X52K型立式升降铣床电气控制系统的PLC改造及MCGS仿真

X52K 型立式升降铣床电气控制系统的 PLC 改造摘要继电器接触器控制在工业控制领域中曾占有主导地位，该系统采用固定接线的硬件实现逻辑控制。如生产任务或工艺发生变化，需改变硬件结构，从而造成时间和资金的浪费。PLC 是一种新型的工业自动化控制装置，其控制功能是通过软件编程来实现的。当生产工艺和任务发生变化时，不必改变 PLC 硬件设备，只需改变 PLC 中的程序，因而该控制系统更具灵活性。且 PLC 控制系统体积小、可靠性高、更易于维护。通过对 X52K 型立式升降台铣床进行改造,并用 MCGS 软件仿真，实现了自动化控制,从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。关键词：PLC；电气控制系统；X52K；立式升降台铣床：MCGSThe transformation about X52K vertical milling machine s electrical control system with PLCABSTRACTRelay and contactor control had a dominant position in the field of industrial control,The system uses fixed wiring hardware to realize logic control. if the production task or the technology has changed,It is need to change the structure of the hardware .PLC is a new type of industrial automation control devices,it uses software programming to realize the function of control.When the production task or the technology has changed,it is not needed to change the hardware device of PLC ,just change the program.so the control system is more flexible，and the system has small volume,high reliability,easy to repair.By change the system of the X52K vertical milling machine with the PLC ,realize the automatic control and improve the work performance of the electrical control system.KEY WORD：PLC；electrical control system ；X52K ；vertical milling machine；MCGS目录一 绪论 .111 铣床 .11.1.1 铣床的介绍 .11.1.2 铣床的种类 .11.1.3 X52K 立式铣床的简介 .11.1.4 X52K 立式铣床的结构及特点 .21.1.5.X52K 立式铣床电器元件明细表 .41.2 可编程序控制器 .51.2.1 PLC 的简史 .51.2.2 PLC 的特点 LC 的特点： .61.2.3 PLC 的基本组成 .61.2.4 PLC 的基本工作原理 .7第二章 X52K 型立式升降铣床控制系统分析 .92.1 电气原理图 .92.2 主电路分析 .102.3 控制电路分析 .102.3.1 主轴电动机 M1 的控制 .112.3.2 工作台进给电动机 M3 的控制 .112.3.3 冷却泵电动机 M2 的控制 .11第三章 PLC 设计 .123.1 改造的目的 .123.2 PLC 设计方案的确定 .123.3 PLC 的选择 .133.3.1 FX 特点 .133.3.2 FX 系列 PLC 型号命名方式 .143.3.3 FX 系列 PLC 的内部资源 .14第四章 PLC 接线图及程序 .174.1 输入输出地址分配及 PLC 的选择 .184.1.1 输入输出地址分配 .184.1.2 输出地址分配 .184.1.3 PLC 的选择 .184.2 PLC 接线图 .194.3 梯形图及指令 .194.3.1 FX 系列 PLC 的指令 .194.3.2 梯形图语言简介 .204.3.3 梯形图及指令语句 .21第五章 MCGS 动画模拟 .245.1 MCGS 介绍 .245.2 组态动画 .27第六章 结论 .30参考文献 .30致 谢 .32第一章 绪论 铣 床1.1.1 铣 床 的 介 绍在机器的的制造业中用锻造、铸造、压力加工等方法制成的金属毛坯都是很粗糙的，而且形状和尺寸也不太准确。