1、會計學1機床電氣控制技模塊機床電氣控制技模塊(m kui)七可編七可編程控制器及其應用程控制器及其應用第一頁，共207頁。n數控機床維修安全操作能力數控機床維修安全操作能力n數控機床電氣線路試驗能力數控機床電氣線路試驗能力n電氣元件的識別電氣元件的識別(shbi)能力能力n典型機床電氣線路分析能力典型機床電氣線路分析能力n典型數控裝置應用能力典型數控裝置應用能力n數控機床的維修管理能力數控機床的維修管理能力n數控機床驅動裝置分析能力數控機床驅動裝置分析能力nCA6140車床故障排除能力車床故障排除能力n具備自動控制系統分析能力具備自動控制系統分析能力 n 專業專業(zhuny)能力能力方法能力

2、方法能力社社會會能力能力n獲取信息的能力獲取信息的能力n資料收集整理能力資料收集整理能力n制定、實施工作計劃的能力制定、實施工作計劃的能力n工藝文件理解能力工藝文件理解能力n工作交接能力工作交接能力n檢查、判斷能力檢查、判斷能力n理論知識的運用能力理論知識的運用能力n獨立分析的能力獨立分析的能力 n溝通協調能力溝通協調能力n團隊協作能力團隊協作能力n語言表達能力語言表達能力n安全與自我保護能力安全與自我保護能力n基層生產組織能力基層生產組織能力n責任心與職業道德責任心與職業道德 課程培養目標課程培養目標第1頁/共206頁第二頁，共207頁。常用電動機及其應用常用電動機及其應用數控機床常用低壓電

3、器數控機床常用低壓電器電器控制基本環節電器控制基本環節典型機床電氣控制典型機床電氣控制可編程控制器及其應用可編程控制器及其應用自動控制基礎自動控制基礎數控機床驅動裝置數控機床驅動裝置數控機床電氣控制概況數控機床電氣控制概況數控裝置結構與原理數控裝置結構與原理典型控制系統典型控制系統數控機床維護與維修數控機床維護與維修電力拖動系統及其運動分析電力拖動系統及其運動分析正在正在(zhngzi)進行進行第2頁/共206頁第三頁，共207頁。單元(dnyun)一可編程控制器概況可編程控制器概況(gikung)第3頁/共206頁第四頁，共207頁。單元單元(dnyun)一可編程控制器概況一可編程控制器概況

4、單元學習目標單元學習目標掌握可編程控制掌握可編程控制(kngzh)(kngzh)器的功能及應用場合；器的功能及應用場合；了解可編程控制了解可編程控制(kngzh)(kngzh)器的分類及特點；器的分類及特點；了解可編程控制了解可編程控制(kngzh)(kngzh)器的發展趨勢。器的發展趨勢。單元學習內容單元學習內容 可編程控制可編程控制(kngzh)(kngzh)器（器（programmable controllerprogrammable controller），簡稱），簡稱PCPC，因早期主要應用于開，因早期主要應用于開關量的邏輯控制關量的邏輯控制(kngzh)(kngzh)，因此也稱為，

5、因此也稱為PLCPLC（programmable logic controllerprogrammable logic controller），即可編程），即可編程邏輯控制邏輯控制(kngzh)(kngzh)器。為不和個人計算機（器。為不和個人計算機（PCPC）相混淆，將可編程控制）相混淆，將可編程控制(kngzh)(kngzh)器簡稱為器簡稱為PLCPLC。現代的可編程控制。現代的可編程控制(kngzh)(kngzh)器是以微處理器為基礎的、高度集成化的新型工業控制器是以微處理器為基礎的、高度集成化的新型工業控制(kngzh)(kngzh)裝置，是計算機技術與工業控制裝置，是計算機技術與工業

6、控制(kngzh)(kngzh)技術相結合的產品。技術相結合的產品。第4頁/共206頁第五頁，共207頁。1 1、可編程控制器的產生、可編程控制器的產生(chnshng)(chnshng)及定義及定義2 2、可編程控制器的分類及特點、可編程控制器的分類及特點3 3、可編程控制器的特點、可編程控制器的特點4 4、可編程控制器的應用范圍、可編程控制器的應用范圍5 5、現代可編程控制器的發展趨勢、現代可編程控制器的發展趨勢目 錄第5頁/共206頁第六頁，共207頁。一、可編程控制器的產生一、可編程控制器的產生(chnshng)及定義及定義（1） 以往以往(ywng)(ywng)順序型的生產過程控制主

7、要由繼電器組成。在一個復雜的控制順序型的生產過程控制主要由繼電器組成。在一個復雜的控制系統中，可能要使用成百上千的繼電器，如果控制工藝及要求發生變化，就必須系統中，可能要使用成百上千的繼電器，如果控制工藝及要求發生變化，就必須改變繼電器的硬件接線，改造工程巨大，不適應市場的激烈競爭。改變繼電器的硬件接線，改造工程巨大，不適應市場的激烈競爭。1968 1968 年美國通年美國通用汽車公司（）公開招標研制新的工業控制器，并提出用汽車公司（）公開招標研制新的工業控制器，并提出1010條指標。條指標。 （）（） 編程方便，可現場修改程序。編程方便，可現場修改程序。 （）（） 維修方便，采用插件式結構。

