85 CA6140車床的PLC改造、MCGS制作動畫

85 CA6140車床的PLC改造、MCGS制作動畫,85,ca6140,車床,plc,改造,mcgs,制作,動畫 1CA6140 車床的 PLC 改造、MCGS 制作動畫說明：本次畢業(yè)設計修改內容為前面四章對于第五章的 MCGS 制作動畫保留原作者內容。如前面四章內容有誤，可聯(lián)系QQ：763077177 進行修改。合作愉快！?。∧夸洸糠钟衫蠋熥罱K修改定稿打印時添加?。?！2摘 要隨著可編程序控制器（簡稱 PLC）技術的發(fā)展，由于其功能強大、容易使用、高可靠性，廣泛的工業(yè)現(xiàn)場適應性和方便的工藝擴展性能，PLC 在工業(yè)自動控制過程中得到了越來越廣泛的應用，常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設各的控制。組態(tài)軟件技術作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，在 PC 機上可開發(fā)出友好人機界面，通過 PLC 可以對自動化設備進行 “智能”控制。本次設計正是在這種背景下，運用西門子 S7-200PLC 對普通機床進行的現(xiàn)代化程控改造，討論了控制流的選擇，然后運用組態(tài)軟件對PLC 控制系統(tǒng)進行人機界面的監(jiān)控。關鍵詞：可編程序控制器，控制流，組態(tài)軟件 3ABSTRACTWith the Programmable Logic Controller (PLC) technology, because of its powerful, easy to use, high reliability, wide adaptability and convenience of industrial processes on site scalability, PLC in industrial automation during the process of the Yue and more widely used, often used as a field data collection and set the control. Configuration software technology as a function of user customizable software platform tool, PC, a friendly interface that can be developed through the PLC automation equipment can be "intelligent" control. The design is in this context, using Siemens S7-200PLC modernization of the ordinary program-controlled machine tools for transformation, discussed the control flow of the choice and then use the configuration software on the PLC control system man-machine interface control. KEY WORDS: programmable logic controller, control flow, configuration software4目 錄摘 要 ......................................................1前 言 ......................................................5第 1 章 緒論 ................................................61.1 程控機床的發(fā)展前景及意義 ............................61.2 機床改造方案的確定及系統(tǒng)的選擇 ......................71.2.1 CA6140 車床的概述 ..............................71.2.2 對 CA6140 車床控制系統(tǒng)的選擇 ...................9第 2 章 控制系統(tǒng)設計 .......................................102.1 控制要求 ...........................................102.2 控制流的選擇 .......................................102.3 系統(tǒng)的控制過程 .....................................12第 3 章 系統(tǒng)的硬件設計 .....................................133.1 系統(tǒng)的組成 .........................................133.2 系統(tǒng)主電路的設計 ...................................133.3 PLC 控制系統(tǒng)硬件設計 ...............................173.31 PLC 的概述 .....................................173.32 PLC 的特點 .....................................183.33 PLC 的結構與工作原理 ...........................183.34 PLC 型號的選擇 .................................193.35 PLC 控制機床的 I/O 分配 .........................213.36 PLC 的 I/O 接線圖 ...............................22第 4 章 系統(tǒng)的軟件設計 .....................................234.1 西門子 S7-200PPI ...................................234.11 硬件連接 ......................................244.12 設備通訊參數(shù) ..................................254.13 設備構建參數(shù)設置 ..............................284.2 監(jiān)控系統(tǒng)的設計 .....................................294.21 MCGS 組態(tài)軟件的概述 ............................294.22 