)據(jù)寄存器將數(shù)據(jù)寫入通用數(shù)據(jù)寄存器后，其值將保持不變，直到下一次被改寫。PLC從運(yùn)行模式進(jìn)入停止模式時(shí)，所有的通用數(shù)據(jù)寄存器的值被改寫為0。電池后備／鎖存數(shù)據(jù)寄存器電池后備／鎖存數(shù)據(jù)寄存器有斷電保持功能，當(dāng)PLC從運(yùn)行模式進(jìn)入停止模式時(shí)，電池后備寄存器的值保持不變。利用參數(shù)設(shè)定，可改變電池后備數(shù)據(jù)寄存器的應(yīng)用范圍。特殊寄存器特殊寄存器D8000~D8255共256點(diǎn)，用來控制和監(jiān)視PLC內(nèi)部的各種工作方式和元件，如電池電壓、掃描時(shí)間、正在動(dòng)作的狀態(tài)的編號(hào)等。文件寄存器文件寄存器以500點(diǎn)為單位，可被外部設(shè)備存取。文件寄存器實(shí)際上被設(shè)置為PLC的參數(shù)區(qū)。文件寄存器與鎖存寄存器是重疊的，可保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。外部調(diào)整寄存器FX1S和FX1N系列PLC有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器,用小旋鈕調(diào)節(jié)電位器，可以改變指定圖5-20設(shè)置參數(shù)用的小電位器的數(shù)據(jù)寄存器D8030或D8031的值(0~255)。變址寄存器FX1S和FX1N系列PLC有兩個(gè)變址寄存器(V和Z),FX2N和FX2NC系列PLC有16個(gè)變址寄存器(VO~V7和zo~Z7),在進(jìn)行32位操作時(shí)，應(yīng)將V、Z合并使用(Z為低位）。5.5FX系列PLC的基本邏輯指令LD、LDI、OUT指令LD:

電路開始的常開觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的指令，可以用于元件X、Y、M、T、C和S。LDI:電路開始

的常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的指令，可以用于元件X、Y、M、T、C和S。OUT:驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令，可以用于元件Y、M、T、C和S,但不能用于X。觸點(diǎn)的串／并聯(lián)指令A(yù)ND：常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令。ANI：

常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令。OR：

常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接指令。ORI：

常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接指令。邊沿檢測觸點(diǎn)指令LDP、ANDP和ORP：上升沿檢測的觸點(diǎn)指令，觸點(diǎn)的中間有一個(gè)向上的箭頭，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)僅在指定位元件的上升沿（山OFF變?yōu)镺N)時(shí)接通一個(gè)掃描周期。LDF、ANDF和ORF：下降沿檢測的觸點(diǎn)指令，觸點(diǎn)的中間有一個(gè)向下的箭頭，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)僅在指定位元件的下降沿（由ON變?yōu)镺FF)時(shí)接通一個(gè)掃描周期。PLS與PLF指令PLS：上升沿微分輸出指令。PLF：下降沿微分輸出指令。PLS和PLF指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M（不包括特殊輔助繼電器）電路塊的串／并聯(lián)指令ORB：多觸點(diǎn)電路塊的并聯(lián)連接指令。ANB：多觸點(diǎn)電路塊的串聯(lián)連接指令。棧存儲(chǔ)器與多重輸出指令MPS、MRD、MPP指令分別是進(jìn)棧、讀棧和出棧指令。它們用于多重輸出電路。主控與主控復(fù)位指令MC：主控指令，也稱公共觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，用于表示主控區(qū)的開始。MC指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M（不包括特殊輔助繼電器）。MCR：主控指令MC的復(fù)位指令，用來表示主控區(qū)的結(jié)束。置位與復(fù)位指令SET：置位指令，使操作保持ON的指令。RST：復(fù)位指令，使操作保持OFF的指令。