毕业设计论文：数控机床plc的功能.doc

毕毕 业业 设设 计计 论文论文题题目目 数数控控机机床床p pl lc c的的功功能能 1 目录目录 摘要摘要 1 ABSTRACT 2 绪绪论论 3 第一章第一章 PLC 在数在数控控机床中的功能机床中的功能 5 1 1 PLC 和 NC 的关系 5 1 2 PLC 在数控机床中的应用 6 第二章第二章 PLC 的工作原理的工作原理 8 2 1 PLC的工作原理 8 第三章 第三章 PLC 的特点的特点 13 3 1 PLC的总体特点 13 3 2 通用性强 控制程序可变 使用方便 14 3 3 功能强 适应面广 14 3 4 编程简单 容易掌握 14 3 5 减少了控制系统的设计及施工的工作量 15 3 6 体积小 重量轻 功耗低 维护方便 15 结论结论 16 参考文献参考文献 17 致谢致谢 18 2 毕业论文任务书毕业论文任务书 学生姓名何志鹏专业班级数控 09 1 班指导教师程辉 题 目数控机床 plc 的功能 研究的 目标 内容及 方法 1 从培养学生的自主学习能力的角度出发 以数控机床类课程为研究对象 研究如何提高学生自觉参与教学活动的积极性 使学生真正成为学习活动 的主体 2 通过培养和提高学生的动手能力和创新精神 最终达到 知识 能力与素 质三位一体 的机械工程专业人才培养的目标 3 让学生扎实的掌握这门技术 并能够使用这门技术为生产制造服务 成为 一名合格的现代产业工人 高起点地培养从事数控加工的机电复合型人才 分阶段 完成的 工作 1 2010 7 2 7 18 日确定毕业论文的选题 收集资料 整理资料 完成设计 论文 的任务书和开题报告 2 2010 7 18 9 1 日撰写论文 完成第 1 稿 并交指导教师 3 2010 9 2 9 9 日指导教师阅改论文第 1 稿 4 2010 9 10 9 20 日修改论文 完成第 2 稿 并交指导教师 5 2010 9 20 9 25 日指导教师阅改论文第 2 稿 6 2010 9 25 9 30 日修改论文 完成第 3 稿 并交指导教师修改 7 2010 10 1 10 7 日指导教师阅改论文第 3 稿 并交学生修改 8 2010 10 8 10 15 日指导教师评阅并打分 准备毕业论文答辩 9 2010 10 20 日前毕业论文答辩 评定学生最终论文成绩 评出系内优秀论 3 文 系 部 主 任 意 见 签名 年 月 日 毕业论文开题报告毕业论文开题报告 论 文 题 目 数控机床 plc 的功能 学 生 姓 名 何志鹏 专 业 数控 09 1 班 指 导 教 师 程辉 一 本课题的研究意义 1 从培养学生的自主学习能力的角度出发 以数控机床类课程为研究对象 研 究如何提高学生自觉参与教学活动的积极性 使学生真正成为学习活动的主体 2 通过培养和提高学生的动手能力和创新精神 最终达到 知识 能力与素质 三位一体 的机械工程专业人才培养的目标 3 让学生扎实的掌握这门技术 并能够使用这门技术为生产制造服务 成为一 名合格的现代产业工人 高起点地培养从事数控加工的机电复合型人才 二 本课题的重点和难点 重点 培养学生自主学习能力在数控技术教学中的应用 使学生真正掌握 数控机床 plc 的功能 难点 如何才能通过有限的课堂教学提高学生的数控实际操作水平 如何 通过教学方法的改变提高学生的接受能力 激发学生自主学习数控技术的兴趣 三 论文提纲 第一章 自主学习 第二章 数控技能教学 第三章 在数控教学过程中如何激发学生的自主学习意 四 参考文献 1 郁汉琪 郭健 可编程控制器原理及应用 北京 中国电力出版社 2004 2 段苏振 提高PLC控制系统可靠性的设计因素 电气传动 2003 4 3 张筱琪 机电设备控制基础 北京 中国人大出版社 2000 4 王兆义 小型可编程控制器实用技术 北京 机械工业出版社 1997 5 三菱公司编1FX系列可编程序控制器使用说明及编程手册 1998 指导教师意见 签名 年 月 日 系部审查意见 签名 年 月 日 摘要 目前 可编程控制器 PLC 广泛应用于数控机床等工业控制中 数控机床的 控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分 数字控制部分包括对各坐标轴位置 的连续控制 而顺序控制包括对主轴正 反转和启动 停止 换刀 卡盘夹紧和松 开 冷却 尾架 排屑等辅助动作的控制 现代数控机床采用 PLC 代替继电器 控制来完成逻辑控制 使数控机床结构更紧凑 功能更丰富 响应速度和可靠性大 大提高 可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系 统 它采用一种可编程程序的存储器 在其内部存储执行逻辑算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作的指令 通过数字式 模拟式的输入输出来控制 各种类型的机械设备和生产过程 组合机床是针对特定工件 进行特定加工而 设计的一种高效率自动化专用加工设备 这类设备大多能多刀同时工作 并且 具有自动循环的功能 组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成 动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动 由电气系统进行工作自动循环 的控制 是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备 5 关键词 可编程控制器 数字控制 顺序控制 操作指令 组合机床 自动循 环 Abstract Summary At present the programmable logic controller PLC is widely used in NC machine tools and other industrial control CNC machine tool control part of digital control and sequential control can be divided into two parts the digital control segment consists of continuous control over the axis position and sequence control including the spindle forward reverse and start stop tool change clamping and releasing the Chuck cooling tailstock swarf and other auxiliary movement control Modern CNC machine tools PLC instead of relay control to complete the logical control numerical control machine tool structure is more compact more feature rich responsiveness and reliability greatly improved Programmable controller is the especially for the application in industrial environments and the design of digital electronic systems of arithmetic operations it uses a programmable program memory performs a logical calculation in its internal storage order control timer counting and arithmetic operations such as operation instruction through digital analog inputs and outputs to control various types of mechanical equipment and production processes Combined machine tool is designed