但是在实际应用中，绝大多数的机器零件都是有形状和尺寸要求的，以及高的精度和表面光洁度这就需要我们再次切削加工。 在现代机器制造厂的金工车间里，机械加工的种类有很多，有车削 包削，钻削以及铣削等。 用铣刀在铣床上面加工工件，就叫铣削。 在铣床上能够加工出，如铣平面、沟槽、成型表面、螺纹、齿轮以及隔断材料等等、而每一种铣削、往往还可以用不同的铣刀来加工。例如铣平面时可以用圆柱铣刀来加工、但也可以用高速端面铣刀来进行并且后面一种铣削的效率更高。 由于铣削加工具有上述很多优点，所以机械制造业中，铣削被越来越广泛地使用，特别是在大量生产和大批生产中，铣削差不多完全取代了刨削。 因此，如何进一步掌握铣削技术，提高铣削的生产率和精度对实现社会主义现代化具有非常重要的意义。1.1 2 铣 床 的 种 类因为铣削的加工范围很广，因此在进行不同性质的加工时，所以的铣床的构造形式也不一样。 床按用途和形式的不同，可以将其分为一下几个种类： 1 卧室铣、2 万能铣床、3 立式铣床、4 工具铣床、5 仿形铣床、6 龙门铣床、7 齿轮铣床、8 螺纹铣床。1.1.3 X52K 立 式 铣 床 的 简 介本机床是一种强力金属切削机床，机床的主轴传动系统由功率为 7.5kw 的电动机驱动，能承受重负荷切屑。主轴锥孔可直接或通过附件安装各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型铣刀、端面铣刀等刀具，适于加工各种零件的平面、斜面、沟槽、孔等，是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的理想加工设备图 1-1 X52K 立式铣床实物图1.1.4 X52K 立 式 铣 床 的 结 构X52K 为立式升降台铣床，其主轴轴线垂直于工作台面，外形如图 1-2 所示，主要由床身、立铣头、主轴、工作台、升降台、底座组成。图 1-2 X52K 立式铣床结构图(1) 床身固定和支承铣床各部件；(2) 立铣头 支承主轴，可左右倾斜一定角度；(3 )主轴为空心轴，前端为精密锥孔，用于安装铣刀并带动铣刀旋转；(4 )工作台 承载、装夹工件，可纵向和横向移动，还可水平转动；（5） 升降台通过升降丝杠支承工作台，可以使工作台垂直移动；（6） 变速机构主轴变速机构在床身内，使主轴有 18 种转速，进给变速机构在升降台内，可提供 18 种进给速度；（7） 底座支承床身和升降台，底部可存储切削液。X52K 立式铣床的特点(1) 立铣头可在垂直平面内顺、逆回转调整 45，拓展机床的加工范围；主轴轴承为圆锥滚子轴承，承载能力强，且主轴采用能耗制动，制动转矩大，停止迅速、可靠。(2) 工作台 X/Y/Z 向有手动进给、机动进给和机动快进三种，进给速度能满足不同的加工要求；快速进给可使工件迅速到达加工位置，加工方便、快捷，缩短非加工时间。(3) X、Y、Z 三方向导轨副经超音频淬火、精密磨削及刮研处理，配合强制润滑，提高精度，延长机床的使用寿命。(4) 润滑装置可对纵、横、垂向的丝杠及导轨进行强制润滑，减小机床的磨损，保证机床的高效运转；同时，冷却系统通过调整喷嘴改变冷却液 流量的大小，满足不同的加工需求。(5) 机床设计符合人体工程学原理，操作方便；操作面板均使用形象化符号设计，简单直观。1.1.5. X52K 立 式 铣 床 参 数表 1.1 X52K 立式升降铣床参数X52K 立式铣床主要技术参数 X52K主轴端面至工作台距离(mm) 45415主轴中心线到床身垂直导轨的距离(mm) 350主轴孔锥度 7：24 ISO50主轴孔径(mm) 29主轴转速(r.p.m) 301500/18 极立铣头最大回转角度 45主轴轴向移动距离(mm) 85工作台工作面(宽度长度)(mm) 1325320工作台行程纵向/横向/垂向（手动/机动)(mm) 720/700、255/240、370/350工作台进给范围纵向/横向/垂向(mm/min)23.51180/23.51180/8394工作台快速移动速度纵向/横向/垂向(mm/min) 2300/2300/770T 型槽槽数/槽宽/槽距(mm/) 3/18/70主电机功率(mm) 7.5进给电机功率(kw) 1.5外形尺寸(mm) 2530189023801.2 可 编 程 序 控 制 器1.2.1 PLC 的 简 史 起源：1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称 Programmable，是世界上公认的第一台 PLC。 1969 年，美国研制出世界第一台 PDP-14 1971 年，日本研制出第一台 DCS-8 1973 年，德国研制出第一台 PLC 1974 年，中国研制出第一台 PLC 发展：20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC） 。 