8、維修方便，采用插件式結構。 （）（） 可靠性高于繼電器控制裝置。可靠性高于繼電器控制裝置。 （）（） 體積小于繼電器控制裝置。體積小于繼電器控制裝置。 （）（） 數據可直接送入管理計算機。數據可直接送入管理計算機。 （）（） 成本可與繼電器控制裝置競爭。成本可與繼電器控制裝置競爭。 （）（） 輸入為市電。輸入為市電。 （）（） 輸出為市電，容量在輸出為市電，容量在2A 2A 以上，可直接驅動電磁閥、接觸器等。以上，可直接驅動電磁閥、接觸器等。 （）（） 擴展時原系統改變最少。擴展時原系統改變最少。 （1010） 用戶存儲器大于用戶存儲器大于4KB4KB。第6頁/共206頁第七頁，共207頁。一

9、、可編程控制器的產生一、可編程控制器的產生(chnshng)及定義（及定義（2） 1969 1969年美國數字設備公司（年美國數字設備公司（DECDEC）研制出世界第一臺可編程控制器，并在）研制出世界第一臺可編程控制器，并在GM GM 公司的生產線公司的生產線上試用成功。上試用成功。 從此，可編程控制器迅速發展起來。從此，可編程控制器迅速發展起來。19711971年，日本開始生產可編程控制器。年，日本開始生產可編程控制器。19731973年，西歐年，西歐也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從19741974年開始研制，年開始研制，19771977年開始

10、工業應用。年開始工業應用。 1987 1987年年2 2月，國際電工委員會頒布了可編程控制器標準草案的第三稿，該草案中對可編程月，國際電工委員會頒布了可編程控制器標準草案的第三稿，該草案中對可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種進行數字運算的電子系統，是專為在工業環境下的應用控制器的定義是：可編程控制器是一種進行數字運算的電子系統，是專為在工業環境下的應用而設計的工業控制器。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行而設計的工業控制器。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行(zhxng)(zhxng)邏輯運邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式或模擬式

11、的輸入和輸出，算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都按易于與工業系統連成一控制各種類型機械的生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，都按易于與工業系統連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。個整體、易于擴充其功能的原則設計。 定義強調了可編程控制器是進行數字運算的電子系統，能直接應用于工業環境下的計算機定義強調了可編程控制器是進行數字運算的電子系統，能直接應用于工業環境下的計算機；是以微處理器為基礎，結合計算機技術、自動控制技術和通信技術，用面向控制過程、面向；是以微處理器為基礎，結合計算機

12、技術、自動控制技術和通信技術，用面向控制過程、面向用戶的用戶的“自然語言自然語言”編程；是一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業控制裝置編程；是一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業控制裝置。第7頁/共206頁第八頁，共207頁。二、可編程控制器的分類二、可編程控制器的分類(fn li)及特點（及特點（1） 按結構形式分類按結構形式分類 從組成結構形式上從組成結構形式上PLC PLC 分為整體式和模塊式兩類。分為整體式和模塊式兩類。 （1 1） 整體式結構。它的特點是將整體式結構。它的特點是將PLCPLC的基本部件，如的基本部件，如CPUCPU中央處理器、中央處理器、I I

13、O O接口、電源等都集成在一個機殼內，構成一個整體。整體式結構的接口、電源等都集成在一個機殼內，構成一個整體。整體式結構的 體積小，成本低，安裝方便。體積小，成本低，安裝方便。OMRONOMRON公司公司(n s)(n s)的的C20PC20P，C40PC40P，C60PC60P；三菱公司；三菱公司(n s)(n s)的的F1 F1 系列；西門子公司系列；西門子公司(n s)(n s)的的S7S7200200系列等都系列等都屬于這種結構。屬于這種結構。 （2 2） 模塊式結構。這種結構的模塊式結構。這種結構的PLCPLC由一些標準模塊單元構成，如電源由一些標準模塊單元構成，如電源模塊、模塊、C

14、PUCPU模塊、模塊、I IO O模塊等。這些模塊在功能結構上是相互獨立的，可根模塊等。這些模塊在功能結構上是相互獨立的，可根據具體的應用要求，選擇合適的模塊，安裝在固定的機架或導軌上，構成一據具體的應用要求，選擇合適的模塊，安裝在固定的機架或導軌上，構成一個完整的個完整的PLCPLC應用系統。應用系統。OMRONOMRON公司公司(n s)(n s)的的C200HC200H，C1000HC1000H，C2000HC2000H；西；西門子公司門子公司(n s)(n s)的的S7S7300300，S7S7400400等都屬于這種結構。等都屬于這種結構。第8頁/共206頁第九頁，共207頁。二、可

15、編程控制器的分類二、可編程控制器的分類(fn li)及特點（及特點（2） 按按I IO O點數和內存容量分類點數和內存容量分類 （1 1） 超小型超小型PLCPLC。I IO O點數小于點數小于6464點，內存容量在點，內存容量在256B256B1KB1KB。 （2 2） 小型小型PLCPLC。I IO O點數在點數在6565128128點，內存容量在點，內存容量在1 13.6KB3.6KB。小型和超小型。小型和超小型PLCPLC結構上一般是整體式的，主要用于中等容量的開關量控制結構上一般是整體式的，主要用于中等容量的開關量控制(kngzh)(kngzh)，具有邏輯運算、，具有邏輯運算、定時、

16、計數、順控、通信等功能。定時、計數、順控、通信等功能。 （3 3） 中型中型PLCPLC。I IO O點數在點數在129129512512點，內存容量在點，內存容量在3.63.613KB13KB。中型。中型PLCPLC增加了增加了數據處理能力，適用于小規模的綜合控制數據處理能力，適用于小規模的綜合控制(kngzh)(kngzh)系統。系統。 （4 4） 大型大型PLCPLC。I IO O點數在點數在513513896896點，內存容量在點，內存容量在13KB13KB以上。以上。 （5 5） 超大型超大型PLCPLC。I IO O點數在點數在896896點以上，內存容量在點以上，內存容量在13K