5.6PLC的應(yīng)用指令5.6.1應(yīng)用指令的表示方法FX系列PLC采用計(jì)算機(jī)通用的助記符形式來表示應(yīng)用指令，一般用指令的英文名稱或縮寫作為助記符。例如，圖5-38中的指令助記符BMOV用來表示數(shù)據(jù)塊傳送指令。［D]表示目標(biāo)(Destination)操作數(shù)。當(dāng)源操作數(shù)或目標(biāo)操作數(shù)不止一個(gè)時(shí)，可表示為[S1]、[S2]、[D2]等。n或m表示其他操作數(shù)，它們常用來表示常數(shù)，或者源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)的補(bǔ)充說明。當(dāng)注釋的項(xiàng)目較多時(shí)，可以采用m1、m2等方式。32位指令助記符MOV之前的“D”表示處理32位（bit）雙字?jǐn)?shù)據(jù)，這時(shí)相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組成數(shù)據(jù)寄存器對(duì)，該指令將D11、D10中的數(shù)據(jù)傳送到D13、D12中去，D10中為低16位數(shù)據(jù)，D11中為高16位數(shù)據(jù)。脈沖執(zhí)行指令MOV后面的“P”表示脈沖（Pulse）執(zhí)行，即僅在X1由OFF→ON狀態(tài)時(shí)執(zhí)行一次。如果沒有“P”，在X1為ON的每一掃描周期指令都要被執(zhí)行，稱為連續(xù)進(jìn)行。INC（加1）、DEC（減1）和XCH（數(shù)據(jù)交換）等指令一般應(yīng)使用脈沖執(zhí)行方式。如果不需要每個(gè)周期都執(zhí)行指令，使用脈沖方式可以減少執(zhí)行指令的時(shí)間。5.6.1數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式位元件與位元件的組合字元件科學(xué)計(jì)數(shù)法與浮點(diǎn)數(shù)二進(jìn)制補(bǔ)碼字元件在FX系列PLC內(nèi)部，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制（BIN）補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)，所有四則運(yùn)算和加1、減1運(yùn)算都使用二進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)使用16個(gè)數(shù)字符號(hào)，即0～9和A～F分別對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)10～15，十六進(jìn)制數(shù)采用逢16進(jìn)1的運(yùn)算規(guī)則。BCD碼BCD碼是按二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。每位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)來表示。科學(xué)記數(shù)法在科學(xué)記數(shù)法中，數(shù)字占用相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器字（例如D0和D1），D0中是尾數(shù)，D1中是指數(shù)，數(shù)據(jù)格式為尾數(shù)*10指數(shù)，其尾數(shù)是4位BCD整數(shù)，范圍為0，1000～9999和-1000～-9999，指數(shù)的范圍為-41～+35。浮點(diǎn)數(shù)格式浮點(diǎn)數(shù)由相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器字（例如D11和D10）組成，D10中的數(shù)是低16位。在32位中，尾數(shù)占低23位（b0～b22位，最低位為b0位），指數(shù)占8位（b23～b30位），最高位（b31位）為符號(hào)位。浮點(diǎn)數(shù)=（尾數(shù)）*2指數(shù)變址寄存器V，ZFXIS、FXIN有兩個(gè)變址寄存器V和Z，F(xiàn)X2NC和FX2NC有16個(gè)變址寄址器V0～V7和Z0～Z7。在傳送、比較指令中，變址寄存器V，Z用為修改操作對(duì)象的元件號(hào)，在循環(huán)程序中常使用變址寄存器。圖中常數(shù)10送到V0，常數(shù)20送以Z1，ADD（加法）指令完成運(yùn)算（D5V0）+（D15Z1）→（D40Z1），即（D15）+（D35）→（D60）。5.6.2程序流控制指令1.條件跳轉(zhuǎn)指令（FNC00）條件跳轉(zhuǎn)指令CJ（ConditionalJump）用于跳過順序程序中的某一部分，以控制程序的流程。