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 1.2.2 PLC 的 特 点 LC 的 特 点 ：a 可靠性高，抗干扰能力强 b 丰富的 I/O 接口模块 c 编程简单 d 安装简单，维修方便 e 配套齐全，功能完美 f 体积小，重量轻，能耗低 g 系统设计，调试周期短1.2.3 PLC 的 基 本 组 成PLC 的构成 :从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 CPU 的构成 ：CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信的寄存器中，同时，诊断电源号，去指挥有关的控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 I/O 模块： PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI） ，开关量输出（DO） ，模拟量输入（AI） ，模拟量输出（AO）等模块。 常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA） 、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。电源模块 ：PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或 110VAC） ，直流电源（常用的为 24VDC） 。 底板或机架 ：大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。1.2.4 PLC 的 基 本 工 作 原 理 作为一种特殊形式的电脑控制系统，PLC 是利用电脑技术对传统的硬件逻辑控制系统-继电器控制柜-进行“硬件软化”的结果，但在运行方式上PLC 的软件逻辑也与继电器控制系统的硬件逻辑存在根本性的区别。 继电器控制系统的硬件逻辑采用的是并行运行的方式，即如果一个继电器的线圈通电或者放电，该继电器的所有触点（不论是常开还是常闭、也不论其处於继电器线路的哪个位置上）都会立即同时动作；而 PLC 的软件逻辑是通过CPU 逐行扫描执行用户程序来实现的，即如果一个逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点并不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除两者之间由於运行方式不同而造成的这种差异，PLC 在程序运行方式、输入输出操作、特殊功能模板等方面作了特别的考虑。 循环扫描PLC 采用了一种不同於普通微型电脑的运行方式-循环扫描方式。因为继电器控制柜中各类触点的动作时间一般超过 100ms，因此只要 PLC运行整个用户程序的时间-扫描周期-小於 100ms，其运行结果与继电器控制柜就没有什麽差别。 建立 I/O 映像区PLC 在输入输出操作上采用定时采样、定时输出的方式。即在一个扫描周期的固定时刻（一般在扫描周期的开始或结束）采样所有的输入点，采样结果存入 RAM 中一个区域（输入映像区） 。这样在执行程序时，所需的现场讯息全部从输入映像区中取用，不直接从现场取样。同样控制讯息输出也不是采取生成一个就输出一个的方法，而是先将它们存放在 RAM 中的一个区域（输出映像区） ，扫描周期结束时再将输出映像区中控制讯息集中输出。通过建立 I/O 映像区，使 PLC 成为一个真正的数字采样控制系统；虽然 PLC 不可能像继电器控制柜那样随时根据现场输入实时控制现场输出状态，但只要采样周期足够短，即采样频率足够高，这样的采样系统应该完全符合实际系统的需要。特殊功能模板由於 PLC 在扫描周期方面限制了用户程序的长度，这对於一般的数字量控制应该不成问题。但实际的生产过程对 PLC 提出了更多得要求模拟量处理、闭环控制、网络通讯、高速 I/O 等。对於模拟量输入输出以及简单的控制，一般是利用 PLC 的主 CPU 和一定的硬件支持，通过相应的软件来实现；其它情况由於牵涉到比较的计算量和 CPU 运算时间，以及 PLC 扫描周期的限制，一般采用自带 CPU 的专用模板，由模板系统软件完成相应的控制任务。这样，这些模板与 PLC 主 CPU 并行工作，两者之间通过总线接口进行联系，主CPU 定期向模板发送命令，模板也定期将自身的状态讯息发送给主 CPU。综合以上所述，在完成系统自身初始化以後，PLC 系统执行用户程序的循环扫描方式可分为三个阶段输入扫描、程序扫描、输出扫描。而计算量比较大或者响应实时性比较高的应用则由自带 CPU 的专用模板和专用软件来实现。第 2 章 X52K 型立式升降铣床控制系统分析2.1 电气原理图图 2.1 X52K 立式铣床电气原理图 . 主 电 路 分 析主电路中共有三台电动机。M1 是主电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工；SA5 刀开关实现主电动机正反转的开关。