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PLC控制系統(tǒng)的等效電路圖

PLC控制系統(tǒng)的等效電路圖1-28是一個(gè)典型的機(jī)床繼電器控制電路，KT是時(shí)間繼電器KM1,、KM2是兩個(gè)接觸器,，分別控制電機(jī)M1、M2的運(yùn)轉(zhuǎn);SB1為停止按鈕,，SB2為啟動(dòng)按鈕,。控制過(guò)程如下;按下啟動(dòng)按鈕SB2,，電機(jī)M1開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),，10s后，電機(jī) M2開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn);按下停止按鈕SB1,，電機(jī)M1,、M2同時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

??在控制線路中,，當(dāng)按下SB2時(shí),，KM1、KT的線圈同時(shí)通電,，KM1的一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合并自鎖,，M1開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn);KT線圈通電后開(kāi)始計(jì)時(shí)，10s后KT的延時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,，KM2線圈通電,，M2開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按下 SB1時(shí),，KM1,、KT線圈同時(shí)斷電，KM2線圈也斷電,，M1,、M2隨之停轉(zhuǎn)。

??現(xiàn)若改用日本松下公司生產(chǎn)的FP系列微型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的控制功能,，圖1-29為改用PLC控制的等效電路圖,。在PLC的面板上有一排輸入端子和一排輸出端子，輸入端子和輸出端子各有自己的公共接線端子M或L,，輸入端子的編號(hào)為X1,、X2,、…，輸出端子的編號(hào)為Y1,、Y2,、…。停止按鈕SB1,、啟動(dòng)按鈕SB2,、熱繼電器FR1與FR2的一端按到輸入端子上，另一端通過(guò)電源接到輸入公共端子COM上;接觸器KM1,、KM2的線圈接到輸出端子上,，輸出公共端子COM上接AC220V負(fù)載驅(qū)動(dòng)電源。PLC控制的等效電路由三部分組成：

??①輸入部分∶接收操作指令(由啟動(dòng)按鈕,、停止按鈕,、開(kāi)關(guān)等提供)，或接收被控對(duì)象的各種狀態(tài)信息(由行程開(kāi)關(guān),、接近開(kāi)關(guān),、各種傳感器信號(hào)等提供)。PLC的每一個(gè)輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)部輸入繼電器,，當(dāng)輸入點(diǎn)與輸入M端接通時(shí),，輸入繼電器線圈通電，它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi);當(dāng)輸入點(diǎn)與輸入M端斷開(kāi)時(shí),，輸入繼電器線圈斷電，它的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),、常閉觸點(diǎn)接通,。

??②控制部分∶這部分是用戶編制的控制程序，通常用梯形圖的形式表示,。用戶控制程序放在PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中,。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC依次讀取用戶程序存儲(chǔ)器中的程序語(yǔ)句,，對(duì)它們的內(nèi)容進(jìn)行解釋并加以執(zhí)行，有需要輸出的結(jié)果則送到PLC的輸出端子,，以控制外部負(fù)載的工作,。

??③輸出部分∶根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。PLC的每一個(gè)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)部輸出繼電器,，每個(gè)輸出繼電器僅有一個(gè)硬觸點(diǎn)與輸出點(diǎn)相對(duì)應(yīng),。當(dāng)程序執(zhí)行的結(jié)果使輸出繼電器線圈通電時(shí)，對(duì)應(yīng)的硬輸出觸點(diǎn)閉合,，控制外部負(fù)載動(dòng)作,。

??其PLC控制過(guò)程為∶當(dāng)按下SB2時(shí),，輸入繼電器X2的線圈通電，X2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,，使輸出繼電器Y1的線圈得電,，Y1對(duì)應(yīng)的硬輸出觸點(diǎn)閉合，KM1得電,，M1開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí)Y1的一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合并自鎖;定時(shí)器T37的線圈通電開(kāi)始計(jì)時(shí),，延時(shí)10s后KT的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y2的線圈得電,，Y2對(duì)應(yīng)的硬輸出觸點(diǎn)閉合,，KM2得電，M2 開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),。當(dāng)按下 SB1時(shí),，輸入繼電器 X1的線圈通電，X1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),，Y1,、T37的線圈均斷電，Y2的線圈也斷電,，Y1,、Y2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)硬輸出觸點(diǎn)隨之?dāng)嚅_(kāi)，KM1,、KM2斷電,，M1、M2停轉(zhuǎn),。

PLC硬件結(jié)構(gòu)分類

?基本單元加擴(kuò)展型PLC(見(jiàn)圖1-39)是一種由整體結(jié)構(gòu),、固定1/O點(diǎn)數(shù)的基本單元、可選擇擴(kuò)展I/O模塊構(gòu)成的小型PLC,。PLC的處理器,、存儲(chǔ)器、電源,、固定數(shù)量的輸入/輸出接口,、通信接口等安裝于基本單元上。通過(guò)基本單元的擴(kuò)展接口,，可以連接擴(kuò)展I/O模塊與功能模塊,，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)與控制功能的擴(kuò)展。

??與整體式固定I/O型PLC相比,，基本單元加擴(kuò)展型PLC同樣具有結(jié)構(gòu)緊湊,、體積小、安裝簡(jiǎn)單的特點(diǎn);但它可以根據(jù)設(shè)備的I/O點(diǎn)數(shù)與控制要求,，增加I/O點(diǎn)或功能模塊,，因此,，具有I/O點(diǎn)數(shù)可變與功能擴(kuò)展容易的優(yōu)點(diǎn)，可以靈活適應(yīng)控制要求的變化,。