當(dāng)圖5-40中的X0為ON時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到指針P8處，如果X0為OFF，不執(zhí)行跳轉(zhuǎn)，程序按原順序執(zhí)行。跳轉(zhuǎn)時(shí)，不執(zhí)行被跳過的那部分指令。用編程器輸入程序時(shí)圖5-40中的指針P8放在指令“LDX14”之前。多條跳轉(zhuǎn)指令可以使用相同的指針。2.子程序調(diào)用與子程序返回指令子程序調(diào)用指令CALL（SubRoutineCall，F(xiàn)NC01）的操作數(shù)為P0～P62，子程序返回指令SRET（SubRoutineReturn，F(xiàn)NC02）無操作數(shù)。圖中的X10為ON時(shí)，CALL指令使程序跳轉(zhuǎn)到指針P8處，子程序被執(zhí)行，執(zhí)行完SRET指令后返回到104步。子程序應(yīng)放在FEND（主程序結(jié)束）指令之后，同一指針只能出現(xiàn)一次，CJ指令中用過的指針不能再用，不同位置的CALL指令可以調(diào)用同一指針的子程序。在子程序調(diào)用子程序稱為嵌套5級(jí)。圖中的CALL（P）P11指令僅在X0由OFF變?yōu)镺N時(shí)執(zhí)行一次。在執(zhí)行子程序1時(shí)，如X1為ON，CALLP12指令被執(zhí)行，程序跳到P12處，嵌套執(zhí)行子程序2。執(zhí)行第二條SRET指令后，返回子程序1中CALLP12指令的下一條指令，執(zhí)行第一條SRET指令后返回主程序中CALLP11指令的下一條指令。5.6.3與中斷有關(guān)的指令1.用于中斷的指針用于中斷的指針用來指明某一中斷源的中斷程序入口指針，執(zhí)行到IRET（中斷返回）指令時(shí)返回主程序。中斷指針應(yīng)在FEND指令之后使用。輸入中斷指針為10，最高位X0～X5的元件號(hào)相對(duì)應(yīng)。FXIS的輸入號(hào)為0～3（從X0～X3輸入），其余單元的輸入號(hào)為0～5（從X0～X5輸入）。最低位為0時(shí)表示下降沿中斷，反之為上升沿中斷。例如中斷指針1001之后的中斷程序在輸入信號(hào)X0的上升沿時(shí)執(zhí)行。FXIS的輸入號(hào)為0～3（從X0～X3輸入），其余單元的輸入號(hào)為0～5（從X0～X5輸入）。最低位為0時(shí)表示下降沿中斷，反之為上升沿中斷。例如中斷指針1001之后的中斷程序在輸入信號(hào)X0的上升沿時(shí)執(zhí)行。同一個(gè)輸入中斷源只能使用上升沿中斷或下降沿中斷，例如不能同時(shí)使用中斷指針1000和1001。用于中斷的輸入點(diǎn)不能與已經(jīng)用于高速計(jì)數(shù)器的輸入點(diǎn)沖突。定時(shí)中斷X2N和FX2NC系列有3點(diǎn)定時(shí)中斷，中斷指針為16口口～18口口，低兩位是以MS為單位的定時(shí)時(shí)間。定時(shí)中斷使PLC以指定的周期定時(shí)執(zhí)行中斷子程序，循環(huán)處理某些任務(wù)，處理時(shí)間不受PLC掃描周期的影響。計(jì)數(shù)中斷FX2N和FX2N系列有6點(diǎn)計(jì)數(shù)中斷，中斷指針為10口0（口=1～6。）計(jì)數(shù)器中斷與HSCS（高速計(jì)數(shù)器比較置位）指令配合使用，根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)當(dāng)前值與計(jì)數(shù)設(shè)定值的關(guān)系來確定是否執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。2.主程序結(jié)束指令（FNC06）主程序結(jié)束指令FEND（FirstEnd）無操作數(shù)，占用一個(gè)程序步，表示主程序結(jié)束和子程序區(qū)的開始。執(zhí)行到FEND指令時(shí)PLC進(jìn)行輸入輸出處理、監(jiān)控定時(shí)器刷新，完成后返回第0步。子程序（包括中斷子程序）應(yīng)放在FEND指令之后。CALL指令調(diào)用的子程序必須用SRET指令結(jié)束，中斷子程序必須以IRET指令結(jié)束。3.監(jiān)控時(shí)器指令（FNC07）監(jiān)控定時(shí)器指令WDT（WatchDogTimer）無操作數(shù)，占用一個(gè)程序步。監(jiān)控定時(shí)器又稱看門狗，在執(zhí)行FEND和END指令時(shí)，監(jiān)控定時(shí)器被刷新（復(fù)位），PLC正常工作時(shí)掃描周期（從0步到FEND或END指令的執(zhí)行時(shí)間）小于它的定時(shí)時(shí)間。5.6.4循環(huán)指令FOR（FNC08）指令用來表示循環(huán)區(qū)域的起點(diǎn)，它的源操作數(shù)用來表示循環(huán)次數(shù)N（N=1～32767），可以取任意的數(shù)據(jù)格式。