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C516A型单柱立式车床PLC改造,c516a,型单柱,立式,车床,plc,改造
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毕业设计（论文）课题名称：C516A型单柱立式车床PLC改造专业（系） 电 气 工 程 系 班 级 工 业 控 制 113 学生姓名 孙 大 河 . 指导老师 杨庆徽 老师 . 完成日期 2013年12月 . 湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造2014届毕业设计任务书一、课题名称：C516A型单柱立式车床 PLC改造二、指导老师：杨庆徽三、设计内容与要求1、课题概述C516A型单柱立式车床主要用于各行业的机械加工,可用于内外圆柱面、圆锥面、端面、切槽、切断等的粗、精车削加工。由于该设备工作环境差，继电器接触器组成的电气控制电路的故障率高，为了提高设备的利用率，降低故障，更好地服务生产，对该设备进行西门子S7-400型可编程序控制器（PLC）电气技术改造。2、设计内容与要求（1）进入现场，了解C516A型单柱立式车床的工作原理，电气线路和元器件布局情况，制定改造方案。（2）弄清机床工作原理，根据电气原理图设计PLC梯形图，写出语句表。（3）确定可编程序控制器型号，输入输出点数。（4）设计或制定配线工艺，电气选型及安全保护措施。（5）输入程序后，试车时动作符合原有规律，维修方便，故障少。四、设计参考书1、维修电工技师手册机械工业出版社，2、工厂电气控制科学出版社3、中低压电控实用技术机械工业出版社4、可编程序控制器及应用劳动出版社5、小型可编程序控制器实用技术机械工业出版社湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要煤（200400字左右，中英文）4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理，计算，分析，论证，设计结果的说明几特点）6、结束语7、附录（参考文献，图纸，材料清单等）8、毕业设计进程安排（1）前2周对本设计系统的内容，要求及标准进行了解，学习，收集相关资料，定设计方案，要求每人收集35篇相关PLC及变频器的论文及资料（可以在假期进行，不要互相抄袭）。（2）35周系统设计（3）6周资料整理（4）7周论文初稿完成（5）8周完成设计任务书（上交电子稿及纸质文档）（6）准备毕业设计答辩六、毕业设计答辩及论文要求1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文，专题报告等必要资料交于老师审批，由指导老师写出审阅意见。学生答辩时对自序部分写出书面提纲，内容包括课题的任务，目的和意义，所采用的原始资料或参考文献，设计的基本内容和主要方法，成果结论和评价。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论，知识，设计与计算方法，实验方法，测试方法，鉴别学生独立工作能力，创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线，图表，线路图，程序框图，示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造目 录摘要.6Abstract.7引言.91 PLC概述.101.1 背景及发展.121.2 PLC在车床中的基本功能.121.3 可编程控制器系统组成.131.3.1中央处理单元（CPU）成.131.3.1输入输出单元.131.3.3电源单元及外部设备.141.4可编程控制器的工作原理.141.4.1采用“顺序扫描”“不断循环”的工作式.141.4.2 PLC的 技 术 理 .151.4.2 PLC的主要技术性能.151.4.3 I/O(输入/输出)点数.151.4.4应用程序的存储容量.151.4.5扫描速度.151.5指令系统 .161.5.1图形式指令构.161.5.2明确的变量常数 .161.5.3简化的程序结构 .161.5.4简化应用软件生成过程.161.5.5强化调试手段 .171.5.6编程语言的形式.17湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造第2章C516A型立式车床概述.182.1 C516A车床简介及发展.202.2 车床类型及安全操作 21第3章C516A型立式车床的改造.213.1单柱立式车床的电气控制要求.213.2单柱立式机床控制系统分析.223.3 控制系统的硬件设计.22第4章 系统控制程序.224.1变频启动及工作台正反转控制. 23.横梁升降控制. 244.3刀架控制述.25第5章 部分线路的PLC改造.275.1 工作台部分线路的PLC改.275.2刀架部分绂路的PLC改造. 295.3横梁线路 的 P LC 改造 .32第6章 机床的安装及维护.336.1 安装及运行指示：.336.2 维护说明.33附表 1 .34附表2.35附表3.36附表4.37附表5.38附表6.39结语.40参考文献.41湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造摘 要随着电气技术的飞速发展,可编程序控制器以其较高的稳定性和可靠性,较强的实时处理能力,简单方便的维护被广泛的应用于各种领域的工业控制。变频器更是凭借其优异的调速性能和经济效益日渐成为调速设备的主力。传统的立式车床上使用了大量的继电器元件,有触点多,线路复杂,不宜于故障维修,耗能高等缺点。应用PLC和变频器对其电气控制系统进行改造,可以把机床的功能、效率提高到一个新的水平,大大的改善产品的加工质量,降低设备故障率,提高生产效率,节省能耗,其经济效率显著。在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。在环境恶劣或温度较高的场合下，为了保证是生产过程正常安全的进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源。无论哪种控制，我们都希望水温控制系统有较高的精确度（起码是在我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题由 于 可 编 程 序 控 制 器 具 有 可 靠 性 高 、 通 用 性 强 、 程 序 设 计 简 单 及 便 于 安 装 调 试等 优 点 ， 它 在 工 业 控 制 的 各 个 领 域 发 挥 着 越 来 越 重 要 的 作 用 。 社 会 对 可 编 程 序 控 制器 技 术 人 员 的 需 长 也 越 来 越 迫 切 。目 前 可 编 程 控 制 器 PLC主 要 是 朝 着 小 型 化 、 廉 价 化 、 标 准 化 、 高 速 化 、 智 能 化、 大 容 量 化 、 网 络 化 的 方 向 发 展 ， 与 计 算 机 技 术 结 合 ， 形 成 工 业 控 制 机 系 统 、 分 布式 控 制 系 统 、 现 场 总 线 控 制 系 统 ， 这 将 是 PLC功 能 更 强 ， 可 靠 性 更 高 ， 使 用 更 方 便， 适 用 面 更 广 。系 统 的 设 计 直 接 影 响 着 工 业 控 制 系 统 的 安 全 可 靠 运 行 。 一 个 完 善 的 系 统 除了 能 正 常 运 行 ， 满 足 工 业 控 制 的 要 求 ， 还 必 须 能 在 系 统 出 现 故 障 时 及 时 进 行 故障 诊 断 和 故 障 处 理 。 故 障 自 诊 断 功 能 是 工 业 控 制 系 统 的 智 能 化 的 一 个 重 要 标 志， 对 于 工 业 控 制 具 有 较 高 的 意 义 和 实 用 价 值 。单注立式车床控制电路采用继电器控制方法，体积比较大，接线复杂，故障率高，维修困难。针对这些问题，设计一种基于PLC的典型单柱立式车床C516A控制电路。介绍控制电路的电器要求、PLC的选型依据、硬件电路的连接以及软件的设计方法。实践表明：采用PLC的控制电路操作简单、运行可靠，可提高生产效率。