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 ........................3054.23 MCGS 組態(tài)軟件監(jiān)控 PLC 控制 CA6140 機床 ...........314.3 系統(tǒng)程序流程圖 .....................................344.4 系統(tǒng)梯形圖 .........................................354.5 系統(tǒng)的指令代碼 .....................................37結 論 .....................................................38參 考 文 獻 ...............................................39致 謝 .....................................................40附錄：外文資料譯文 ........................................416前 言當今我國機械制造水平與發(fā)達國家相比差距很大，設備的陳舊，技術水平的落后，嚴重地影響了生產(chǎn)力和發(fā)展。我國現(xiàn)有大量可用的普通機床，采用先進的工藝設備，對這些機床進行改造已經(jīng)成為我國制造技術發(fā)展的一個趨勢。特別是隨著計算機技術和電子技術的發(fā)展，以 PLC 控制、變頻調速、觸摸屏人機對話、組態(tài)監(jiān)控為主體的新型控制系統(tǒng)廣泛應用于各行各業(yè)。尤其在工業(yè)自動化領域，可編程控制器已成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)控制的基礎，同時也給工業(yè)控制帶來了前所未有的變化。本次課題是運用西門子 S7-200PLC 把 CA6140 車床改造程控車床，這種花費少、時間短、針對性強的改造，能克服原機床的缺點和存在的問題，提高生產(chǎn)效率，是符合我國國情提高機床數(shù)控化率的一個主要途徑。由于本人能力和設計水平的有限，本論文之中肯定存在不足之處，敬請讀者批評指正，在此提前表示誠摯的感謝！7第一章 引 言1.1 程控機床的發(fā)展前景及意義目前我國在世界上是機床消費的第一大國，并正由制造大國向制造強國發(fā)展。但是，我國現(xiàn)在機械制造水平與發(fā)達國家相比較差距很大，設備的陳舊，技術水平的落后，嚴重地影響了生產(chǎn)力和發(fā)展。我國現(xiàn)在有大量可用的普通機床，對這些機床進行程控化改造是用少的投資來提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑。迄今為止，我國現(xiàn)有數(shù)以萬計的陳舊落后的機床，這些是機床大修和程控改造實施的賴以生存的現(xiàn)實基礎之一。簡單分析有以下幾點：一、機床設備造價高昂，顯著的經(jīng)濟效益是程控改造行業(yè)發(fā)展的動力。二、一般改造的費用僅為購置新設備費用的 30%左右。三、通過程控改造可以進一步滿足用戶對設備的工藝需求，以獲取更大的效益。目前，我國已出現(xiàn)了一批專門從事程控技術改造的企業(yè)。其實，維修和改造實際上是“綠色制造”的一部分，具有廣闊的發(fā)展前景。早期機床的控制方式是以繼電器控制占主導地位，造成控制系統(tǒng)有明顯的缺點，如：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應性更差，如果生產(chǎn)任務和工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，并改變硬件結構，造成時間和資金的嚴重浪費。為此，對原有機床利用可編程控制器（PLC）對控制系統(tǒng)進行改造；利用組態(tài)軟件監(jiān)控可編程控制器（PLC）對控制系統(tǒng)進行改造；還有選擇工控機，自配軟件進行改造；等等。這些都是實現(xiàn)改造的可行性研究，他們體積小、功能強、靈活性和適應性好以及模塊化結構的一系列優(yōu)點，特別是高可靠性和較強的適應惡劣環(huán)境的能力，受到廣大技術開發(fā)人員和用戶的青睞，他們在工業(yè)控制領域迅猛發(fā)展，得到越來越廣泛的8應用，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的支柱之一。因此，程控機床具有廣闊的發(fā)展前景和極具重要的研究意義，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢，起著不可估量的作用。1.2 機床改造方案的確定及系統(tǒng)的選擇1.2.1 CA6140 車床的概述為了進一步對程控機床系統(tǒng)的了解，現(xiàn)以 CA6140 型號的車床為例進行研究。CA6140 型普通車床適合于車削內、外圓柱面、圓錐面、端面及其它旋轉面；能夠車削多種公制、英制、模數(shù)及徑節(jié)螺紋，并能作鉆孔、拉油槽等加工。本機床的主要特點是：主軸孔徑大(φ72mm)，變速范圍廣(11-1600 轉/分)；主軸支承采用雙列向心短柱滾子軸承與 60 度接觸角雙向推力向心球軸承組合，動靜剛度高，抗震型高。主傳動齒輪全部采用淬火磨削；床身采用超音頻淬火，導軌面硬度在 HRC45 以上；精度保持性好。床頭箱采用外循環(huán)潤滑，有利于散熱、降噪、防泄漏。操作系統(tǒng)簡潔適用，指示明晰，定位準確，手感好。機床外形美觀。床鞍和橫向拖板可以快速進退。尾座可卸荷；尾座套筒直徑大，剛性好。主要技術參數(shù)：型號與規(guī)格 CA6140最大工件長度 1000mm最大加工長度 950mm最大工 床身上 400mm9件回轉直徑拖板上 230mm正轉范圍(18級)11-1600r.p.m反轉范圍(9級)14-1450r.p.m內孔直徑 72mm主軸內孔錐度 Metricc system No.100縱向范圍(6種)0.038-6.28mm/rev進給量橫向范圍(64種)0.014-2.27mm/rev公制螺紋(57種)1-192mm英制螺紋(57種)2-24tpi模數(shù)螺紋(57種)0.25-48mm加工螺紋徑節(jié)螺紋(57種)1-96DP橫向最大行程260mm小刀架最大行程130mm刀桿尺寸(寬*高)25*25mm縱向快移速度4.4m/min床鞍刀架橫向快移速度1.6m/min10最大行程 150mm內孔錐度 Morse No.5尾座套筒套筒直徑 80mm主電機功率 Y123M-4 7.5KW快速移動電機功率AOS 5634 0.25KW電動機冷卻泵電機功率AB-25 0.09KW長 2620mm 3120mm寬 1050mm 1050mm外形尺寸高 1250mm 1250mm凈重 2180mm 2380mm機床重量 毛重 2680mm 2880mm1.2.2 PLC 在電氣控制系統(tǒng)中的應用PLC 是先進的工業(yè)化國家通用的標準工業(yè)控制設備，在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術，現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大技術支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT) 之一，可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點。