17、B13KB以上。大型和超大型以上。大型和超大型PLCPLC增強了編程終端的處理能力和通信能力，適用于大型分散控制增強了編程終端的處理能力和通信能力，適用于大型分散控制(kngzh)(kngzh)系統。系統。第9頁/共206頁第十頁，共207頁。三、可編程控制器的特點三、可編程控制器的特點(tdin)（1） 可靠性高、抗干擾能力強可靠性高、抗干擾能力強 PLC PLC生產廠家在硬件和軟件上采取了一系列的抗干擾措施，如硬件上采用隔離和濾生產廠家在硬件和軟件上采取了一系列的抗干擾措施，如硬件上采用隔離和濾波；軟件上設置故障檢測與診斷程序，使波；軟件上設置故障檢測與診斷程序，使PLCPLC穩定而可靠地

18、工作穩定而可靠地工作(gngzu)(gngzu)，平均故障間，平均故障間隔時間達幾十萬小時。隔時間達幾十萬小時。 適應性強，應用靈活適應性強，應用靈活 PLC PLC產品品種齊全，多數采用模塊式結構，組合及擴展方便，可滿足不同控制系統產品品種齊全，多數采用模塊式結構，組合及擴展方便，可滿足不同控制系統的要求。的要求。 編程簡單，使用方便編程簡單，使用方便 PLC PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程，直觀易懂，便于電氣技術人員的掌握。采用繼電器控制形式的梯形圖編程，直觀易懂，便于電氣技術人員的掌握。第10頁/共206頁第十一頁，共207頁。三、可編程控制器的特點三、可編程控制器的特點(tdin

19、)（2） 設計、安裝、調試方便設計、安裝、調試方便 PLC PLC中含有大量的相當于中間繼電器、時間繼電器、計數器等的中含有大量的相當于中間繼電器、時間繼電器、計數器等的“軟元軟元件件”，又用程序代替硬接線，安裝接線工作量少。而，又用程序代替硬接線，安裝接線工作量少。而PLCPLC的用戶程序大部分的用戶程序大部分可以在實驗室進行模擬調試，因此，調試非常方便。可以在實驗室進行模擬調試，因此，調試非常方便。 維修方便維修方便 PLC PLC有完善的自我診斷、履歷情報存儲及監視功能，維修人員可以根據有完善的自我診斷、履歷情報存儲及監視功能，維修人員可以根據其內部工作狀態其內部工作狀態(zhungti

20、)(zhungti)、通信狀態、通信狀態(zhungti)(zhungti)、異常狀態、異常狀態(zhungti)(zhungti)和和I IO O狀態狀態(zhungti)(zhungti)的顯示，迅速查明故障，及時處理。的顯示，迅速查明故障，及時處理。 功能完善功能完善 現代現代PLCPLC不僅具有邏輯運算、定時、計數、順序控制等功能，而且還具不僅具有邏輯運算、定時、計數、順序控制等功能，而且還具有有A AD D、D DA A 轉換、數值運算、數據處理和過程控制等功能。轉換、數值運算、數據處理和過程控制等功能。第11頁/共206頁第十二頁，共207頁。四、可編程控制器的應用四、可編程控制器

21、的應用(yngyng)范圍范圍（1） 開關量的邏輯控制開關量的邏輯控制 這是這是PLCPLC最基本最基本(jbn)(jbn)、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器控制系統，實現、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制、順序控制，可用于單機控制、多機群控、自動化生產線的控制等。邏輯控制、順序控制，可用于單機控制、多機群控、自動化生產線的控制等。 位置控制位置控制 PLC PLC制造商目前已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，使制造商目前已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，使運動控制更方便。運動控制更方便。 過程控制過程控制 過程控制是指對

22、溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量的閉環控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量的閉環控制。PLC PLC 模擬量模擬量I IO O模塊，實現模擬量與數字量之間的模塊，實現模擬量與數字量之間的A AD D、D DA A轉換，并對模擬量進行閉環轉換，并對模擬量進行閉環PIDPID控制。控制。第12頁/共206頁第十三頁，共207頁。四、可編程控制器的應用四、可編程控制器的應用(yngyng)范圍范圍（2） 數據處理數據處理 現代的現代的PLCPLC具有數學運算、數據傳遞、轉換、排序和查表、位操作等功能，也具有數學運算、數據傳遞、轉換、排序和查表、位操作等功能，也能完成數據的采集、分

23、析和處理。能完成數據的采集、分析和處理。 通信聯網通信聯網 PLC PLC的通信包括的通信包括(boku)PLC(boku)PLC相互之間，相互之間，PLCPLC與上位計算機及與上位計算機及PLCPLC和其它智能設和其它智能設備之間的通信。備之間的通信。PLCPLC系統與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉換器系統與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉換器相連接構成網絡，以實現信息的交換，并可構成相連接構成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制集中管理、分散控制”的分布的分布式控制系統。式控制系統。第13頁/共206頁第十四頁，共207頁。五、現代五、現代(xin

24、di)可編程控制器的發展趨勢可編程控制器的發展趨勢（1） 現代現代PLCPLC的發展有兩個主要趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強、價的發展有兩個主要趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強、價格格(jig)(jig)更低的微小型更低的微小型PLCPLC方向發展；二是向大型網絡化、高可靠性、好的兼容方向發展；二是向大型網絡化、高可靠性、好的兼容性、多功能方面發展。性、多功能方面發展。 大型網絡化大型網絡化 主要是朝主要是朝DCSDCS（集散控制）方向發展，使其具有（集散控制）方向發展，使其具有DCSDCS系統的一些功能。網絡化系統的一些功能。網絡化和強化通信能力是和強化通信能力是PLCPL

