基于PLC的X52K型立式升降铣床电气控制系统设计

1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：MCGS2ABSTRACTRelayandcontactorcontrolhadadominantpositioninthefieldofindustrialcontrol,Thesystemusesfixedwiringhardwaretorealizelogiccontrol.iftheproductiontaskorthetechnologyhaschanged,Itisneedtochangethestructureofthehardware.PLCisanewtypeofindustrialautomationcontroldevices,itusessoftwareprogrammingtorealizethefunctionofcontrol.Whentheproductiontaskorthetechnologyhaschanged,itisnotneededtochangethehardwaredeviceofPLC,justchangetheprogram.sothecontrolsystemismoreflexible，andthesystemhassmallvolume,highreliability,easytorepair.BychangethesystemoftheX52KverticalmillingmachinewiththePLC,realizetheautomaticcontrolandimprovetheworkperformanceoftheelectricalcontrolsystem.KEYWORD：PLC；electricalcontrolsystem；X52K；verticalmillingmachine；MCGS3目录一绪论.111铣床.11.1.1铣床的介绍.11.1.2铣床的种类.11.1.3X52K立式铣床的简介.11.1.4X52K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.51.2.1PLC的简史.51.2.2PLC的特点LC的特点：.61.2.3PLC的基本组成.61.2.4PLC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.123.2PLC设计方案的确定.123.3PLC的选择.133.3.1FX特点.133.3.2FX系列PLC型号命名方式.143.3.3FX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.184.1.3PLC的选择.184.2PLC接线图.194.3梯形图及指令.194.3.1FX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.245.1MCGS介绍.245.2组态动画.27第六章结论.30参考文献.30致谢.321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。1.12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。1.1.3X52K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、2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1-1X52K立式铣床实物图1.1.4X52K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。3图1-2X52K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(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1.1X52K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7：24ISO50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)25301890238051.2可编程序控制器1.2.1PLC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-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974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ProgrammableLogicController（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。61.2.2PLC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1.2.3PLC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7（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。1.2.4PLC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PLC8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。9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2.1X52K立式铣床电气原理图10.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TCT照明变压器控制变压器SB5，SB6工作台快速移动按钮CR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11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。12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。3.2PLC设计方案的确定设计方案为13(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。3.3PLC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。3.3.1FX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。14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。3.3.2FX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。153.3.3FX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-S99916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。17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18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4.1PLC输入地址分配序号输入器件输入地址1SB1，SB2主轴启动按钮X02SB3，SB4主轴停止按钮X13SB5，SB6工作台快速移动按钮X24SQ1工作台向左快速移动按钮X35SQ2工作台向右快速移动按钮X46SQ3工作台向前，下快速移动按钮X57SQ4工作台向后，上快速移动按钮X68SQ5主轴变速冲动行程开关X79SQ6进给变速冲动行程开关X1010SA1圆工作台转换开关X1111SA1六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1KM1主轴电动机制动接触器Y02KM2主轴电动机启动接触器Y13KM3快速进给接触器Y24KM4进给电动机反转接触器Y35KM5进给电动机正转接触器Y4194.1.3PLC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。4.2PLC接线图图4.1PLC接线图4.3梯形图及指令4.3.1FX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、ORI20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、21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LDX0ORY0ANIXIANIX722ORX7ANDX13OUTY1LDXIANIX13OUTY0LDX2ANIX1ANIX7ANIX13ANIX14OUTY2LDX3ANIX5ANIX6ANDX11ANIX10LDX5ANIX3ANIX4ANDX11ORBLDIX10ANIX3ANIX4ANIX6ANIX5ANDX11ORBLDX12ANIX5ANIX6ANIX4ANIX3ANIX10ORBLDY1ORY2ANBANDX14ANIY3OUTY4LDIX10ANIX523ANIX6ANDX11ANDX4LDX11ANIX3ANIX4ANDX6ORBLDY1ORY2ANBANDX14ANIY4OUTY3END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。24第五章MCGS动画模拟5.1MCGS介绍MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，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25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（OLEforProcessControl）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（DynamicDataExchange，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。实时数据库为用户分部组态提供极大方便。MCGS由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干，而在系统运行过程中，各个部分都通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。支持多种硬件设备，实现“设备无关”。MCGS针对外部设备的特征，设立设备工具箱，定义多种设备构件，建立系统与外部设备的连接关系，赋予相关的属性，实现对外部设备的驱动和控制。用户在设备工具箱中可方便选择各26种设备构件。不同的设备对应不同的构件，所有的设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是相互独立的，即对某一构件的操作或改动，不影响其它构件和整个系统的结构，因此MCGS是一个“设备无关”的系统，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。方便控制复杂的运行流程。MCGS开辟了“策略窗口”，用户可以选用系统提供的各种条件和功能的策略构件，用图形化的方法和简单的类Basic语言构造多分支的应用程序，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，与实时数据库进行数据交换，实现自由、精确地控制运行流程，同时也可以由用户创建新的策略构件，扩展系统的功能。良好的可维护性和可扩充性。MCGS系统由五大功能模块组成，主要的功能模块以构件的形式来构造，不同的构件有着不同的功能，且各自独立。三种基本类型的构件（设备构件、动画构件、策略构件）完成了MCGS系统三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。除此之外，MCGS提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB、VC等高级开发语言，编制特定的构件来扩充系统的功能。用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。MCGS中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理。组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，数据对象和报警信息的存储也是一个数据库。利用数据库来保存数据和处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时，也使其它应用软件系统能直接处理数据库中的存盘数据。设立对象元件库，组态工作简单方便。对象元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。组态时，可把制作完好的对象（包括图形对象、窗口对象、策略对象以至位图文件等）以元件的形式存入图库中，也可把元件库中的各种对象取出，直接为当前的工程所用，随着工作的积累，对象元件库将日益扩大和丰富。这样解决了组态结果的积累和重新利用问题。组态工作将会变得越来越简单方便。实现对工控系统的分布式控制和管理。考虑到工控系统今后的发展趋势，MCGS充分运用现今发展的DCCW(DistributedCom