用 PLC 控制改造其繼電器控制電路, 可11靠性高、邏輯功能強、體積小，降低了設備故障率, 提高了設備使用效率, 運行效果良好。隨著我國電力體制改革的深化，電力市場競爭將更加激烈，降低資源損耗和提高管理效益成為各發(fā)電企業(yè)的迫切需求。為此，對火電廠輔助車間自動控制水平提出了更高的要求。經(jīng)過科技人員的不斷引進、開發(fā)、研究, 我國大型火電站的輔助系統(tǒng)（輸煤、化水、除灰、除渣、燃油泵房、循環(huán)水泵房等）已由繼電器控制過渡到完全由 PLC 監(jiān)控。PLC 是一種專為工業(yè)生產(chǎn)自動化控制設計的，一般而言，無須任何保護措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設備的失控和誤動作，從而不能保證 PLC 的正常運行。要提高PLC 控制系統(tǒng)可靠性，一方面生產(chǎn)廠家要提高 PLC 的抗干擾能力；另一方面，要在設計、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合，減少及消除干擾對 PLC 的影響。在新的時代，PLC 會有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，通過完美的人機界面、完備的通信設備、成熟的現(xiàn)場總線通信能力會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求，PLC 作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，將在我國發(fā)電廠的電氣自動化建設中發(fā)揮越來越大的作用。1.2.3 對 CA6140 車床控制系統(tǒng)的選擇為了使 CA6140 車床的控制方式脫離原來的笨重復雜化，滿足生產(chǎn)的需要，加快生產(chǎn)速度，要求能夠集中控制電機的自動控制、運行12監(jiān)視、報警、運行管理、瀏覽生產(chǎn)工業(yè)流程圖、作出事故報警響應，根據(jù)所掌握的資料，結合現(xiàn)代先進控制技術，擬采用 PLC 技術、組態(tài)軟件技術來對原系統(tǒng)進行技術改造。改造后的控制系統(tǒng)，可通過電腦動畫顯示 ,監(jiān)控實驗的動態(tài)過程 ,使其具有直觀性、靈活性和參與性?？刂葡到y(tǒng)極具自動化，有了更多的狀態(tài)，安裝調試更為簡單，故障查詢極其方便快捷。 1.3 MCGS 簡介MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows 平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。 MCGS 為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。 使用 MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。 MCGS 具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 MCGS 組態(tài)軟件的整體結構 MCGS 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。 13圖 1-1MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。 圖 1-2MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。用戶在MCGS 組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫，其與 MCGS 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。 MCGS 運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。 14MCGS 組態(tài)軟件五大組成部分 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 1.主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 2.設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。 3.用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 4.實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS 工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。 5.運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（if…then 腳本程序） ，選用各種功能構件，如：數(shù)據(jù)提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 15圖 1-3MCGS 組態(tài)軟件的功能和特點與國內外同類產(chǎn)品相比，MCGS組態(tài)軟件具有以下特點： 全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求，真正的32位程序，可運行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)。龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持，您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面。全新的ActiveX動畫構件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、通用棒圖等，使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設備，同時可以方便地定制各種設備驅動；此外，獨特的組態(tài)環(huán)境調試功能與靈活的設備操作命令相結合，使硬件設備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。