25、C發展的一個重要方面，向下將多個發展的一個重要方面，向下將多個PLCPLC、多個、多個I IO O 框架相連框架相連；向上與工業計算機、以太網等相連構成整個工廠的自動化控制系統。；向上與工業計算機、以太網等相連構成整個工廠的自動化控制系統。 多功能多功能 為了適應各種特殊功能的需要，各個公司陸續推出了多種智能模塊。主要有為了適應各種特殊功能的需要，各個公司陸續推出了多種智能模塊。主要有模擬量模擬量I IO O、PIDPID回路控制、通信控制、機械運動控制、高速計數、中斷輸入等，回路控制、通信控制、機械運動控制、高速計數、中斷輸入等，使過程控制的功能和實時性大為增強。使過程控制的功能和實時性大為

26、增強。第14頁/共206頁第十五頁，共207頁。五、現代五、現代(xindi)可編程控制器的發展可編程控制器的發展趨勢（趨勢（2） 高可靠性高可靠性 由于控制系統由于控制系統(xtng)(xtng)的可靠性日益受到重視，一些公司已將自診斷技的可靠性日益受到重視，一些公司已將自診斷技術、冗余技術、容錯技術廣泛地應用到現有產品中，推出高可靠性的冗余系術、冗余技術、容錯技術廣泛地應用到現有產品中，推出高可靠性的冗余系統統(xtng)(xtng)，并采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。，并采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。 好的兼容性好的兼容性 現代現代PLCPLC已不再是單個的、獨立的

27、控制裝置，而是整個控制系統已不再是單個的、獨立的控制裝置，而是整個控制系統(xtng)(xtng)中的一部分或一個環節。好的兼容性是中的一部分或一個環節。好的兼容性是PLCPLC深層次應用的重要保證深層次應用的重要保證。 小型化、低成本、簡單易用小型化、低成本、簡單易用 隨著應用范圍的擴大和用戶投資規模的不同，小型化、低成本、簡單易隨著應用范圍的擴大和用戶投資規模的不同，小型化、低成本、簡單易用的用的PLCPLC將廣泛應用于各行各業，小型將廣泛應用于各行各業，小型PLCPLC由整體結構向小型模塊化結構發展由整體結構向小型模塊化結構發展，增加了配置的靈活性。，增加了配置的靈活性。 編程語言向高層

28、次發展編程語言向高層次發展 編程語言向高級語言方向發展，便于使用。編程語言向高級語言方向發展，便于使用。第15頁/共206頁第十六頁，共207頁。五、現代五、現代(xindi)可編程控制器的發展趨可編程控制器的發展趨勢（勢（3）思考與練習思考與練習 可編程控制器有哪些可編程控制器有哪些(nxi)(nxi)控制功能？控制功能？ 可編程控制器可以應用在哪些可編程控制器可以應用在哪些(nxi)(nxi)方面？方面？第16頁/共206頁第十七頁，共207頁。單元(dnyun)二可編程控制器的組成可編程控制器的組成(z chn)及及工作原理工作原理第17頁/共206頁第十八頁，共207頁。單元單元(dn

29、yun)一可編程控制器概況一可編程控制器概況單元學習目標單元學習目標了解整體式和模塊式可編程控制器的基本了解整體式和模塊式可編程控制器的基本(jbn)(jbn)組成及各部分作用；組成及各部分作用；掌握可編程控制器各工作過程的工作原理及特點；掌握可編程控制器各工作過程的工作原理及特點；了解可編程控制器各種編程語言的特點；了解可編程控制器各種編程語言的特點；掌握數控機床中可編程控制器的作用；掌握數控機床中可編程控制器的作用；了解數控機床內裝式和獨立式可編程控制器異同點。了解數控機床內裝式和獨立式可編程控制器異同點。單元學習內容單元學習內容 第18頁/共206頁第十九頁，共207頁。1 1、可編程控

30、制器的基本組成、可編程控制器的基本組成2 2、可編程控制器各組成部分的作用、可編程控制器各組成部分的作用3 3、可編程控制器的工作原理、可編程控制器的工作原理(yunl)(yunl)4 4、可編程控制器的編程語言、可編程控制器的編程語言5 5、數控機床的、數控機床的PLCPLC目 錄第19頁/共206頁第二十頁，共207頁。一、可編程控制器的基本一、可編程控制器的基本(jbn)組成（組成（1） PLC PLC是微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物，是一種以微處理器為核心的用作控是微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物，是一種以微處理器為核心的用作控制的計算機，因此它的組成部分與一般微機裝

31、置類似。主要制的計算機，因此它的組成部分與一般微機裝置類似。主要(zhyo)(zhyo)由中央處理單元、輸入接由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、存儲器、電源、通信接口等部分組成。口、輸出接口、存儲器、電源、通信接口等部分組成。 整體式整體式PLCPLC的邏輯框圖如圖的邏輯框圖如圖7.17.1所示。所示。第20頁/共206頁第二十一頁，共207頁。一、可編程控制器的基本一、可編程控制器的基本(jbn)組成（組成（2）第21頁/共206頁第二十二頁，共207頁。一、可編程控制器的基本一、可編程控制器的基本(jbn)組成（組成（3） 模塊模塊(m kui)(m kui)式式PLCPLC的邏輯框圖如

