PLC及其应用基础
第八章 PLC及其应用基础
学习目的：
1．什么是PLC？PLC有哪几部分组成,他们的作用各是什么？
2．PLC是如何与外部设备连接的，他的工作过程如何，他的主要技术性能有哪些？
3．数控机床中常用的PLC有哪几种形式，他们与数控机床的接口技术有哪些，数控机床中的PLC传递的信息有哪些？
4．PLC常用的编程语言有几种,FANUC系统专用PLC的指令有哪些，他们的含义是什么，如何完成程序指令的输入、修改？
PLC是用于代替传统的继电器控制装置，功能上只有逻辑计算、计时、计数以及顺序控制等，而且只能进行逻辑控制的范畴，因此PLC也称为可编程序控制器。
随着技术的进步，其控制功能已远远超出逻辑控制的范畴，其名称相应的改为“可编程序控制器”，简称PC。
第一节 PLC概述
根据IEC的标准，给PLC下的定义为：它是一种在工业环境下使用的数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序操作、定时、计数和算术操作等特定功能的用户指令，并通过数字或模拟式输入/输出来控制各种类型的机械或生产过程。
一、PLC的基本组成
1．PLC的硬件组成
（1）微处理器
（2）存储器
（3）输入/输出模块
（4）电源单元
此外，大、中型PLC还配置有扩展接口和智能I/O模块。
2．PLC的软件系统
PLC基本软件包括系统程序和用户程序。
系统程序是指控制和完成PLC各种功能的程序，包括监控程序、指令解释程序、故障自诊断程序、模块化应用功能子程序及各种管理程序等。
用户程序是用户根据电气控制线路图采用梯形图语言等编写的逻辑处理程序，用于实现现场的各种控制要求。
二、PLC的工作过程
PLC对用户程序的执行过程是通过CPU的周期性循环扫描，并集中采样、集中输出的方式来完成的。
当PLC在加电运行时，首先清除输入/输出寄存器状态表中的原有内容，然后进行自诊断，即检查机内硬件（如CPU、各输入输出模块等），确认其正常工作后，开始循环扫描。
每个扫描周期内，PLC对用户程序的扫描过程为：
（1）输入采样阶段
（2）用户程序执行阶段
（3）输出处理阶段
三、PLC的输入、输出
PLC的输入、输出模块是PLC与现场I/O装置或其他外部设备的连接部件。
1．PLC的输入、输出接口
PLC的现场输入装置有控制按钮、控制开关、行程开关、接近开关、压力开关及温控开关等，这些信号必须经过光电耦合电路、消抖动电路和铝箔电路等抗干扰电路后，才能进入PLC的输入寄存器；PLC的现场输出装置有指示灯、中间继电器、接触器、电磁阀和电磁制动器等，由于经CPU计算处理后的控制信号较弱，不能直接驱动外部的负载，故经过功率放大电路完成输出信号的放大工作。
按照输出放大电路器件类型不同，PLC通常有三种形式：用于交/直流输出电路的继电输出方
式、用于直流输出电路的晶体管输出方式和用于交流输出电路的晶闸管输出方式。
2．PLC与外部设备的连接
PLC与外部设备的连接方式有：独立式和汇点式两种。
独立式每点构成单元电路，汇点式多点构成单元电路，其接线采用分组形式，以适应同机使用不同电源的要求，各组的端子数可以是2点、4点、8点、16点和32点等。
PLC接线正确与否关系到PLC能否正常工作和本身的使用寿命，应注意：
（1）按规定正确连接电源电路，如三菱FX系列的AC电源电压为110V~240V，直流24V可为传感器提供备用电源等。
（2）输入COM端（公共端）与输出COM端（公共端）切不可相连；输入接线一般不超过10m；输出线不能用同一根电缆；输入线、输出线与交、直流线应分开连线，输出线应尽量远离高压线或动力线。
（3）保证良好的接地，PLC应接专用地线，接地点应尽量与动力设备的接地点分开。
四、PLC的主要技术性能
根据输入/输出（I/O）总数及程序存储器容量为标准。
I/O点数小于40/40、用户存储容量1KB为小型；
I/O点数小于128/128、用户存储容量4KB为中型；
I/O点数大于128/128、用户存储容量大于4KB为小型；
第二节plc的组成 PLC在数控机床控制中的应用
数控机床除了要控制机床实现轮廓加工外，还要对机床实施如主轴启动、停止和换向、刀具的交换、工件加紧或松开、冷却液的开或关，润滑系统的开关和运行、液压系统的起或停等辅助功能的控制。
这些控制以前大多采用继电器控制线路实现，但现代数控系统的电器逻辑控制装置均采用PLC。
一、数控机床中PLC的类型
在数控机床中应用的PLC按结构形式可分为：
1．内装型PLC
也称为集成式PLC，是指PLC内含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集于一体。它可以与CNC装置共用一个CPU，也可以为PLC设置专用的CPU。
特点：
（1）内装型PLC与CNC装置其他电路同装在有关机箱内，共同使用有关电源和地线，可以采用一块单独的附加印制电路板，或PLC与CNC装置同时制作在一块大印刷电路板上。
（2）内装型PLC对外部没有单独配置的I/O电路，而是使用CNC装置本身的I/O 电路。
（3）内装型PLC的性能指标依赖于所从属的CNC装置的性能和规格（如I/O点数、程序存储器容量、每步执行的时间以及功能指令及条数等），它的硬件和软件要与CNC装置的其他功能统一考虑，统一设计。
（4）采用内装型PLC扩大了CNC内部直接处理数据的能力和窗口通信功能，可以使用梯形
图编辑和传递高级控制功能，且造价便宜，提高了CNC系统的性能/价格比。
2．独立型PLC
实际上是一个通用型PLC，它是完全独立于CNC装置，能够独立完成CNC系统的控制任务。
按结构分为：整体式和模块式两种。整体式又称为单元式或箱体式。箱体式PLC是将电源、CPU、I/O部件都集中在一个机箱内，结构紧凑、体积小，一般用于小型PLC；模块式PLC有框架和各种模块组成，模块插在框架（也有底板上的）的插座上的。其配置灵活、装配方便、便于扩展和维修。一般用于大、中型PLC。
二、数控机床中PLC的配置及信息交换
数控机床中的PLC处于CNC装置和机床之间，通过DI/DO接口实现互接，并对两者间的输入输出信号进行处理。
1．PLC在数控机床中的配置
如书上P249 图8-9
2．数控机床中的PLC的信息交换
PLC与CNC装置之间的信息交换主要是：由CNC装置发给PLC的功能代码M（辅助功能）、S（主轴功能）、T（刀具功能）；PLC给CNC装置的信息主要是通过CNC装置设置的各坐标的机床基准点以及M、S、T功能的应答信号等。
PLC与机床间的信息交换也分为两部分：PLC向机床传递的信息主要是控制机床的执行元件，以及确保机床各运动部件状态的信号及故障显示；机床给PLC信息主要是机床操作面板上各开关、按钮信号及机床侧的行程开关、接近开关、压力开关、温控开关等开关信号。

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