簡單易學的類Basic腳本語言與豐富的MCGS策略構件，使您能夠輕而易舉地開發(fā)出復雜的流程控制系統(tǒng)。強大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠對工業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關現(xiàn)場情況的第一手數(shù)據(jù)。方便的報警設置、豐富的報警類型、報警存貯與應答、實時打印報警報表以及靈活的報警處理函數(shù)，使您能夠方便、及時、準確地捕16捉到任何報警信息。完善的安全機制，允許用戶自由設定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權限。此外，MCGS 5.1還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，以保護組態(tài)開發(fā)者的成果。強大的網(wǎng)絡功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各種無線網(wǎng)絡和無線電臺等多種網(wǎng)絡體系結構。良好的可擴充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機制，方便地擴展MCGS 5.1組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進行連接。提供了WWW瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在整個企業(yè)范圍內，只使用IE瀏覽器就可以在任意一臺計算機上方便地瀏覽與生產(chǎn)現(xiàn)場一致的動畫畫面，實時和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢，生產(chǎn)報表等等，并提供完善的用戶權限控制MCGS組態(tài)軟件的工作方式1）CGS如何與設備進行通訊：MCGS通過設備驅動程序與外部設備進行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設備指令。設備驅動程序是由VB、VC程序設計語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件，設備驅動程序中包含符合各種設備通訊協(xié)議的處理程序，將設備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進來或發(fā)送出去。MCGS負責在運行環(huán)境中調用相應的設備驅動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中的各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。2）CGS如何產(chǎn)生動畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運行中產(chǎn)生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定欄，在該欄中設定一個與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS稱之為動畫連接。詳細情況請參閱后面第四講中的動畫連接。173）CGS如何實施遠程多機監(jiān)控：MCGS提供了一套完善的網(wǎng)絡機制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計算機連接在一起，構成分布式網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡事件的快速傳遞。同時，可利用MCGS提供的網(wǎng)絡功能，在工作站上直接對服務器中的數(shù)據(jù)庫進行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺計算機都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網(wǎng)絡形式，以父設備構件和子設備構件的形式，供用戶調用，并進行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設置。4）對工程運行流程實施有效控制：MCGS開辟了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行策略。MCGS提供了豐富的功能構件，供用戶選用，通過構件配置和屬性設置兩項組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向對象的直觀方式，避免了煩瑣的編程工作。18第二章 控制系統(tǒng)設計2.1 PLC 控制系統(tǒng)的設計基本內容PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸入設備連接而成的，用以完成預期的控制目的與相應的控制要求。因比 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內容應包括:⑴ 了解設備電器的工作原理。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，如需要完成的動作（動作順序，必需的保護和聯(lián)鎖等），操作方式（手動，自動，點動，連續(xù)等）。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案，進行系統(tǒng)的總體設計。⑵ 進行 PLC 控制系統(tǒng)配置的設計，主要為 PLC 的選擇，PLC 是PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性能指標起著重要的作用。選擇 PLC，應包括機型的選擇 、I/O 模塊的選擇等。⑶ 選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、行程開關等） 、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件） ，以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等） ，這些設備屬于一般的電器元件。