??基本單元加擴(kuò)展型PLC與模塊化結(jié)構(gòu)PLC的主要區(qū)別在于∶

??①基本單元加擴(kuò)展型PLC的基本單元本身具有集成,、固定點(diǎn)數(shù)的I/O點(diǎn)，基本單元可以獨(dú)立使用,。

??②基本單元,、擴(kuò)展模塊自成單元，不需要安裝基板(或機(jī)架),，因此,，在控制要求變化時(shí)，可以在原基礎(chǔ)上很方便地對(duì)PLC的配置進(jìn)行改變,。

??③可以使用功能模塊,，由于基本單元具有擴(kuò)展接口，因此可以連接其他功能模塊,?；締卧訑U(kuò)展型PLC的*大I/O點(diǎn)數(shù)通常可以達(dá)到256點(diǎn)以上;功能模塊的規(guī)格與品種也較多,，有模擬量輸入/輸出,、位置控制、溫度測(cè)量與調(diào)節(jié),、網(wǎng)絡(luò)通信等,。

??這類PLC在機(jī)電一體化產(chǎn)品中的實(shí)際用量*大，大部分生產(chǎn)廠家的小型PLC都采用了這種結(jié)構(gòu)形式,。如日本MITSUBISH(三菱)的FX;N/FX∶Ne/FX∶N/FX∶N/FX00系列等(見(jiàn)圖1-38),。

??集成式PLC

??集成式PLC(也稱內(nèi)置式PLC)一般作為數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的功能補(bǔ)充，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床或其他數(shù)控設(shè)備的輔助機(jī)能控制,，如刀具自動(dòng)交換控制,、工作臺(tái)自動(dòng)交換控制、冷卻的開(kāi)/關(guān)控制,、主軸的啟動(dòng)/正反轉(zhuǎn)/停止控制,、夾具的自動(dòng)松/夾、自動(dòng)上/下料控制等,。

??集成式PLC是一種將PLC與CNC(數(shù)控裝置)集成于一體的專用PLC,，通常無(wú)獨(dú)立的電源與CPU，一般不可以單獨(dú)使用,。

??在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中,，PLC與CNC共用同一CPU,，如三菱的E60系列數(shù)控系統(tǒng)(見(jiàn)圖1-40),，F(xiàn)ANUCO系列數(shù)控系統(tǒng),，SIEMENS810系列、802系列數(shù)控系統(tǒng)等,。

??當(dāng)PLC與CNC共用CPU時(shí),，PLC的輸入/輸出通常以I/O接口模塊的形式安裝在數(shù)控系統(tǒng)或者機(jī)床上，I/O模塊與CPU間通過(guò)總線連接,，如三菱的FCU6-HRC341/351模塊(見(jiàn)圖1-39),、SIEMENS 802D的PP72/48模塊、FANUC-0iCI/O模塊均屬于這種情況,。

??采用集成式結(jié)構(gòu)時(shí),，PLC接口模塊一般都為用途單一的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊(有時(shí)有少量的模擬量接口)，單個(gè)模塊的I/O點(diǎn)數(shù)通常都較多,，如PP72/48 I/O模塊為72點(diǎn)輸入/48點(diǎn)輸出,，F(xiàn)CU6-HRC341/351為64點(diǎn)輸入/48點(diǎn)輸出，0iCI/O模塊為96點(diǎn)輸入/48 點(diǎn)輸出等,。但接口模塊的規(guī)格較少,，一般只有1～2種，且I/O的點(diǎn)數(shù)與輸入/輸出的要求固定不變,。當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不足時(shí),，需要增加I/O模塊進(jìn)行擴(kuò)展，PLC通常無(wú)特殊功能模塊可以供選擇,。

??在功能強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)中,，PLC也有使用單獨(dú)CPU的場(chǎng)合，此類PLC具有獨(dú)立的電源模塊,、CPU模塊,、I/O模塊、整體結(jié)構(gòu)與通用型模塊式PLC相同,，也可以作為獨(dú)立PLC使用(此類情況不常見(jiàn));在部分CNC上,，也有直接使用通用PLC的情況(如SIEMENS早期的SINUMERIK6、3,、8系列CNC,，SINUMERIK850、880系列CNC,，以及當(dāng)前的SINUMERIK 810D/840D系列CNC均為直接使用PLC的產(chǎn)品),。

??使用單獨(dú)CPU的集成式PLC，一般通過(guò)特殊的接口模塊與總線實(shí)現(xiàn)CNC與PLC間的數(shù)據(jù)交換,。PLC的其他組成部分均為模塊化結(jié)構(gòu),，與通用PLC一樣，單個(gè)I/O模塊的控制點(diǎn)數(shù)較少，但可以安裝的模塊數(shù)較多,，且輸入/輸出要求可變,，使用較靈活。

??集成式PLC的優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)通過(guò)CNC的操作面板進(jìn)行程序編輯,、調(diào)試與狀態(tài)診斷,，在部分系統(tǒng)中還可以進(jìn)行梯形圖的動(dòng)態(tài)顯示。

??集成式PLC的使用方法與通用PLC基本相同,，但在I/O信號(hào)與標(biāo)志寄存器(也稱內(nèi)部繼電器)方面,，具有地址固定的CNC與PLC間的內(nèi)部傳送信號(hào);在指令系統(tǒng)方面，具備部分適合于CNC機(jī)床控制的特殊功能指令,，如刀具自動(dòng)交換控制用的回轉(zhuǎn)器計(jì)數(shù)指令,、回轉(zhuǎn)器捷徑選擇指令、“隨機(jī)換刀”控制指令等,。

??由于集成式PLC一般都需要與PLC同時(shí)使用,，編程時(shí)必須了解系統(tǒng)內(nèi)部PLC與CNC 之間的信號(hào)關(guān)系，才能正確使用,。

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