32、圖的邏輯框圖如圖7.27.2所示。所示。 第22頁/共206頁第二十三頁，共207頁。二、可編程控制器各組成部分二、可編程控制器各組成部分(z chn b fn)的的作用（作用（1） 中央處理單元中央處理單元CPUCPU 與一般計算機一樣，與一般計算機一樣，CPUCPU是是PLCPLC的核心，它按的核心，它按PLCPLC中系統程序賦予的功能中系統程序賦予的功能指揮指揮PLCPLC進行工作，主要任務有：接收和存儲從編程器鍵入的用戶程序和數進行工作，主要任務有：接收和存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；通過據；通過I IO O 部件接收現場的狀態或數據，并存入輸入映像存儲器或數據部件接收現場的狀態或

33、數據，并存入輸入映像存儲器或數據存儲器；診斷存儲器；診斷PLCPLC內部電路的故障和編程中的語法錯誤；逐條讀取用戶指令內部電路的故障和編程中的語法錯誤；逐條讀取用戶指令，并按指令規定的任務進行數據傳送、邏輯或算術，并按指令規定的任務進行數據傳送、邏輯或算術(sunsh)(sunsh)運算等；根據運算等；根據運算結果，更新有關標志位的狀態和輸出映像存儲器的內容，再經輸出部件運算結果，更新有關標志位的狀態和輸出映像存儲器的內容，再經輸出部件實現輸出控制。實現輸出控制。第23頁/共206頁第二十四頁，共207頁。二、可編程控制器各組成部分二、可編程控制器各組成部分(z chn b fn)的作用的作用

34、（2） 存儲器存儲器 存儲器主要用于存放存儲器主要用于存放(cnfng)(cnfng)系統程序、用戶程序和工作數據。系統程序、用戶程序和工作數據。 系統程序完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調用管理、邏輯運算、系統程序完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調用管理、邏輯運算、通信和各種參數設定等功能。系統程序在通信和各種參數設定等功能。系統程序在PLCPLC使用過程中是不變的，由生產使用過程中是不變的，由生產廠家固化在廠家固化在PROMPROM存儲器中。存儲器中。 用戶程序是指用戶根據工程現場的生產過程和工藝要求而編寫的應用程用戶程序是指用戶根據工程現場的生產過程和工藝要求而編寫的應用程序，一般存

35、放序，一般存放(cnfng)(cnfng)于帶有后備電池的于帶有后備電池的SMOSSMOS靜態靜態RAMRAM、EPROMEPROM或或EEPROMEEPROM中中。 工作數據是工作數據是PLCPLC運行過程中需要經常存取、并且會隨時改變的一些中間運行過程中需要經常存取、并且會隨時改變的一些中間數據，為了適應隨機存取的要求，它們一般存放數據，為了適應隨機存取的要求，它們一般存放(cnfng)(cnfng)在在RAMRAM中。中。 可見，可見，PLCPLC所用存儲器基本上由所用存儲器基本上由PROMPROM、EPROMEPROM和和RAMRAM等組成。存儲器總容等組成。存儲器總容量的大小隨量的大

36、小隨PLCPLC類別或規模的不同而改變。類別或規模的不同而改變。第24頁/共206頁第二十五頁，共207頁。二、可編程控制器各組成部分二、可編程控制器各組成部分(z chn b fn)的作用的作用（3） 輸入輸出接口輸入輸出接口 輸入輸出接口是輸入輸出接口是PLCPLC與外部設備之間的橋梁。輸入接口用來接收和采與外部設備之間的橋梁。輸入接口用來接收和采集外部現場信號，并轉換成標準的邏輯集外部現場信號，并轉換成標準的邏輯(lu j)(lu j)電平；輸出接口與執行元件電平；輸出接口與執行元件相連，將相連，將PLCPLC內部信號轉換成外部執行元件所要求的信號。根據信號性質分內部信號轉換成外部執行元

37、件所要求的信號。根據信號性質分為數字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。為數字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。 編程器編程器 編程器是用來開發、調試、監控應用程序的特殊工具，可以是專用設備編程器是用來開發、調試、監控應用程序的特殊工具，可以是專用設備，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統，通過通信接口與，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統，通過通信接口與PLC PLC 相相連。連。第25頁/共206頁第二十六頁，共207頁。二、可編程控制器各組成部分二、可編程控制器各組成部分(z chn b fn)的作用的作用（4） 電源電源 PLC PLC配有開關式穩壓電源，將外部提供的交

38、流電轉換為配有開關式穩壓電源，將外部提供的交流電轉換為PLCPLC內部所需的直流電，有的還提供內部所需的直流電，有的還提供DC24DC24輸出。電源單元一般有三路輸出：一路供給輸出。電源單元一般有三路輸出：一路供給CPUCPU使用，另一路供給編程器接口使用，還有使用，另一路供給編程器接口使用，還有一路供給各種接口模板使用。一路供給各種接口模板使用。 擴展擴展(kuzhn)(kuzhn)接口接口 擴展擴展(kuzhn)(kuzhn)接口用于擴展接口用于擴展(kuzhn)(kuzhn)單元與基本單元的連接，使單元與基本單元的連接，使PLCPLC的配置更加靈活。的配置更加靈活。 智能智能I IO O

39、接口接口 智能接口模塊是一個獨立的計算機系統，它有自己的智能接口模塊是一個獨立的計算機系統，它有自己的CPUCPU、存儲器、系統程序，能獨立完、存儲器、系統程序，能獨立完成某種專用功能。成某種專用功能。第26頁/共206頁第二十七頁，共207頁。三、可編程控制器的工作三、可編程控制器的工作(gngzu)原理（原理（1） PLCPLC的工作方式和運行框圖的工作方式和運行框圖 PLC PLC的工作方式是一個不斷循環的順序掃描工作方式。的工作方式是一個不斷循環的順序掃描工作方式。CPUCPU從第一條指令從第一條指令(zhlng)(zhlng)開始，開始，按順序逐條地執行用戶程序直到用戶程序結束，然后