⑷ 根據(jù)控制要求基本確定 I/O 點數(shù)和模擬量通道數(shù)，進行 I/O19初步分配，繪制 I/O 接線圖⑸ 程序設計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設計梯形圖、語句表程序，控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的核心條件，是保證系統(tǒng)工作正常，安全、可靠的關鍵。⑹ 聯(lián)機調試。按照控制電路原理圖連接硬件，將編寫好的控制程序下載至 PLC，進行軟硬件聯(lián)調，如果不滿足控制系統(tǒng)的要求，再返回修改程序或檢查接線，直到滿足控制系統(tǒng)的要求為止。2.2 PLC 控制系統(tǒng)設計原則與步驟2.2.1 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則⑴ 最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前應深入現(xiàn)場進行調查研究，搜集資料，并 擬定電氣控制方案。⑵ 在滿足控制要求的前提下， 力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維護方便。⑶ 保證控制系統(tǒng)安全可靠。⑷ 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC 的容量時，應適當留有裕量。2.2.2 PLC 控制系統(tǒng)設計與調試步驟PLC 控制系統(tǒng)的設計調試過程如圖 2-1 所示。20開始交付使用分析控制要求確定 I / O 設備P L C 硬件系統(tǒng)配置I / O 地址分配繪制流程圖設計梯形圖輸入 P L C 程序軟件測試測試正常模擬調試滿足要求設計外部硬件接線圖硬件連線修改程序NNY圖 2-1 PLC 控制系統(tǒng)的設計調試過程212.3 控制要求一臺 CA6140 車床，需先啟動冷卻泵，然后啟動主軸，單按鈕啟動工作臺。工作臺原點出發(fā)到終點限位自動返回 2 次，再到原點停止，可進行正、反點動，設有總停按鈕、工作臺停止按鈕。 2.4 控制流的選擇邏輯控制流分為以下三種類型。一、順序控制具有良好定義步驟順序的進程很容易用 SCR 段作為示范。例如，考慮一個有三個步驟的循環(huán)進程，當?shù)谌齻€步驟完成時，應當返回第一個步驟，如圖 2-1 所示。狀態(tài) L狀態(tài) M狀態(tài) N轉換條件轉換條件轉換條件圖 2-1 順序控制二、分散控制在很多應用程序中，一個順序狀態(tài)流必須分為兩個或多個不同的狀態(tài)流，如圖 2-2 所示，當控制流分為多個時，所有的輸出流必須同時激活。22圖 2-2 分散控制三、匯合控制當兩個或多個連續(xù)狀態(tài)流必須匯合成一個狀態(tài)流時，出現(xiàn)一種與分散控制相似的狀況。當多個狀態(tài)流匯合成一條狀態(tài)流時，則稱為匯合。當狀態(tài)流匯合時，在執(zhí)行下一個狀態(tài)之前，所有的輸入流必須完成，如圖 2-3 所示。圖 2-3 匯合控制基于本次設計的控制要求，系統(tǒng)的控制流方式應選擇順序控制和匯合控制。狀態(tài) L狀態(tài) N狀態(tài) M轉換條件狀態(tài) N狀態(tài) M狀態(tài) L轉換條件232.5 系統(tǒng)的控制過程一、初始狀態(tài)SB1，SB2，SB5，SB6，SB7 都為 OFF；電動機 M1，M2，M3 也都為OFF。二、啟動過程上電后系統(tǒng)進行初始化，當按下按鈕 SB1（即 SB1=ON） ，電動機M2 開始啟動；經(jīng)過 2S 過后，電動機 M1 自動啟動；當按下按鈕SB2（即 SB2=ON） ，電動機 M3 開始啟動，然后向一個方向運動，當碰到終點限位開關時，電動機 M3 改變運動方向朝另一個方向運動，如此反復運動兩次后回到原點停止。三、停止及其它狀態(tài)當按下按鈕 SB6（即 SB6=ON） ，電動機 M3 停止運動（即 M3=OFF） ；當按下按鈕 SB3 或 SB4（SB3=ON/SB4=ON） ，電動機 M3 進行點動（即M3=ON） ；當按下按鈕 SB5（即 SB5=ON） ，電動機 M1，M2，M3 都停止運動（即 M1=OFF,M2=OFF,M3=OFF） 。24第三章 系統(tǒng)的硬件設計3.1 系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)主要由主電路部分，控制部分，監(jiān)控部分和數(shù)據(jù)通信部分組成。一、主電路部分該部分由三相異步電動機，交流接觸器，熱繼電器，熔斷器，刀開關組成。二、控制部分該部分由西門子 S7-200PLC，中間繼電器，操作臺組成。三、監(jiān)控部分該部分又 MCGS 嵌入式組態(tài)軟件進行監(jiān)控 PLC 控制機床運動。四、數(shù)據(jù)通訊部分該部分在通訊上，由通訊口（RS232C 或 RS422/485）讀寫 PLC 的內部數(shù)據(jù)。3.2 主要電氣元件的選擇任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關、方式選擇開關、控制按鈕等組成。邏輯部分是指由各種繼電器及其觸點組成的實現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路，輸出部分包括各種負載的接觸器線圈。在本次控制系統(tǒng)設計中用 PLC 代替 了繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分。在車床的電氣控制系統(tǒng)，所有觸頭，行程開關，控制按鈕（SB1～SB6）等為系統(tǒng)的輸入信號；接觸器線圈（KM1-KM5），為系統(tǒng)的輸出信號。253.2.1 電動機的選擇在車床控制系統(tǒng)運行中，電動機類型選擇的原則是，在滿足工作機械對于拖動系統(tǒng)要求的前提下，所選電動機應盡可能結構簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。因此，在選用電動機種類時，若機械工作對拖動系統(tǒng)無過高要求，應優(yōu)先選用三相交流電異步動機。三相交流異步電動機的工作原理是基于定子旋轉磁場（定子繞組內的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場）和轉子電流（轉子繞組內的電流）的相互作用。⑴ 電動機容量選擇的原則在控制系統(tǒng)運行中，電動機的選擇主要是容量的選擇，如果電動機的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機械設備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動機經(jīng)常在過載下運行，會使它過早損壞，同時還出現(xiàn)啟動困難、經(jīng)受不起沖擊負載等故障。如果電動機的容量選大了，則不僅使設備投資費用增加，而且由于電動機經(jīng)常在輕載下運行，運行效率和功率因數(shù)都會下降。