关键词：PLC; 节能; 机床改造; 可编程序控制器; 变频器; 单注立式；操作程序;湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造AbstractWith the rapid development of electrical technology, the programmable controller with its high stability and reliability, real-time processing ability strong, simple and convenient maintenance by industrial control has been applied in many fields. The inverter is by virtue of its excellent speed performance and economic benefit has become the main control equipment. Vertical lathe traditional uses a lot of relay element, have more contact, circuit complexity, not in fault repair, energy consumption higher shortcoming. Application of PLC and frequency converter to transform its electrical control system, can make the machine function, efficiency is improved to a new level, greatly improve the quality of products, reduce the failure rate of the equipment, improve production efficiency, saving energy, its economic efficiency.In the modern metallurgy, petroleum, chemical and electric power production process, temperature is one of the most important common thermal parameters and. In the harsh environment or high temperature of the occasion, in order to guarantee the normal production process is safe, enhance the quality and quantity of products, and reduce the labor intensity of workers, saving energy. No matter what kind of control, we all hope that the temperature control system is of high accuracy (at least in the range we require internal), help us to realize the control we want, solve the problem of sideBecause the programmable controller has the advantages of high reliability, strong universality, program design is simple and convenient installation and debugging, it plays a more and more important role in every field of industrial control. Society for the programmable controller technical staff is more and more urgent need long.At present, the programmable controller PLC is mainly towards miniaturization, low-cost, standardized, high speed, large capacity, intelligent, networked direction, combined with computer technology, the formation of industrial control computer system, the distributed control 湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造system, fieldbus control system, it will be PLC more powerful, higher reliability, the use of more convenient, wide application surface.System design directly influences the safe and reliable operation of industrial control system. A perfect system in addition to the normal operation, satisfy the requirement of industrial control, must also be timely diagnosis and fault fault treatment failure in the system. Fault self diagnosis function is an important sign of the intelligentized industrial control system, the industrial control has high significance and practical value.A single injection of vertical lathe control circuit of the relay control method, the relatively large size, complex wiring, high failure rate, repair difficulties. Aiming at these problems, based on the design of a typical single column vertical lathe C516A control circuit of PLC. The control circuit, the selection of the electrical requirements of PLC, hardware circuit and software design method. Practice shows that: the control circuit of PLC has the advantages of simple operation, reliable operation, and can improve production efficiency.Keywords: PLC; energy saving; machine; PLC; inverter; single note vertical; operation procedure;湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造引言在20世纪中叶，电子技术的迅速发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的发明，给自动化技术带来了新的发展，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，带动了机床自动化的进步。早在40年代，美国北密支安一个小飞机工业承包商派尔逊斯采用数字技术进行机械加工，在制造飞机和旋转翼直升机，使用数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使加工精度达到当时最高水平。