基于z3040型摇臂钻床plc控制系统(阿

基于z3040型摇臂钻床plc控制系统(阿内容摘要：

的存取， 传 送 ，组 合，比 较 和 变换 等操作，完成用 户 程序中 规 定的 逻辑 或算 术运 算等任 务。 （ 4）根据 运 算 结 果，更 换 有 关 影像 区 的 状态 和 输 出 状态 寄存器的 内 容，根据 输 出状态 寄存器或 数 据寄存器的 内 容 实现对输 出的控制。 2． 内 存 内 存是具有 记忆 功能的半 导 体 电 路。 作用：存放系 统 程序，用 户 程序， 逻辑变 量和其它一些信息。 系 统 程序：控制 PLC 完成各种功 能的程序，由 PLC生 产 厂家 编写 ，并固化到只 读 式内 存 ROM 中，用 户 不能 访问。 用 户 程序：用 户 根据工程 现场的 生 产过 程和 工艺 要求 编写 的程序。 通 过编 程 器输 入到 PLC 的 随 机 内 存 RAM中， 允许 修改，由用 户启动运 行。 编程器 中央处理单元 （ CPU） 输 入 单元 系统程序内存 用户程序内存 输 出 单元 电源 摇臂钻床控制器 7 （ 1） 结 构：由存 储 体、地址 译码电 路、 读写 控制 电 路、 数 据寄存器 组 成。 存 储 体由存 储单 元构成，作用：存放二 进 制 数 据。 地址 译码电 路的作用：根据地址 总线 上的地 址编码选 取相 应 的存 储单 元。 读写 控制 电 路的作用： 将选 中的存 储单 元的 内 容 读到数 据寄存器中或 将数 据寄存器的 内 容 写到选 中的存 储单 元中。 资 料寄存器的作用：存 放从 存 储单 元 读 出的 数 据，或者存 放从数 据 总线 送 来并准备写 到存 储单 元去的 数 据。 （ 2） 内 存的工作 过 程： 数 据的 写 入 过 程 数 据的 读 出 过 程 （ 3） PLC 中使用的 内 存：只 读存储 器 ROM 随 机 内 存 RAM ROM为 只 读存储 器，存放 PLC制造厂家 写 入的系 统 程序，并 永远驻 留在 ROM 中， PLC去电 后再上 电 ， ROM 内 容不 变。 RAM 为 可擦 写 的 内 存， 读出时 其 内 容不被破坏， 写 入 时 ，新 写 入的 内 容覆 盖 原有的内 容。 为防止 掉 电 后信息 丢 失，配有后 备锂电 池。 除此而外， PLC 还 有 EPROM、 EEPROM 内 存。 PLC 产 品 样 本或使用 说 明 书 中 给 出的 内 存形 式或容量等均指用 户内 存。 内 存容量是PLC的一 个 重要性能指 针。 3． 输 入 单 元： 输 入 单 元是 PLC 与 工业 生 产现场 被控 设备 相 连 的 输 入接口，是 现场 信 号进 入 PLC 的桥 梁。 作用：接收主令 组 件， 检测组 件 传来 的信 号。 输 入 类 型：直流 输 入，交流 输 入，交直流 输 入。 输 入接口采用光 电 耦合 电 路，目的是把 PLC 与 现场电 路隔离，提高 PLC 的抗干扰能力。 接口 电路内 部有 滤 波， 电平转 移，信 号锁 存 电 路。 各 PLC 生 产 厂家都提供了多种形式的 I/O 部件或模 块 供用 户选用。 4． 输 出 单 元 输 出 单 元也是 PLC 与 现场设备之间 的 连 接部件，把 输 出信 号 送 给 控制 对 象的 输 出接口。 作用： 将 中央 处 理器送出的弱 电 信 号转换 成 现场 需要的 电平 信 号 ， 驱动 被控 设备 的执 行 组 件。 输 出 类 型： 继电器输 出 晶体管 输 出 晶 闸 管 输 出 摇臂钻床控制器 8 输 出接口 电 路也采用光 电 耦合，每一 点输 出都有一 个内 部 电 路，由指示 电 路，隔离 电 路 ，继电 器 组 成。 输 出接口 电 路也有 输 出 状态锁 存、 显 示、 电平转 移和 输 出接 线 端子排， 输出部件或模 块 也有多 种类 型供 选用。 5． 电 源 作用： 将 交流 电转换 成 PLC内 部所需的直流 电 源。 类 型：目前大部分 PLC采用 开关 式 稳压电 源 供电。 PLC 除上述五部分外， 随 机型的不 同还 有多种外部 设备 ，其作用是 帮 助 编 程 ， 实现监 控以及网 络通讯 ，常用的外部 设备有编 程器，打印机，盒式磁 带录音 机， 计 算机等。 PLC 的工作原理 由于 PLC 以微 处 理器 为 核心，故具有微机的 许 多特 点 ，但它的工作方式 却 与微机有很大不同。 