選擇電動機的容量應根據(jù)以下三項原則進行。① 發(fā)熱：電動機在運行時，必須保證電動機的實際最高溫度等于或稍微小于電動機絕緣的允許最高工作溫度 ，即 。max? a?max??② 過載能力：電動機在運行時，必須具有一定的過載能力。特26別是在短期工作時，由于電動機的熱慣性很大，電動機在短期內承受高于額定功率的負載功率時仍可保證 ，故此時，決定電動機容max??量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載能力。即所選電動機的最大轉矩 TL max必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載轉矩,即( 一般為 0.8 ) maxLmNTT???max/NT(3.1)③ 啟動能力：由于鼠籠式異步電動機的啟動轉矩一般較小，為使電動機可靠啟動，必須保證( ) LstNT??/sttNT?(3.2)⑵ 電動機的種類、電壓和轉速的選擇除正確選擇電動機的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機械的要求，技術經(jīng)濟指標和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動機的種類、電壓和轉速。3.2.2 交流接觸器和中間繼電器的選擇⑴ 接觸器接觸器是工業(yè)電氣中用按鈕或其他方式來控制其通斷的自動開關。交流接觸器由電磁線圈，靜銜鐵，動銜鐵，靜觸點，動觸點、滅弧裝置和固定支架等部分組成。其原理是當接觸器的電磁線圈通入交流電27時，會產(chǎn)生很強的磁場使裝在線圈中心的靜銜鐵吸動動銜鐵，當兩組銜鐵合攏時，安裝在動銜鐵上的動觸點也隨之與靜觸點閉合，使電氣線路接通。當斷開電磁線圈中的電流時，磁場消失，接觸器在彈簧的作用下恢復到斷開的狀態(tài)。在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號很多，電流在 5A-1000A 的不等，常用交流接觸器的型號有 CJ20、CJX1、CJ1 和 CJ10 等系列。在這次控制系統(tǒng)硬件的設計中，采用了 CJ10 系列的交流接觸器，其額定電流應在控制電流的 1.1～1.3 倍之間,各接觸器型號見附錄Ⅰ。⑵ 中間繼電器中間繼電器是最常用的繼電器之一，它的結構和接觸器的基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點多一些。常用的繼電器型號有JZ7、JZ14 等。3.2.3 保護電器的選擇⑴ 熔斷器熔斷器在電路中主要起短路保護作用，用于保護線路。熔斷器的熔體串接于被保護的電路中，熔斷器以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動切斷電路，實現(xiàn)短路保護及過載保護。⑵ 熱繼電器熱繼電器主要用于電氣設備（電動機）的過負荷保護。熱繼電器28勢利用一種電流熱效應原理工作的電器，它具有與電動機容許過載特性相近的反時限動作特性，主要與接觸器配合使用，用于對三相異步電動機的過負荷和斷相保護。三相異步電動機在實際運行中，常會遇到因電氣或機械原因等引起的過電流(過載和斷相)現(xiàn)象，如果過電流不嚴重，持續(xù)時間短，繞組不超過允許溫升，這種過電流是允許；如果過電流情況嚴重，持續(xù)時間較長，則會加快電動機絕緣老化，甚至會燒毀電動機，因此，在電動機回路中應設置電動機保護裝置。熱繼電器的選型原則：熱繼電器主要用于電動機的過載保護，使用中應考慮電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質，等因素。星形接法的電動機可選用兩相或三相結構的熱繼電器，三角形接法的電動機應選用帶斷相保護裝置三相結構的熱繼電器。熱繼電器的動作電流整定值一般為電動機額定電流的 1.05～1.1 倍。3.2.4 控制電器的選擇⑴ 選擇開關萬能轉換開關是一種多檔式控制多回路的開關電器。一般用于各種配電裝置的遠距離控制，也可作為電器測量儀表的轉向開關或用作小容量電動機的啟動、制動、調速和換向的控制，用途廣泛，故稱萬能轉換開關。常用的萬能轉換開關有 LW8、LW6 和 LA18 系列。29⑵ 控制按鈕控制按鈕在控制電路中常用作遠距離手動控制接觸器、繼電器等有電磁線圈的電路，也可用于電器連鎖等電路中。目前常用的按鈕有LA10、LA18、LA19、LA20 等系列產(chǎn)品。各電氣元件的型號及規(guī)格、用途和數(shù)量見附錄 I。3.3 CA6140 車床控制原理電路圖概述及原理分析CA6140 車床控制電路原理圖如圖 3-1 所示。圖中主要分為主電路，冷卻電路，快速移動電路等三部分。⑴ 主電路分析從圖 3-1 中可以看出，斷路器 QF 將三相電源引入，F(xiàn)U1 為主電動機 M1 的短路保護用熔斷器，F(xiàn)R1 為 M1 電動機過載保護用熱繼電器。為防止在連續(xù)點動時的啟動電流造成電動機過載，點動時也加入限流電阻 R。通過互感器 TA 接入電流表 A 以監(jiān)視主電動機繞組的電流。熔斷器 FU2 為 M2、M3 電動機的短路保護，接觸器 KM1、30Q FF U 2AM 13 ~3M 23 ~M 33 ~冷卻泵電動機快速移動電動機主電動機U 1 1 V 1 2 W 1 3U21V22W23W 6 3V 2 6U 6 1F U 1U31V32W33KM3KM4U41V42W43F R 1U51V52W53K MRM11M12M13F R 2M21M22M23K M 1 K M 2M31M32M33~ 3 8 0 VT C1 0 1F U 3S A1 0 31 0 5E LF U 4F U 5TAS QK M 1S B 5 S B 3K M 2K M 1F R 2K AK MK AK M 4S B 2K M 4K TK MK M 3K M 4F R 1K AS B 6S B 1K AK AK M 3K TK SnnK S 1K S 2圖 3-1 CA6140 車床控制電路原理圖KM2 為 M2、M3 電動機起動用接觸器。FR2 為 M2 電動機的過載保護，因快速電動機 M3 短時工作，所以不設過載保護。⑵ 控制電路分析(1) 主電動機的點動調整控制電路中 KM3 為 M1 電動機的正轉接觸器，KM 為 M1 電動機的長動接觸器，31KA為中間繼電器。M1 電動機的點動由點動按鈕 SB6 控制。按下按鈕SB6，接觸器 KM3 得電吸合，他的主觸點閉合，電動機的定子繞組限流電阻 R 與電源接通，電動機在較低速下起動。(2) 主電動機的正反轉控制電路主電動機的正轉由正向起動按鈕 SB1 控制。按下按鈕 SB1 時，接觸器KM 首先得電動作，他的主觸點閉合將限流電阻短接，接觸器 KM 的輔助動合觸點閉合使中間繼電器 KA 得電，它的觸點閉合，使接觸器 KM3得電吸合。KM3 的主觸點將三相電源接通，電動機在額定電壓下正轉起動。KM3 的動合輔助觸點和 KA 的動合觸點的閉合將 KM3 線圈自鎖。