40、返回第一條指令按順序逐條地執行用戶程序直到用戶程序結束，然后返回第一條指令(zhlng)(zhlng)開始新的一輪開始新的一輪掃描。掃描。PLCPLC就是這樣周而復始地重復上述的掃描循環。除執行用戶程序外，在每次掃描過程中就是這樣周而復始地重復上述的掃描循環。除執行用戶程序外，在每次掃描過程中還要完成輸入、輸出處理工作。掃描一次所用的時間稱為掃描周期或工作周期。還要完成輸入、輸出處理工作。掃描一次所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 PLC PLC工作的全過程可用圖工作的全過程可用圖7.37.3所示的運行框圖來表示。整個運行可分為三部分：所示的運行框圖來表示。整個運行可分為三部分：第27頁/共2

41、06頁第二十八頁，共207頁。三、可編程控制器的工作三、可編程控制器的工作(gngzu)原理（原理（2）第28頁/共206頁第二十九頁，共207頁。三、可編程控制器的工作三、可編程控制器的工作(gngzu)原理（原理（3） （1 1） 上電處理。機器上電后對上電處理。機器上電后對PLCPLC系統進行一次初始化工作系統進行一次初始化工作(gngzu)(gngzu)，包括硬件初始化，包括硬件初始化，I IO O模塊配置檢查、停電保持范圍設定及其它初始化處模塊配置檢查、停電保持范圍設定及其它初始化處理等。理等。 （2 2） 掃描過程。掃描過程。PLCPLC上電處理完成以后進入掃描工作上電處理完成以后

42、進入掃描工作(gngzu)(gngzu)過程。過程。先完成輸入處理，其次完成與其它外設的通信處理，再進行時鐘、特殊寄存先完成輸入處理，其次完成與其它外設的通信處理，再進行時鐘、特殊寄存器更新。當器更新。當CPUCPU處于處于STOPSTOP方式時，轉入執行自診斷檢查。當方式時，轉入執行自診斷檢查。當CPUCPU處于處于RUNRUN方式方式時，還要完成用戶程序的執行和輸出處理，再轉入執行自診斷檢查。時，還要完成用戶程序的執行和輸出處理，再轉入執行自診斷檢查。 （3 3） 出錯處理。出錯處理。PLCPLC每掃描一次，執行一次自診斷檢查，確定每掃描一次，執行一次自診斷檢查，確定PLCPLC自身自身的

43、動作是否正常。如檢查出異常時，的動作是否正常。如檢查出異常時，CPUCPU面板上的面板上的LEDLED及異常繼電器會接通，及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當出現致命錯誤時，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當出現致命錯誤時，CPUCPU被強制為被強制為STOP STOP 方方式，停止所有的掃描。掃描周期與用戶程序的長短和掃描速度有關，典型值式，停止所有的掃描。掃描周期與用戶程序的長短和掃描速度有關，典型值為為1 1100ms100ms。第29頁/共206頁第三十頁，共207頁。三、可編程控制器的工作三、可編程控制器的工作(gngzu)原理（原理（4） PLCPLC的掃描工作過程的

44、掃描工作過程 當當PLCPLC處于正常運行時，不斷地重復掃描過程。如果對遠程處于正常運行時，不斷地重復掃描過程。如果對遠程I IO O特殊特殊(tsh)(tsh)模塊和其它通信服務暫不考慮，掃描過程只剩下模塊和其它通信服務暫不考慮，掃描過程只剩下“輸入采樣輸入采樣”、“程序執行程序執行”、“輸出刷新輸出刷新”三個階段。圖三個階段。圖7.47.4為為PLCPLC的掃描工作過程。的掃描工作過程。 （1 1） 輸入采樣階段。輸入采樣階段。CPUCPU掃描輸入模板，并將各輸入狀態存入內存中各對應掃描輸入模板，并將各輸入狀態存入內存中各對應的輸入映像區的寄存器中，此時，輸入映像寄存器被刷新。的輸入映像區

45、的寄存器中，此時，輸入映像寄存器被刷新。 （2 2） 程序執行階段。根據程序執行階段。根據PLCPLC梯形圖程序掃描原則，梯形圖程序掃描原則，CPUCPU按先左后右、先上按先左后右、先上后下的步序逐句掃描。當涉及輸入、輸出狀態時，可在輸入映像區后下的步序逐句掃描。當涉及輸入、輸出狀態時，可在輸入映像區中提取有關現場信息，在輸出映像區中提取歷史信息，并把處理結果存入輸出映中提取有關現場信息，在輸出映像區中提取歷史信息，并把處理結果存入輸出映像區。像區。第30頁/共206頁第三十一頁，共207頁。三、可編程控制器的工作三、可編程控制器的工作(gngzu)原理（原理（5） （3 3） 輸出刷新階段。

46、在用戶程序執行完后，輸出刷新階段。在用戶程序執行完后，CPUCPU將輸出映像區中要輸出的狀將輸出映像區中要輸出的狀態傳送到輸出數據寄存器，然后再通過輸出模板的轉換送去控制態傳送到輸出數據寄存器，然后再通過輸出模板的轉換送去控制(kngzh)(kngzh)現場的現場的有關執行元件。有關執行元件。第31頁/共206頁第三十二頁，共207頁。四、可編程控制器的編程語言四、可編程控制器的編程語言（1 1） PLC PLC提供的編程語言通常有三種：梯形圖、語句表和功能圖。提供的編程語言通常有三種：梯形圖、語句表和功能圖。 梯形圖編程梯形圖編程 梯形圖是由電路接點和軟繼電器線圈按一定的邏輯關系構成的梯形網