微机一般采用等待命令的工作方式，如常 见 的 键盘扫 描方式或 I/O 扫 描方，若有 键 按下或有 I/O 变 化， 则转 入相 应 的子程序，若 无则继续扫 描等待。 PLC 则是 采用循 环扫 描的工作方式。 对 每 个程 序， CPU 从 第一 条 指令 开始执 行，按指令步 序号 做周期性的程序循 环扫 描，如果 无 跳 转 指令， 则从 第一 条 指令 开始 逐 条执 行用 户 程序，直至遇到结 束符后又 返回第一 条 指令，如此周而复始不 断 循 环 ，每一 个 循 环称为 一 个扫 描周期。 扫 描周期的 长 短主要取 决 于以下几 个 因素：一是 CPU 执 行指令的速度；二 是执 行每 条 指令占用的 时间； 三是程序中指令 条数 的多少。 一 个扫 描周期主要可分 为 3个阶 段。 1． 输 入刷新 阶 段 在输 入刷新 阶 段， CPU 扫 描 全部输 入端口， 读 取其 状态 并 写 入 输 入 状态 寄存器。 完成输 入端刷新工作后， 将关闭输 入端口， 转 入程 序执 行 阶 段。 在程 序执 行期 间即 使 输 入端 状态发 生 变 化， 输 入 状态 寄存器的 内 容也不 会 改 变 ，而 这 些 变 化必 须 等到下一工作周期的 输 入刷新 阶 段才能被 读 入。 2．程 序执 行 阶 段 在 程 序执 行 阶 段，根据用 户输 入的控制程序， 从 第一 条开始 逐步 执 行，并 将 相 应 的逻辑运 算 结 果存 入对应 的 内 部 辅 助寄存器和 输 出 状态 寄存器。 当 最后一 条 控制程 序执 行完 毕 后，即 转 入 输 入刷新 阶 段。 3． 输 出刷新 阶 段 当 所有指令 执 行完 毕 后， 将输 出 状态 寄存器中的 内 容，依次送 到输 出 锁 存 电 路 （输出映像寄存器），并通 过 一定 输 出方式 输 出， 驱动 外部相 应执 行 组 件工作， 这 才形成 PLC的 实际输 出。 摇臂钻床控制器 9 由此可 见 ， 输 入刷新、程 序执 行和 输 出刷新三 个阶 段构成 PLC 一 个 工作周期，由此循 环往 复，因此 称为 循 环扫 描工作方式。 由于 输 入刷新 阶 段是 紧 接 输 出刷新 阶 段 后马上进 行的，所以亦 将这两个阶 段 统称为 I/O刷新 阶 段。 实际 上，除了 执 行程序和 I/O 刷新外， PLC 还 要 进 行各种 错误检测 （ 自诊断功 能）并与 编 程工具 通讯 ， 这 些操作 统称为 监视 服 务 ，一般在程 序执 行之后 进 行。 扫 描周期的 长 短主要取 决 于程序的 长 短。 扫 描周期越 长 ， 响应 速度越慢。 由于每 个扫 描周期 只进 行一次 I/O 刷新，即每一 个扫 描周期 PLC只 对输 入、 输 出 状态 寄存器更新一次，所以系 统存在输 入 输 出 滞 后 现 象， 这 在一定程度上降低了系 统 的 响应 速度。 但是由于其 对 I/O的 变 化每 个 周期只 输 出刷新一次，并且只对 有 变 化的 进 行刷新， 这对 一般的 开关 量控制系 统来说 是完全 允许 的，不但不 会 造成影响，还会 提高抗干扰能力。 这 是因 为输 入采 样阶段仅在输 入刷新 阶 段 进 行， PLC 在一 个工作周期的大部分 时间 是与外 设 隔离的，而 工业现场的 干扰常常是 脉冲 、短 时间的，误动 作 将大大减 小。 但是在快速 响应 系 统 中就 会 造成 响应滞 后 现 象， 这个 一般 PLC 都 会 采取高速模 块。 PLC 的基本性能指针 1．存 储 容量 存 储 容量是指用 户 程序 内 存的容量。 用 户 程序 内 存的容量大，可以 编 制出复 杂的 程序。 一般 来说 ，小型 PLC 的用 户内 存容量 为 几千字，而大型机的用 户内 存容量 为 几万字 2． I/O 点数 输 入 /输 出（ I/O） 点数 是 PLC 可以接受的 输 入信 号 和 输 出信 号 的 总 和，是衡量 PLC性能的重要指 针。 I/O 点数 越多，外部可接的 输入设备 和 输 出 设备就 越多，控制 规 模就越大。 3． 扫 描速度 扫 描速度是指 PLC 执 行用 户 程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指 针。 一般以 扫 描1K字用 户 程序所需的 时间来 衡量 扫 描速度，通常以 ms/K 字 为单 位。 