反轉起動時用反向起動按鈕 SB2，按下 SB2，同樣是接觸器 KM 得電，然后接通接觸器 KM4 和中間繼電器 KA，于是電動機在滿壓下反轉起動。KM3 的動斷輔助觸點和 KM4 的動斷輔助觸點分別串在對方接觸器線圈的回路中，起到電動機正傳和反轉的電氣互鎖作用。(3) 主軸電動機的反接制動控制當速度接近于零時，用速度繼電器的觸點給出信號切斷電動機電源。速度繼電器與被控電動機是同軸相連的，當電動機正轉時，速度繼電器的正轉常開觸點 KS1 閉合；電動機反轉時，速度繼電器的反轉動合觸點 KS2 閉合。當電動機正向旋轉時，接觸器 KM3 和 KM，繼電器KA 都處于得電動作狀態(tài)，速度繼電器的正轉動合觸點 KS1 也是閉合的，32這樣就為電動機正傳時的反接制動做好了準備。需要停車時，按下停止按鈕 SB4 接觸器 KM 失電，其主觸點斷開，電阻 R 串入主回路，與此同時 KM3 也失電，斷開了電動機電源，同時 KA 失電，KA 的動斷觸點閉合。在松開 SB4 后就使反轉接觸器 KM4 的線圈得電，電動機的電源反接，電動機處于反接制動狀態(tài)。當電動機的轉速下降到速度繼電器的復位轉速時，速度繼電器 KS 的正轉動合觸點 KS1 斷開，切斷了接觸器 KM4 的通電回路，電動機脫離電源停止。電動機反轉時的制動與正轉時的制動相似。當電動機反轉時，速度繼電器的反轉動合觸點 KS2 是閉合的，這時按一下停止按鈕 SB4，在 SB4 松開后正轉接觸器線圈得電，正轉接觸器 KM3 吸合將電源反接使電動機制動后停止。(4) 刀架的快速移動和冷卻泵控制刀架的快速移動是由轉動刀架手柄壓動限位開關 SQ 來實現(xiàn)的。當手柄壓動 SQ 后，接觸器 KM2 得電吸合，M3 電動機帶動刀架快速移動。如果車削加工需要冷卻液時按下 SB6，冷卻泵電動機 M3 動作，KM4 線圈得電，冷卻泵電動機 M2 工作，需要停止時按下按鈕 SB5 即可。3.4 PLC 的選型PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對整個控制系統(tǒng)技33術經(jīng)濟性指標起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC 應能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。選型的基本內容應包括以下幾個方面：⑴ PLC 結構的選擇在相同功能和相同 I/O 點數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價格低。⑵ PLC 輸出方式的選擇不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。繼電器輸出型的 PLC 可以帶直流負載和交流負載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載。⑶ I/O 響應時間的選擇PLC 的響應時間包括輸入濾波時間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時間延遲。⑷ 聯(lián)網(wǎng)通信的選擇若 PLC 控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡，則所選用的 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應具有連接其它 PLC 、上位計算機及 CRT 等接口的能力。⑸ PLC 電源的選擇電源是 PLC 干擾引入的主要途徑之一，因此應選擇優(yōu)質電源以34助于提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源時要選用橋式全波整流電源。⑹ I/O 點數(shù)及 I/O 接口設備的選擇⑺ 存儲容量的選擇PLC 程序存儲器的容量通常以字或步為單位，用戶程序存儲器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序所需的存儲器容量可按照如下經(jīng)驗公式計算：程序容量 =K ×總輸入點數(shù) / 總輸出點數(shù)對于簡單的控制系統(tǒng)， K=6 ；若為普通系統(tǒng)， K=8 ；若為較復雜系統(tǒng)， K=10 ；若為復雜系統(tǒng)，則 K=12 。在選擇內存容量時同樣應留有裕量，一般是運行程序的 25% 。不應單純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足 I/O 點數(shù)的 PLC ，內存容量也能滿足。 車床電氣控制系統(tǒng)所需的 I/ O 點總數(shù)在 256 以下，屬于小型機的范圍. 控制系統(tǒng)只需要邏輯運算等簡單功能。主要用來實現(xiàn)條件控制和順序控制。為實現(xiàn) CA6140 車床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可以選擇西門子公司的 S7 - 200 系列。它的價格低，體積小，非常適用于單機自動化控制系統(tǒng). 該機床的輸入信號是開關量信號，輸出是負載三相交流電動機接觸器等。車床電氣控制系統(tǒng)需要 9 個外部輸入信號，5 個輸出信號。PLC 所具有的輸入點和輸出點一般要比所需冗余 30 % ，以便于系統(tǒng)的完35善和今后的擴展預留。所以本系統(tǒng)所需的輸入點為 12 個,輸出點為 7 個?，F(xiàn)選擇西門子公司生產(chǎn)的 S7 - 200 系列的 CPU224 型 PLC ，24V 直流 14 點輸入。I/O 地址的分配根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，輸入輸出設備，確定了 I/O 點數(shù)。根據(jù)需要控制的開關、設備大約輸入點為 12 個 ,輸出點為 7 個需進行控制，現(xiàn)將 I/O 地址分配如表 3-1 所示。表 3-1 PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配表輸入信號 PLC 地址 輸出信號 PLC 地址反接制動按鈕 SB1 I0.0 主電動機 M1 正轉 KM1 Q0.0主軸電動機 M1 的正轉按鈕 SB2 I0.1 主電動機 M1 反轉 KM2 Q0.1主軸電動機 M1 的反轉按鈕 SB3 I0.2 短接制動電阻 KM3 Q0.2主軸電動機 M1 的點動按鈕 SB4 I0.3 冷卻泵電動機 M2 起、停 KM4 Q0.3冷卻泵電動機 M2 停止按鈕 SB5 I0.4 快速電動機 M3 起、停 KM5 Q0.4冷卻泵電動機 M2 起動按鈕 SB6 I0.5快速電動機 M3 起、停位置開關 SQ I0.6速度繼電器正轉常開觸頭 KS1 I0.7速度繼電器正轉常開觸頭 KS2 I1.0I/O 接線圖根據(jù) PLC I/O 端子的分配，畫出了 CA6140 車床 PLC 控制系統(tǒng) I/O接線圖如圖 3-2 所示。