M3 是进给电动机，拖动工作台进行前后、左右、上下 6 个方向的进给运动和快速移动，六个方向的进给运动同时只有一种运动产生。用机械操纵手柄和行程相配合的办法来实现六个方向进给运动的互锁，起正反转有接触器 KM5、KM4 实现M2 是冷却泵电动机，供应冷却液。与主轴电动机 M1 之间实现顺序控制 即 M1 启动后，M2 才能启动。熔断器 FU1 作为 3 台电动机的短路保护，熔断器 FU2 作为进给电动机 M3 的短路保护，3 台电动机的过载保护由热继电器 FR1、FR2、FR3 实现。表 2.1 元件目录表符号 名称及用途 符号 名称及用途M1 主轴电动机 YA 电磁铁M2 冷却泵电动机 EL 照明灯泡M3 工作台进给电动机 SA1 园工作台转换开关KM1 主轴电动机制动接触器 SA3 冷却泵电机转换开关KM2 主轴电动机启动接触器 SA4 照明电路转换开关KM3 快速接触器 SA5 主轴电动机正反转开关KM4 进给电动机正转接触器 SQ1 工作台向左进给行程开关KM5 进给电动机反转接触器 SQ2 工作台向右进给行程开关FR1 主轴电动机热继电器 SQ3 工作台向前，下行程开关FR2 冷却泵电动机热继电器 SQ4 工作台向后，上行程开关FR3 进给电动机热继电器 SQ5 主轴变速冲动行程开关SB1，SB2 主轴电动机启动按钮 SQ6 进给变速冲动行程开关SB3，SB4 主轴电动机停止，制动按钮TC T 照明变压器 控制变压器SB5，SB6 工作台快速移动按钮 C R 电容 电阻QS 电源开关 VC 单相桥式整流器 . 控 制 电 路 分 析主电路有三台电动机，M1 为主轴电动机，M2 为冷却泵电动机，M3 为工作台进给电动机。转换开关控制 M1 的正反转，由桥式整流器 VC 供给直流能耗制动，由接触器 KM4 和 KM5 控制 M3 的正反转，由机械传到得到前后，上下，左右六个反向的运动。控制电路分为如下几个部分，主要如下：2.3.1 主 轴 电 动 机 M1 的 控 制按钮 SB1 或者 SB2 可以两地操作启动主轴电动机 M1.按下按钮 SB1 或者SB2，接触器 KM2 吸合并自锁，M1 启动，方向由 SA5 选定。同时接触器 KM的常开触头闭合，接通工作台控制电路。按下按钮 SB3 或者 SB4，接触器 KM释放，KM吸合，单相桥式整流器供给直流电，M1 进行能耗制动。松开按钮SB3 或 SB4 时，接触其 KM1 释放，主轴电动机 M1 的制动结束，M1 停止转动。变速时，接通行程开关 SQ5，使主轴电动机冲动。2.3.2 工 作 台 进 给 电 动 机 M3 的 控 制加工过程中，接触器 KM4 吸合，工作台进给电动机 M3 正方向运转，工作台可向右，前，下进给。接触器吸合时，M3 反向运转，工作台可向左，后，上进给。接触器 KM3 和电磁铁 YA 吸合时，工作台作快速移动由和操纵。工作台纵向进给由操纵手柄压合行程开关和获得。2.3.3 冷 却 泵 电 动 机 M2 的 控 制接通转换开关 SA3，接触器 KM2 吸合时，主轴电动机 M1 和冷却泵电动机 M2同时起转，M2 通过冷却泵和管道供给切削时的冷却液，进行加工冷却。第三章设计3.1 改 造 的 目 的传统 X52K 立式铣床由于采用的是继电器控制，继电器控制存在许多缺点，如电路接线复杂，触点多，噪声大，可靠性差，故障诊断与排除等。绝大多数控制继电器的触点容易产生电弧，甚至会在融在一起产生误操作，引起严重后果。而且继电器控制系统必须是手工接线，安装，如果有简单改动，也需要花费大量的时间及人力和物力去改制，安装和调试。若用 PLC 控制就避免了这些问题，通过以 PLC 为控制核心，采用，传感器等技术对 X52K 机床控制部分进行电气改造。因为 PLC 的优点有：（1）PLC 系统的维修简单，维修时间短。PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。（2）PLC 有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生误操作。（3）PLL 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率很低。（4）对 PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入可直接显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序的寻找，然后进行更改。（5）PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单。以上特点使用 PLC 控制系统具有可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能量力强，运行稳定等诸多优点。3.2 PLC 设 计 方 案 的 确 定 设计方案为 (1)不改变原控制系统电气操作方法。 (2)不改变原电气系统控制元件(包括按钮、行程开关、接触器、中间继电器，作用均与原电气线路相同)。 (3)原控制线路中热继电器仍用硬件控制(因过载使用几率较少)。 (4) 主轴和进给起动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变。 (5)原铣床的工艺加工方法不变。 (6)只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代。 3.3 PLC 的 选 择在设计任务书中，要求使用三菱 FX0 系列 PLC。FX 系列 PLC 是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、F1、F2 系列 PLC 产品。其中 FX2 是 1991 年推出的产品，FX0 是在 FX2 之后推出的超小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC 等系列 PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。3.3.1 FX 特 点先进美观的外部结构三菱公司的 FX 系列 PLC 吸收了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元，扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。它们的相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密瓶装后组成一个整齐的长方体。其体积很小，很适于在机电一体化产品中使用。提供多种系列机型共用户选择FX0的功能简单实用，价格便宜，可用于小型开关量控制系统。FX0可用于要求较高的中小型控制系统。FX2的功能最强，可用于要求很高的系统。由于不同的 FX 系列 PLC 可供不同的用户选择使用，避免可功能的浪费，使用户能用最少的投资来满足系统的要求。灵活多变的系统配置 FX 系列 PLC 的系统配置灵活，用户除了可以选择不同型号的 FX 系列 PLC外，还可以选择各种扩展单元和扩展模块，组成不同的点和不同功能的控制系统。3.3.2 FX 系 列 PLC 型 号 命 名 方 式FX 系列 PLC 型号的含义如下：其中系列名称：如 0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC 等单元类型：M基本单元E输入输出混合扩展单元 Ex扩展输入模块 EY扩展输出模块输出方式：R继电器输出S晶闸管输出T晶体管输出特殊品种：DDC 电源，DC 输出A1AC 电源，AC（AC100120V）输入或 AC 输出模块H大电流输出扩展模块V立式端子排的扩展模块C接插口输入输出方式F输入滤波时间常数为 1ms 的扩展模块如果特殊品种一项无符号，为 AC 电源、DC 输入、横式端子排、标准输出。例如 FX2N32MTD 表示 FX2N 系列，32 个 I/O 点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V 直流输出型。3.3.3 FX 系 列 PLC 的 内 部 资 源输入继电器 XX0-X7X10-X17X20-X27X30-X37（共 32 点）X、Y 还有无数个常开、常闭触点供编程使用。 Y 外部分仅有一个常开触点供带动负载使用。 可以看出每组都是 8 个 输入输出点数根据实际工程需要来确定。 可采用主机+扩展的方式来使用，扩展的编号依次编 输出继电器 YY0-Y7Y10-Y17Y20-Y27Y30-Y37（共 32 点）辅助继电器 M（1）通用辅助继电器M0-M499（共 500 个） ，关闭电源后重新启动后，通用继电器不能保护断电前的状态。（2）掉电保持辅助继电器M500-M1023（共 524 个） ，PLC 断电后再运行时，能保持断电前的工作状态，采用锂电池作为 PLC 掉电保持的后备电源。（3）特殊辅助继电器M8000-M8255（共 156 点）辅助继电器都有无数个常开、常闭触点供编程使用，只能作为中间继电器使用，不能作为外部输出负载使用。状态继电器 S（1）通用状态继电器 S0-S499（2）掉电保持型状态继电器 S499-S899（3）供信号报警用：S900-S999状态继电器 S 是对工作步进控制进行简易编程的重要元件，这里不作进一步的介绍。定时器 T（1）定时器T0-T199 （200 只）：时钟脉冲为 100ms 的定时器，即当设定值 K=1 时，延时 100ms。设定范围为 0.1-3276.7 秒。T200-T245（46 只）：时钟脉冲为 10ms 的定时器，即当设定值 K=1 时，延时10mS。设定范围为 0.01-327.67 秒。（2）积算定时器T246-T249（4 只） ：时钟脉冲为 1ms 的积算定设定范围：0.001-32.767 秒。T250-T255 (6 只) ：时钟脉冲为 100ms 的积算定时器，设定范围：0.1-3267.7秒。