PLC 用 户 手 册 一般 给出 执 行各 条 指令所用的 时间 ，可以通 过 比 较 各种 PLC 执 行相同的操作所用的 时间 ， 来 衡量 扫 描速度的快慢。 4．指令的功能与 数 量 指令功能的 强 弱、 数 量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指 针。 编 程指令的功 能越 强 、数 量越多， PLC 的 处 理能力和控制能力也越 强 ，用 户编 程也越 简单 和方便，越容易完成复 杂的 控制任 务。 5． 内 部 组 件的 种类 与 数 量 摇臂钻床控制器 10 在编 制 PLC 程序 时 ，需要用到大量的 内 部 组件来 存放 变 量、中 间结 果、保持 数 据、定时计数 、模 块设 置和各种 标 志位等信息。 这些组 件的 种类 与 数 量越多，表示 PLC 的存储 和 处 理各种信息的能力越 强。 6．特殊功能 单 元 特殊功能 单 元 种类 的多少与功能的 强 弱是衡量 PLC 产 品的一 个 重要 指 标。 近年 来 各PLC 厂商非常重 视 特殊功能 单 元 的 开发， 特殊功能 单 元 种类 日益增多，功能越 来 越 强 ，使 PLC 的控制功能日益 扩 大 7．可 扩 展能力 PLC 的可 扩 展能力包括 I/O 点数的扩 展、存 储 容量 的扩 展、 联 网功能 的扩 展、各种功能模 块的扩 展等。 在选择 PLC时 ， 经 常需要考 虑 PLC的可 扩 展能力。 PLC 的特点 为适应工业环 境使用，与一般控制 装 置相比 较 ， PLC 机有以下特 点 ： 1．可靠性高，抗干扰能力 强。 PLC 采用了一系列硬件和 软 件抗干扰措施，使之具有很 强 的抗干扰能力，平均 无 故障 时间达到数 万小 时 以上。 因此， PLC 以被公 认为 最可靠的 工业 控制 设备 之一，可以直接用 于有 强 烈干扰的 工业现场。 在硬件抗干扰方面采用了如下一些措施：主机的 输 入、 输 出 电 源相互 独 立，避免了电 源 间 的相互干扰； 输 入、 输 出 电 路采用了光 电 隔离，提高了抗干扰能力；用 软 件代替了大量 继电 器， 仅 剩下与 输 入和 输 出有 关的 少量接 线 ，极大程度地降低了触 点 接触不良造成的故障；采用密封防 尘 抗震的外 壳 封 装 及 内部结 构，可 适应恶 劣 环 境等。 在 软 件方面，程 序执 行采用 扫 描加中 断 方式， 这 既可以保 证 它有序的工作，避免触点竞争 ，又能 及时处 理 应 急 请 求； 内 部采用“ 监视 器”（ watching dog） 电 路，保 证 了CPU 工作的可靠性 PLC 的每次上 电 后系 统 程序自 动配 置完成 对 系 统 的初始化和 运 行 自检指令； PLC 还 自 带 很多防止和 检测 故障的指令， 在编 制用 户 程序 时通过 使用 这 些指令，可 对 PLC 的控制系 统 的工作 进 行 监视 等。 2．通用 性强 ，控制程序可 变 ，使用方便。 PLC 品种 齐 全的各种硬件 装 置，可以 组 成能 满 足各种要求的控制系 统 ，用 户 不必自己 再设计 和制作硬件 装 置。 用 户 在硬件确定以后，在生 产工艺 流程改 变 或生 产设备 更新的情 况 下，不必改 变 PLC 的硬设备 ，只需改 编 程序就可以 满 足要求。 因此， PLC 除 应 用于 单 机控制外，在工厂自 动 化中也被大量采用。 3．功能 强 ， 适应 面 广 摇臂钻床控制器 11 现 代 PLC 不仅 有 逻辑运 算、 计时 、 计数 、 顺 序控制等功能 ，还 具有 数 字和模 拟 量的输 入 输 出、功率 驱动 、通信、人机 对话、自检 、 记录显 示等功能。 既可控制一台生 产 机械、一 条 生 产线 ，又可控制一 个 生 产过 程。 4． 编 程 简单 ，容易掌握 目前，大多 数 PLC 仍采用 继电 控制形式的“梯形 图编 程方式”。 既 继 承了 传统 控制线 路的清晰直 观 ，又考 虑 到大多 数 工厂企 业电气 技 术 人 员 的 读图习惯 及 编 程水平，所以非常容易接受和掌握。 梯形 图语 言的 编程组 件的符 号 和表 达 方式与 继电 器控制 电 路原 理图 相 当 接近。 通 过阅读 PLC的用 户 手 册 或短期培 训 ， 电气 技 术 人 员 和技 术 工很快就能 学会 用 梯形 图编 制控制程序。 同 时还 提供了功能 图 、 语 句表等 编 程 语 言。