47、絡。每個梯形網絡由梯形圖是由電路接點和軟繼電器線圈按一定的邏輯關系構成的梯形網絡。每個梯形網絡由多個梯級組成，每個輸出元素構成一個梯級，每個梯級可由多個支路組成。多個梯級組成，每個輸出元素構成一個梯級，每個梯級可由多個支路組成。PLCPLC的梯形圖從上的梯形圖從上至下按行繪制，如圖至下按行繪制，如圖7.57.5所示。所示。 圖中豎線類似繼電器電路的電源線，稱作母線圖中豎線類似繼電器電路的電源線，稱作母線(mxin)(mxin)。每一行從左至右，左側總是安排。每一行從左至右，左側總是安排輸入觸點，并把并聯觸點多的支路靠近最左端，輸出元素在最右端，每個編程元素應按一定的輸入觸點，并把并聯觸點多的支

48、路靠近最左端，輸出元素在最右端，每個編程元素應按一定的規則加標字母和數字串。梯形圖中流過的電流是規則加標字母和數字串。梯形圖中流過的電流是“概念概念”電流，是滿足輸出執行條件的形象表電流，是滿足輸出執行條件的形象表示方式。示方式。第32頁/共206頁第三十三頁，共207頁。四、可編程控制器的編程語言四、可編程控制器的編程語言（2 2） PLC PLC提供的編程語言通常有三種：梯形圖、語句表和功能提供的編程語言通常有三種：梯形圖、語句表和功能圖。圖。 梯形圖編程梯形圖編程 梯形圖是由電路接點和軟繼電器線圈按一定的邏輯關系構梯形圖是由電路接點和軟繼電器線圈按一定的邏輯關系構成的梯形網絡。每個梯形網

49、絡由多個梯級組成，每個輸出成的梯形網絡。每個梯形網絡由多個梯級組成，每個輸出(shch)(shch)元素構成一個梯級，每個梯級可由多個支路組成。元素構成一個梯級，每個梯級可由多個支路組成。PLCPLC的梯形圖從上至下按行繪制，如圖的梯形圖從上至下按行繪制，如圖7.57.5所示。所示。 圖中豎線類似繼電器電路的電源線，稱作母線。每一行從圖中豎線類似繼電器電路的電源線，稱作母線。每一行從左至右，左側總是安排輸入觸點，并把并聯觸點多的支路靠近左至右，左側總是安排輸入觸點，并把并聯觸點多的支路靠近最左端，輸出最左端，輸出(shch)(shch)元素在最右端，每個編程元素應按一定元素在最右端，每個編程元

50、素應按一定的規則加標字母和數字串。梯形圖中流過的電流是的規則加標字母和數字串。梯形圖中流過的電流是“概念概念”電電流，是滿足輸出流，是滿足輸出(shch)(shch)執行條件的形象表示方式。執行條件的形象表示方式。第33頁/共206頁第三十四頁，共207頁。四、可編程控制器的編程語言四、可編程控制器的編程語言（3 3） 語句表編程語句表編程 語句表也稱指令表。每一個語句語句表也稱指令表。每一個語句包括語句序號、操作碼（指令助記符包括語句序號、操作碼（指令助記符）和數據。）和數據。 功能圖編程功能圖編程 順序功能流程圖（功能圖）編程順序功能流程圖（功能圖）編程是用功能圖來表達一個順序控制過程是用

51、功能圖來表達一個順序控制過程。圖。圖7.6 7.6 所示為鉆孔的順序功能流程所示為鉆孔的順序功能流程圖的例子。方框中的數字代表順序步圖的例子。方框中的數字代表順序步，每一步對應一個控制任務，每個順，每一步對應一個控制任務，每個順序步的步進條件以及執行序步的步進條件以及執行(zhxng)(zhxng)的功能寫在方框右邊。的功能寫在方框右邊。第34頁/共206頁第三十五頁，共207頁。五、數控機床五、數控機床(sh kn j chun)的的PLC（1） （一）（一） 數控機床數控機床PLC PLC 的控制對象的控制對象 數控機床的控制可分為兩大部分：一部分是坐標軸運動的位置控制，另一部分是數控機床

52、數控機床的控制可分為兩大部分：一部分是坐標軸運動的位置控制，另一部分是數控機床加工過程的順序控制。在分析加工過程的順序控制。在分析PLCPLC、CNCCNC和機床的各部分信號之間的關系和機床的各部分信號之間的關系(gun x)(gun x)時，常把數時，常把數控機床分為控機床分為“CNC“CNC側側”和和“MT“MT側側”（即機床側）（即機床側） 兩大部分。兩大部分。“CNC“CNC側側” ” 包括包括CNCCNC系統的硬件和系統的硬件和軟件以及與軟件以及與CNCCNC系統連接的外圍設備。系統連接的外圍設備。“MT“MT側側”包括機械部分、輔助裝置、機床操作面板、機包括機械部分、輔助裝置、機床

53、操作面板、機床強電線路等。床強電線路等。PLCPLC處于處于CNCCNC和和MTMT之間，對之間，對CNCCNC側和側和MTMT側的輸入、輸出信號進行處理。側的輸入、輸出信號進行處理。 第35頁/共206頁第三十六頁，共207頁。五、數控機床五、數控機床(sh kn j chun)的的PLC（2） CNCCNC到到MTMT CNC CNC的輸出數據經的輸出數據經PLCPLC邏輯處理，通過邏輯處理，通過(tnggu)(tnggu)輸入輸出接口送至輸入輸出接口送至MTMT側。側。CNCCNC到機床的信號主要是到機床的信號主要是M M、S S、T T等功能代碼。等功能代碼。 S S功能的處理：在功能