积算定时器的意义：当控制积算定时器的回路接通时，定时器开始计算延时时间，当设定时间到时定时器动作，如果在定时器未动作之前控制回路断开或掉电，积算定时器能保持已经计算的时间，待控制回路重新接通时，积算定时器从已积算的值开始计算。积算定时器可以用 RST 命令复位。计数器 C（1）16bit 加计数器C0-C99（100 点）：通用型C100-C199（100 点）：掉电保持型设定值范围：K1-K32767（2）32bit 可逆计数器C200-C219（20 点）：通用型C220-C234（15 点）：掉电保持型。设定值范围：-2147483648 到+2147483647可逆计数器的计数方向（加计数或减计数）由特殊辅助继电器 M8200-M8234 设定。即 M8接通时作减计数，当 M8断开时作加计数。（3）高速计数器：C235-C255（后面章节实例中作介绍）数据寄存器 DD0-D199（200 只）：通用型数据寄存器，即掉电时全部数据均清零。D200-D511（312 只）：掉电保护型数据寄存器。变址寄存器第四章 PLC 接线图及程序4.1 输 入 输 出 地 址 分 配 及 PLC 的 选 择4.1.1 输 入 输 出 地 址 分 配 表 4.1 PLC 输 入 地 址 分 配 序号 输入器件 输入地址1 SB1，SB2 主轴启动按钮 X02 SB3，SB4 主轴停止按钮 X13 SB5，SB6 工作台快速移动按钮 X24 SQ1 工作台向左快速移动按钮 X35 SQ2 工作台向右快速移动按钮 X46 SQ3 工作台向前，下快速移动按钮 X57 SQ4 工作台向后，上快速移动按钮 X68 SQ5 主轴变速冲动行程开关 X79 SQ6 进给变速冲动行程开关 X1010 SA1 圆工作台转换开关 X1111 SA1 六个方向进给转换开关 X1212 主轴、冷却泵电动机热继电器 X1313 进给电机热继电器 X144.1.2 输 出 地 址 分 配表 4.2 输出地址分配 序号 输出期间 输出地址1 KM1 主轴电动机制动接触器 Y02 KM2 主轴电动机启动接触器 Y13 KM3 快速进给接触器 Y24 KM4 进给电动机反转接触器 Y35 KM5 进给电动机正转接触器 Y44.1.3 PLC 的 选 择选择 FX0s-30MR-001，AC 电源 100240，输入点 16，输出点14.FX0s 容量为 800 步，基本指令有 20 条，步进指令 2 条，功能指令 35 种和50 条。FX0s 编程元件包括 500 多点辅助继电器，64 点状态寄存器，56 点定时器和一个模拟定时器，有 16 个 16 位的计数器及 4 点 1 相 7kHz 或 1 点 2 相 32位高速加/减计数器，61 点 16 位数据寄存器，还有 64 点转移用跳步指针及 4点中断指针。4.2 PLC 接 线 图图 4.1 PLC 接 线 图4.3 梯 形 图 及 指 令4.3.1 FX 系 列 PLC 的 指 令触点取用与线圈输出指令 LD、LDI、OUT单个触点串联指令 AND、ANI单个触点并联指令 OR、ORI 串联电路块的并联 OR并联电路块的串联 ANBLDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF(FX2n 型有）多重输出电路 MPS、MRD、MPP主控及主控复位指令 MCMCR脉冲输出 PLS、PLF自保持与解除 SET、RST计数器、定时器线圈输出和复位指令 OUT、RST空操作指令 NOP程序结束指令 END4.3.2 梯 形 图 语 言 简 介梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示 PLC 输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。梯形图中常用 图形符号分别表示 PLC 编程元件的动合和动断触点；用 （ ） 表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。梯形图的设计应注意到以下三点：梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈。梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流” ，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由 PLC 内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制 PLC 程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。