随着电气技术的快速发展，PLC控制技术被广泛的应用于工业控制的各大领域，通过用户程序控制生产工艺过程，具有较高的稳定性、可靠性，交流伺服以独特的定位精度和调速方式，在机床的应用更具有代表性。单柱立式车床体积较大，控制电路比普通车床复杂，通常采用继电器逻辑控制方式，传统继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器、转换开关等电器元件。而且使用继电器实现互锁与联动往往要利用多个继电器才能实现控制，占用很大空间。继电器间还要通过导线连接，其连接线复杂、连接端子密集，加之时间继电器的延时常常不准确，时间配合困难，增加了故障几率，不利于维护。而且使用年久后，电气控制系统线路老化，几点起故障频繁。PLC是将计算机技术应用于工业控制领域的产品，已成为当代工业生产自动化技术的主要支柱之一，具有可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、编程简单、使用方便、功能强、体积小、功耗低等优点,本次改造的某机床厂C516型立式车床是冷加工中使用比较普遍的设备，它主要用于加工径向尺寸大，形状复杂的大型和重型工件，其原控制电路为继电器控制，接触器触点多、线路复杂、故障率高、电气维修量大。针对这种情况，我们采用PLC的程序控制改造其继电器控制电路，克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率，运行效果良好。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造第1章 PLC概述及机床的发展1.1背景及发展可编程控制器简称PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C(Computer,Control,Communication)技术相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。长期以来，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与dcs和工业pc形成了三足鼎立之势。同时，plc也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业pc所带来的冲击。目前，全世界plc生产厂家约200家，生产300多种产品。国内plc市场仍以国外产品为主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的产品。经过多年的发展，国内plc生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说plc在我国尚未形成制造产业化。在plc应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。专家估计，2000年plc的国内市场销量为15(20万套（其中进口占90%左右），约25(35亿元人民币，年增长率约为12%。预计到2005年全国plc需求量将达到25万套左右，约35(45亿元人民币。plc市场也反映了全世界制造业的状况，2000后大幅度下滑。但是，按照automation research corp的预测，尽管全球经济下滑，plc市场将会复苏，估计全球plc市场在2000年为76亿美元湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造，到2005年底将回到6亿美元，并继续略微增长。 微型化、网络化、pc化和开放性是plc未来发展的主要方向。在基于plc自动化的早期，PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型plc（小于32 i/o）已经出现，价格只有几百欧元。随着软plc（soft plc）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软plc组态软件和pc-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是ethernet技术的扩展，plc也不例外。现在越来越多的plc供应商开始提供ethernet接口。可以相信，plc将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业pc的控制系统。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类开关量的逻辑控制：这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等；模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制；运动控制：PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用；数据处理：现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统；通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了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），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、程序简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造1.2 PLC在车床中的的基本功能PLC 是一种工作原理完全不同的顺序控制装置，基本功能如下。(1) PLC是由计算机简化而来的。为适应顺序控制的要求，PLC省去了计算机的一些数字运算功能，而强化了逻辑运算控制功能，是一种功能介于继电器控制和计算机控制之间的自动控制装置。PLC 系统的基本功能结构框图如下图所示。图 P LC系统的基本功能结构框图(2) 用户的指令和专用于存储用户程序的存储器。适用于控制对象动作比较复杂，控制逻辑要变更较快的地方。(3)PLC程序大多使用图形符号和逻辑顺序关系的梯形图编辑器。梯形图，直观，易于理解和掌握的工作原理(4) PLC可以与专用设备连接，可以很方便地实的显示、编辑、诊断、存储和传送程序。(5) 可编程控制器没有继电器接触，接触焊，耐磨和线圈烧坏故障。在运行中无振动，无噪音，并且具有较强的抗干扰能力，可在环境条件下的稳定性差，工作可靠。(6)PLC具有结构紧凑，体积小，易于安装在机器工具或电器箱，便于实现数控机床机电一体化。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造PLC的开发利用，为数控机床提供了一个新的顺序控制装置，并很快在实际应用中显示了强大的生命力。现在已成为机床是一个基本的控制装置。PLC机床结构更加紧凑，功能多，工作可靠。对于车削加工中心，加工中心制造系统和其他机械运动是复杂的，自动化程度高的加设备和制造系统，这是必要的控制装置。1.3 可编程控制器系统组成 1.3.1 中央处理单元（CPU）的构成与一般微处理器的概念相同，PLC的核心部件是CPU，负责完成逻辑运算、数字运算及协调系统内各部分的工作。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，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和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。毕业设计网 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。1.3.2 输入输出单元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。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。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。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造按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1.3.3 电源单元及外部设备电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电源后，提供给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24VAC）。