54、的處理：在PLCPLC中可用中可用4 4位代碼直接指定轉速。位代碼直接指定轉速。 T T功能的處理：數控機床通過功能的處理：數控機床通過(tnggu)PLC(tnggu)PLC管理刀庫，進行自動換刀。管理刀庫，進行自動換刀。 M M功能的處理：功能的處理：M M功能是輔助功能，根據不同的功能是輔助功能，根據不同的M M代碼，代碼，PLCPLC可控制主軸的可控制主軸的正、反轉和停止，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸準停，切削液的開關，卡盤正、反轉和停止，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸準停，切削液的開關，卡盤的夾緊、松開，機械手的取刀、歸刀等。的夾緊、松開，機械手的取刀、歸刀等。 MTMT到到CNCCNC從

55、機床側輸入的開關量經從機床側輸入的開關量經PLCPLC邏輯處理傳送到邏輯處理傳送到CNCCNC裝置中。機床側傳遞給裝置中。機床側傳遞給PLCPLC的信號是機床操作面板上各開關、按鈕等信息。的信號是機床操作面板上各開關、按鈕等信息。第36頁/共206頁第三十七頁，共207頁。五、數控機床五、數控機床(sh kn j chun)的的PLC（3） （二）（二） 數控機床數控機床PLC PLC 的形式的形式 數控機床用數控機床用PLCPLC分為兩大類：一分為兩大類：一類是專為數控機床應用而設計制造的類是專為數控機床應用而設計制造的內裝型內裝型PLCPLC；另一類是那些輸入輸；另一類是那些輸入輸出接口技

56、術規范、輸入輸出點數、出接口技術規范、輸入輸出點數、程序存儲容量以及運算和控制功能等程序存儲容量以及運算和控制功能等均滿足數控機床控制要求的獨立型均滿足數控機床控制要求的獨立型PLCPLC。 內裝型內裝型PLCPLC 內裝型內裝型PLCPLC從屬于從屬于CNCCNC裝置，裝置，PLCPLC與與CNCCNC間的信號傳遞在間的信號傳遞在CNCCNC裝置內部即裝置內部即可實現。可實現。PLCPLC與與MTMT側則通過側則通過CNCCNC輸入輸入輸出接口電路輸出接口電路(dinl)(dinl)實現信號傳送實現信號傳送，如圖，如圖7.77.7所示。所示。第37頁/共206頁第三十八頁，共207頁。五、數

57、控機床五、數控機床(sh kn j chun)的的PLC（4） 內裝型內裝型PLCPLC實際上是實際上是CNCCNC裝置帶有裝置帶有PLCPLC功能，其性能指標是根據所從屬的功能，其性能指標是根據所從屬的CNCCNC系統的規格、性系統的規格、性能、適用機床的類型等確定的，因此系統硬件和軟件整體結構十分緊湊；內裝型能、適用機床的類型等確定的，因此系統硬件和軟件整體結構十分緊湊；內裝型PLCPLC可與可與CNCCNC共共用用CPUCPU，也可單獨使用，也可單獨使用CPUCPU，不單獨配備，不單獨配備I IO O 接口接口(ji ku)(ji ku)，而使用，而使用CNCCNC系統本身的系統本身的I

58、 IO O接口接口(ji ku)(ji ku)；采用內裝型；采用內裝型PLCPLC結構，結構，CNCCNC系統可以具有某些高級控制功能，如梯形圖編輯和傳送系統可以具有某些高級控制功能，如梯形圖編輯和傳送功能等。功能等。 目前，世界上著名的目前，世界上著名的CNCCNC廠家生產的廠家生產的CNCCNC系統，大多開發了內裝型系統，大多開發了內裝型PLCPLC功能。功能。第38頁/共206頁第三十九頁，共207頁。五、數控機床五、數控機床(sh kn j chun)的的PLC（5）獨立獨立(dl)(dl)型型PLCPLC 又稱通用型又稱通用型PLCPLC。獨立。獨立(dl)(dl)型型PLCPLC獨

59、立獨立(dl)(dl)于于CNCCNC裝置，具有完備的硬件和裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能獨立軟件功能，能獨立(dl)(dl)完成規定的控制任務。采用獨立完成規定的控制任務。采用獨立(dl)(dl)型型PLCPLC的數控機床的數控機床系統框圖如圖系統框圖如圖7.87.8所示。所示。 獨立獨立(dl)(dl)型型PLCPLC大多采用模塊化結構，輸入輸出點數可以通過輸入輸出大多采用模塊化結構，輸入輸出點數可以通過輸入輸出模塊的增減靈活配置。模塊的增減靈活配置。第39頁/共206頁第四十頁，共207頁。五、數控機床五、數控機床(sh kn j chun)的的PLC（6） 生產通用型生產通用型PL

60、CPLC的廠家很多，較常見的有的廠家很多，較常見的有SIEMENSSIEMENS公司公司SIMATIC S5SIMATIC S5、S7 S7 系列，系列，日本立石公司日本立石公司OMROM SYSMAC OMROM SYSMAC 系列，系列，FANUC FANUC 公司公司PMC PMC 系列，三菱公司系列，三菱公司FX FX 系列等。系列等。思考與練習思考與練習 PLCPLC由哪幾部分組成？由哪幾部分組成？ PLCPLC的掃描工作過程是怎樣的？的掃描工作過程是怎樣的？ 數控機床的數控機床的PLCPLC分為哪幾類？各有什么特點？分為哪幾類？各有什么特點？ 目前，世界上著名的目前，世界上著名的C