4.3.3 梯 形 图 及 指 令 语 句图 4.2 梯形图 程序 LD X0OR Y0ANI XIANI X7OR X7AND X13OUT Y1LD XIANI X13OUT Y0LD X2 ANI X1 ANI X7 ANI X13 ANI X14 OUT Y2 LD X3 ANI X5 ANI X6 AND X11 ANI X10LD X5 ANI X3ANI X4AND X11ORB LDI X10 ANI X3 ANI X4 ANI X6 ANI X5 AND X11ORB LD X12 ANI X5 ANI X6 ANI X4 ANI X3 ANI X10ORB LD Y1 OR Y2 ANB AND X14 ANI Y3OUT Y4 LDI X10 ANI X5 ANI X6 AND X11 AND X4 LD X11 ANI X3 ANI X4 AND X6 ORB LD Y1OR Y2 ANB AND X14 ANI Y4 OUT Y3END结论：在实验室 PLC 工作台上模拟灯光效果，达到预期效果，说明程序没有问题。第五章 MCGS 动画模拟5.1 MCGS 介 绍MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于 Microsoft 的各种 32 位 Windows 平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了 Windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。 MCGS 的主要特点和基本功能如下： 简单灵活的可视化操作界面。MCGS 采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得 MCGS 的组态工作既简单直观，又灵活多变。用户可以使用系统的缺省构架，也可以根据需要自己组态配置，生成各种类型和风格的图形界面，包括 DOS 风格的图形界面、标准 Windows 风格的图形界面以及带有动画效果的工具条和状态条等。 实时性强、良好的并行处理性能。MCGS 是真正的 32 位系统，充分利用了 32 位 Windows 操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使 PC 机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如 MCGS 在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行像打印数据一类的非关键性工作，实现并行处理。 丰富、生动的多媒体画面。MCGS 以图像、图符、数据、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等有关信息；用变化大小、改变颜色、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS 还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。MCGS 还支持多媒体功能，使能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。 开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。 MCGS 采用开放式结构，系统可以与广泛的数据源交换数据，MCGS 提供多种高性能的 I/O 驱动；支持 Microsoft 开放数据库互连（ODBC）接口，有强大的数据库连接能力；MCGS 全面支持 OPC（OLE for Process Control）标准，既可作为 OPC 客户端，也可以作为 OPC 服务器，可以和更多的自动化设备相连接；MCGS 通过DDE（Dynamic Data Exchange，动态数据交换）与其它应用程序交换数据，充分利用计算机丰富的软件资源；MCGS 全面支持 ActiveX 控件，提供极其灵活的面向对象的动态图形功能以及丰富的图形库。 完善的安全机制。MCGS 提供了良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。此外，MCGS 还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态开发者的成果。 强大的网络功能。MCGS 支持 TCP/IP、Modem 、RS- 485/RS-422/RS-232 等多种网络体系结构，使用 MCGS 网络版组态软件，可以在整个企业范围内，用IE 浏览器方便地浏览到实时和历史的生产信息，实现设备管理与企业管理的集成。 多样化的报警功能。MCGS 提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型和灵活多样的报警处理函数，方便用户进行报警设置，并且系统能够实时显示、打印报警信息，对报警数据进行存储与应答，给工业现场安全可靠地生产运行提供有力的保障。 实时