PLC的外部设备种类很多，总体来说可以概括为4大类：编程设备、监控设备、存储设备、输入/输出设备。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。1.4 可编程控制器的工作原理1.4.1 采用“顺序扫描”“不断循环”的工作方式（1）每次扫描过程，集中对输入信号进行采样，集中对输出信号刷新。（2）输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序进行执行阶段，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才能被读入图中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。内 部 处 理通 信 处 理输 入 扫 描执 行 用 户 程 序输 出 处 理RUN方 式 ？否是开 始湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造一个扫描周期分为输入采样、程序执行、输出刷新PLC程序执行原理图如图：1.4.2 PLC的 技 术 原 理PLC利 用 1.6M到 30M频 带 范 围 传 输 信 号 。 在 发 送 时 ， 利 用 GMSK或 OFDM调 制 技 术将 用 户 数 据 进 行 调 制 ， 然 后 在 电 力 线 上 进 行 传 输 ， 在 接 收 端 ， 先 经 过 滤 波 器 将 调制 信 号 滤 出 ， 再 经 过 解 调 ， 就 可 得 到 原 通 信 信 号 。 目 前 可 达 到 的 通 信 速 率 依 具 体设 备 不 同 在 4.5M45M之 间 。 PLC设 备 分 局 端 和 调 制 解 调 器 ， 局 端 负 责 与 内 部 PLC调 制 解 调 器 的 通 信 和 与 外 部 网络 的 连 接 。 在 通 信 时 ， 来 自 用 户 的 数 据 进 入 调 制 解 调 器 调 制 后 ， 通 过 用 户 的 配 电线 路 传 输 到 局 端 设 备 ， 局 端 将 信 号 解 调 出 来 ， 再 转 到 外 部 的 Internet。1.4.3 I/O(输入/输出)点数如前所述，输入/输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入/输出信号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。这里有个问题要注意，在总的点数中，输入点与输出点总是按一定比例设置的，往往是输入点数大于输出点数，且输入和输出点数不相互代替。1.4.4 应用程序的存储容量应用程序的存储容量是存放用户程序的存储趋的容量。通常用K字（KW），K字节（KB）或K位（Kb）来表示，1K=1024。也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。1.4.5 扫描速度按 钮 接 触 器输入映象寄存器 输出映象寄存器（ ）程 序 执 行 输出电路输入电路按 钮 输 入 采 样 用 户 程 序 执 行 输 出 刷 新湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造扫描速度一般以执行1000条基本指令所需的时间来衡量，单位为毫秒/千步，也有以执行一步指令时间的，如微妙/步。以下是扫描速度参考值：由目前PLC采用的CPU主频考虑，扫描速度比较慢的为2.2ms/K逻辑运算程序和60ms/K数字运算程序；较快的为1ms/K逻辑运算程序和10ms/K数字运算程序；更快的能够达到0.75ms/K逻辑运算程序。另外，可编程控制器的可扩展性、可靠性、易操作性及经济性等 指标也是用户关心的问题。1.5指令系统PLC编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言,也不同于一般的汇编语言。它既满足易于编写,又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各成家产品都能兼容的汇编语言，如三菱公司的产品有他自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC,其编程语言都具有以下特点：1.5.1 图形式指令结构 程序有图形方式表达，指令有不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者以把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行结合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑与案件图形符号来表示控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算，定时计数等。一般也参照梯形图或逻辑元件图给与表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎。1.5.2 简化的程序结构 PLC的程序结构通常简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，是程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。1.5.3 简化应用软件生成过程 使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而实用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成。整个编辑过程都在人机对话下进行的。不要求用户有高深的软件设计能力。1.5.4 强化调试手段 无论是汇编程序还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键,显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。总之PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识。不需要长时间的专门训练。湖南铁道职业技术学院毕业设计（论文） C516A型单柱立式车床PLC改造1.5.5 编程语言的形式最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表，采用梯形图编程，因为他直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不需要昂贵的图形编程器或计算机来编程。(1)编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器代码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电器工作人员所接受。（2）指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包括着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就越多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统。（3） 梯形图： 梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种:一种是母线，另一种是内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载指令开始的，必要时在继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或位数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。下图是三菱公司的FX2N系列产品的最简单的梯形图例它有两组，第一组用以实现启动，停止控制。第二组仅一个END指令，用以结束程序。1梯形图与助记符的对应关系；助记符指令
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