36nn+ 2 4 VS B 1S B 2S B 3S B 4S B 5S B 6S QK S 1K S 2I1 M0 . 00 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 72 M1 . 0ML +2 4 V D CC P U 2 2 4A C / D C / R t yL 1N0 . 42 L0 . 30 . 20 . 10 . 01 LF R 1K M 5~ 2 2 0 VK M 1K M 2K M 3Q~ 2 2 0 V~ 2 2 0 VK M 4F R 2圖 3-2 PLC 控制系統(tǒng) I/O 接線圖第四章 系統(tǒng)軟件設計4.1 PLC 的系統(tǒng)結構和基本工作原理4.1.1PLC 的系統(tǒng)結構目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機，所以其結構和工作原理都大致相同，硬件結構與微機相似。主要包括中央處理單元 CPU、存儲37器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O 擴展接口、外部設備接口等。其內部也是采用總線結構來進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 PLC 控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對外圍設備進行各種控制。由此可見，PLC 的基本結構有控制部分輸入和輸出組成。 4.1.2 PLC 的基本工作原理 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個程序，CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。⑴ 輸入刷新階段 在輸入刷新階段，CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。 ⑵ 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 38⑶ 輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。4.1.3 PLC 編程語言與個人計算機相比，PLC 的硬件、軟件的體系結構都是封閉的而不是開放的。各廠家 PLC 的變成語言和指令系統(tǒng)的功能和表達方式也不一致，有的甚至有相當大的差異，因此各廠家的 PLC 互不兼容。IEC（國際電工委員會）是為電子技術的所有領域制定全球標準的世界性組織。IEC 于 1994 年 5 月公布了 PLC 標準（IEC 61131）,該標準為可編程控制系統(tǒng)定義了 5 種語言：順序功能圖（Sequential Function Chart） 、梯形圖（Ladder Diagram） 、功能塊圖（Function Block Diagram） 、指令表（Instruction List） 、結構文本（Structured Text） 。其中，梯形圖是使用最多的 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，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電器人員掌握，特別是適用于數(shù)字量邏輯控制，有時也把梯形圖稱為電路或程序。梯形圖由觸點、線圈和用方塊表示的功能塊組成。觸點代表邏輯輸入條件，線圈通常代表邏輯輸出結果，用來控制外部設備。功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算附加指令。39觸點和線圈組成的獨立電路稱為網(wǎng)絡，使用編程軟件可以直接生成和編譯梯形圖，并將它下載到 PLC。S7 系列 PLC 將指令表稱為語句表。PLC 的指令是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語句表程序。在這次控制系統(tǒng)程序設計中，分別采用了梯形圖和語句表兩種編程語言編寫了該系統(tǒng)的控制程序。4.2 PLC 的基本功能和基本指令4.2.1 PLC 的基本功能⑴ 條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC 的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其它各種邏輯連接，進行開關控制。 ⑵ 定時/計數(shù)控制功能 定時/計數(shù)控制功能指用 PLC 提供的定時器、計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。 ⑶ 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉換、算術運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。 40⑷ 步進控制功能 步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構成的步進控制器。 ⑸ 運動控制功能 運動控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。 ⑹ 過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC 的 PID 控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 ⑺ 擴展功能 擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元（即 I/O 擴展單元）模塊來增加輸入輸出點數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高 PLC 的控制功能。 ⑻ 遠程 I/O 功能 遠程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設備與 PLC 主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。 ⑼ 通信聯(lián)網(wǎng)功能 41通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC 與上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程 I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復雜控制。 ⑽ 監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調整、修改控制程序中的定時器、記數(shù)器等設定值或強制 I/O 狀態(tài)。 4.2.2 PLC 基本指令在