在圖中，外層循環(huán)程序A嵌套了內(nèi)層循環(huán)B，循環(huán)A執(zhí)行5次，每執(zhí)行一次循環(huán)A，就要執(zhí)行10次循環(huán)B，因此循環(huán)B一共要執(zhí)行50次。利用循環(huán)中的CJ指令可跳出FOR-NEXT之間的循環(huán)區(qū)。5.6.5比較與傳送指令比較指令CMP（Compare）比較源操作數(shù)[S1]和[S2]，比較的結(jié)果送到目標(biāo)操作數(shù)[D]中去。圖中的比較指令將十進(jìn)制常數(shù)100與計(jì)數(shù)器C10的當(dāng)前值比較，比較結(jié)果送到M0～M2。X1為OFF時(shí)不進(jìn)行比較，M0～M2的狀態(tài)保持不變。X1為ON時(shí)進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果為[S1]>[S2]，M0ON；若[S1]=[S2]，M1出于ON狀態(tài)；若[S1]<[S2]，M2處于ON狀態(tài)。1、比較指令（FNC10）區(qū)間比較指令的助記符為ZCP（ZoneCompare），圖5-47中的X2為ON時(shí)，執(zhí)行ZCP指令，將T3的當(dāng)前值與常數(shù)100和150相比較，比較結(jié)果送到M3～M5，源數(shù)據(jù)[S1]不能大于[S2]。2、區(qū)間比較（FNC11）5.6.5比較與傳送指令3、觸點(diǎn)型比較指令5.6.5比較與傳送指令觸點(diǎn)型比較指令相當(dāng)?shù)匾粋€(gè)觸點(diǎn)，執(zhí)行時(shí)比較源操作數(shù)[S1]和[S2]，滿足比較條件則觸點(diǎn)閉合，源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型。以LD開始的觸點(diǎn)型比較指令接在左側(cè)母線上，以AND開始的觸點(diǎn)型比較指令與別的觸點(diǎn)或電路串聯(lián)，以O(shè)R開始的觸點(diǎn)型比較指令與別的觸點(diǎn)或電路并聯(lián)。1、傳送指令（FNC12～FNC16）傳送指令MOV（Move）將源數(shù)據(jù)傳送到指定目標(biāo)，圖5-50中的X1為ON時(shí)常數(shù)100被傳送到D10，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。5.6.5比較與傳送指令2、移位傳送（FNC13）移位傳送指令SMOV（shiftMove）將4位十進(jìn)制（Decimal）源數(shù)據(jù)[S]中指定位數(shù)的數(shù)據(jù)，傳送到4位十進(jìn)制目的操作數(shù)中指定的位置。3、取反傳送指令（FNC14）取反傳送指令CML（Complement）將源元件中的數(shù)據(jù)逐位取反（1→0，0→1），并傳送到指定目標(biāo)。4、塊傳送指令（FNC15）塊傳送指令BMOV（BlockMove）的源操作數(shù)可取Knx，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，Z和文件寄存器。目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z和文件寄存器，該指令將源操作指定的元件開始的N個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊傳送到指定的目標(biāo)，N可取K和D。如果元件號(hào)超出允許的范圍，數(shù)據(jù)僅傳送到允許的范圍。5、多點(diǎn)傳送指令（FNC16）多點(diǎn)傳送指令FMOV（FillMove）將單個(gè)元件中的數(shù)據(jù)傳送到指定目標(biāo)地址開始的N個(gè)元件中，傳送后N個(gè)元件中的數(shù)據(jù)完全相同。多點(diǎn)傳送指令的源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，N為常數(shù)，n≤512。數(shù)據(jù)交換指令執(zhí)行數(shù)據(jù)交換指令XCH（Exchange）時(shí)，數(shù)據(jù)在指定的目標(biāo)元件之間交換，數(shù)據(jù)交換指令一般采用脈沖執(zhí)行方式（見圖5-51），否則在每一個(gè)掃描周期都要交換一次。數(shù)據(jù)變換指令數(shù)據(jù)變換指令包括BCD（二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼并傳送）和BIN（BCD碼轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)并傳送）指令。如圖5-52所示，它們的源操作數(shù)可取Knx、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。加1（FNC24）和減1指令（FNC25）加1指令I(lǐng)NC（Increment）和減1指令DEC（Decrement）的操作數(shù)均可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。它們不影響零標(biāo)志、借位標(biāo)志和進(jìn)位標(biāo)志。5.6.6算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)運(yùn)算包括ADD、SUB、MUL、DIV（二進(jìn)制加、減、乘、除）指令，源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，32位乘除指令中V和Z不能用作目標(biāo)操作數(shù)。5.6.6字邏輯運(yùn)算指令字邏輯運(yùn)算指令包括WAND（字邏輯與）、WOR（字邏輯或）、WXOR（字邏輯異或，ExclusiveOr）和NEG（求補(bǔ)，Negation）指令，它們的[S1]和[S2]均可取所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。這些指令以位（BIT）為單位作相應(yīng)的運(yùn)算（見表5-17）。XOR指令與求反指令（CML）組合使用可以實(shí)現(xiàn)“異或非”運(yùn)算。求補(bǔ)（NEG，Negation）指令只有目標(biāo)操作數(shù)。它將[D]指定的數(shù)的每一位取反后再加1，結(jié)果存于同一元件，求補(bǔ)指令實(shí)際上是絕對(duì)值不變的變號(hào)操作。5.6.7移位指令右、左循環(huán)移位指令右、左循環(huán)移位指令分別為ROR（RotationRight，F(xiàn)NC30）和ROL（RotationLeft，F(xiàn)NC31）。它們只有目標(biāo)操作數(shù)，可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。右、左循環(huán)移位指令分別為ROR（RotationRight，F(xiàn)NC30）和ROL（RotationLeft，F(xiàn)NC31）。它們只有目標(biāo)操作數(shù)，可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。帶進(jìn)位的循環(huán)移位指令帶進(jìn)位的右、左循環(huán)移位指令的指令代碼分別為RCR和RCL。它們的目標(biāo)操作數(shù)、程序步數(shù)和n的取值范圍與循環(huán)移位指令相同。位右移和位左移指令位右移SFTR（ShiftRight，F(xiàn)NC34）與位左移SFTL（ShiftLeft，F(xiàn)NC35）指令使位元件中的狀態(tài)成組地向右或向左移動(dòng)，由N1指定位元件的長度，N2指定移動(dòng)的位數(shù)，常數(shù)N2≤N≤11024。字右移和字左移指令字右移WSFR（WordShiftRight，F(xiàn)NC36）、字左移WSFL（WordShiftLeft，F(xiàn)NC37）指令將N1個(gè)字成組地右移或右移N2個(gè)字（N2≤N1≤512）。移位寄存寫入與讀出指令移位寄存器又稱為FIFO（FirstinFirstout，先入先出）堆棧，堆棧的長度范圍為2—512個(gè)字。移位寄存器順寫入指令SFWR（ShiftRegisterWrite）和移位寄存器讀出指令SFRD（ShiftRegisterRead）用于FIFO堆棧的讀寫，先寫入的數(shù)據(jù)先讀出。5.6.8數(shù)據(jù)處理指令1、區(qū)間復(fù)位指令（FNC40）區(qū)間復(fù)位指令ZRST（ZoneReset）將[D1]、[D2]指定的元件號(hào)范圍內(nèi)的同類元件成批復(fù)位，目標(biāo)操作數(shù)可取T、C和D（字元件）或Y、M、S（位元件）。2、編碼與解碼指令解碼指令DECO（Decode，F(xiàn)NC41）的源操作數(shù)X2～X0組成的二進(jìn)制數(shù)為N，該指令將M10開始的目標(biāo)操作數(shù)M10～M17（共8位，2n=8）中的第N位置為1，其余各位置0，相當(dāng)于數(shù)字電路中譯碼電路的功能。利用解碼指令，可以用數(shù)據(jù)寄存器中的值來控制位元件的ON/OFF。N=1～4，X0是源操作數(shù)的首位。3、求置ON位總數(shù)與ON位判別指令位元件的值為1時(shí)稱為ON，求置ON位總數(shù)指令SUM（FNC43）統(tǒng)計(jì)源操作數(shù)中為ON。若為ON，則位目標(biāo)操作數(shù)變?yōu)镺N，目標(biāo)元件是源操作數(shù)中指定位的