for a 6 particular job specific processing and design of a highly efficient automated processing equipment such equipment most of more than one tool at work and has the automatic circulation function Usually consists of modular machine tool general part and special part combination for standard power part with motor or hydraulic systems drive automatic circulation control by electrical systems is typical of the mechanical and electrical or mechanical electrical hydraulic integration of automatic processing equipment Key words instruction combined machine tool numerical control of PLC sequence control operation automatic circulation 绪论 1 1 PLC 的国内外状况 1 1 1 plc 的雏形 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 美国数字设备公司 DEC 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 是世界上公认的 第一台 PLC 7 限于当时的元器件条件及计算机发展水平 早期的 PLC 主要由分立元件和 中小规模集成电路组成 可以完成简单的逻辑控制及定时 计数功能 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 为 了方便熟悉继电器 接触器系统的工程技术人员使用 可编程控制器采用和继 电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言 并将参加运算及处理的计算机存 储元件都以继电器命名 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 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 1 1 2 plc 的实体化 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 这个时期可编程控制器发展的特点是大规模 高速度 高 性能 产品系列化 这个阶段的另一个特点是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 上世纪 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 30 40 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 1 1 3 plc 的应用 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 从 控制规模上来说 这个时期发展了大型机和超小型机 从控制能力上来说 诞 生了各种各样的特殊功能单元 用于压力 温度 转速 位移等各式各样的控 制场合 从产品的配套能力来说 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 目前 可编程控制器在机械 制造 石油化工 冶金钢铁 汽车 轻工业等领域的应用都得到了长足的发展 8 我国可编程控制器的引进 应用 研制 生产是伴随着改革开放开始的 最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器 接下来在各种企业的生产设备 及产品中不断扩大了 PLC 的应用 目前 我国自己已可以生产中小型可编程控 制器 上海东屋电气有限公司生产的 CF 系列 杭州机床电器厂生产的 DKK 及 D 系列 大连组合机床研究所生产的 S 系列 苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列等 多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用 此外 无锡华光公 司 上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的 PLC 生产厂家 可以预 期 随着我国现代化进程的深入 PLC 在我国将有更广阔的应用天地 第一章 plc 在数控机床中的功能 1 1 PLC 和 NC 的关系 PLC 用于通用设备的自动控制 称为可编程控制器 PLC 用于数控机床的 外围辅助电气的控制 称为可编程序机床控制器 因此 在很多数控系统中将 其称之为 PMC programmable machine tool controller 数控系统有两大 部分 一是 NC 二是 PLC 这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的 可 以这样划分 NC 和 PLC 的作用范围 1 实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制 这个任务是由 NC 来完成 9 2 机床辅助设备的控制是由 PLC 来完成 它是在数控机床运行过程中 根据 CNC 内部标志以及机床的各控制开关 检测 元件 运行部件的状态 按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动 换刀机构 冷却液等的运行进行控制 在数控机床中这两种控制任务 是密不可分的 它们按照上面的原则进行 了分工 同时也按照一定的方式进行连接 NC 和 PLC 的接口方式遵循国际标准 ISSO 4336 1981 E 机床数字控制 数控装置和数控机床电气设备之间的接口 规范 的规定 接口分为几种类型 与驱动命令有关的连接电路 数控装置与 测量系统和测量传感器间的连接电路 电源及保护电路 通断信号及代码信号 连接电路 从接口分类的标准来看 第一类 第二类连接电路传送的是数控装置与伺 服单元 伺服电机 位置检测以及数据检测装置之间控制信息 第三类是由数 控机床强电电路中的电源控制控制电路构成 通常由电源变压器 控制变压器 各种断路器 保护开关 继电器 接触器等等构成 为其他电机 电磁阀 电 磁铁等执行元件供电 这些相对于数控系统来讲 属于强电回路 这些强电回 路是不能够和控制系统的弱电回路 直接相连接的 只能够通过中间继电器等 电子元器件转换成直流低压下工作的开关信号 才能够成为 PLC 或继电器逻辑 控制电路的可接受的电信号 反之 PLC 或继电器逻辑控制来的控制信号 也 必须经过中间继电器或转换电路变成能连接到强电线路的信号 再由强电回路 驱动执行元件工作 第四类信号是数控装置向外部传送的输入输出控制信号 1 2 PLC 在数控机床中的应用 1 2 1 PLC 在数控机床中的应用形式 PLC 在数控机床中应用 通常有两种形式 一种称为内装式 一种称为独 立式 内装式 PLC 也称集成式 PLC 采用这种方式的数控系统 在设计之初就将 NC 和 PLC 结合起来考虑 NC 和 PLC 之间的信号传递是在内部总线的基础上进行 的 因而有较高的较高交换速度和较宽的信息通道 它们可以共用一个 CPU 也 10 可以是单独的 CPU 这种结构从软硬件整体上考虑 PLC 和 NC 之间没有多余的 导线连接 增加了系统的可靠性 而且 NC 和 PLC 之间易实现许多高级功能 PLC 中的信息也能通过 CNC 的显示器显示 这种方式对于系统的使用具有较大 的优势 高档次的数控系统一般都采用这种形式的 PLC 独立式 PLC 也称外装式 PLC 它独立于 NC 装置 具有独立完成控制功能的 PLC 在采用这种应用方式式 可根据用户自己的的特点 选用不同专业 PLC 厂 商的产品 并且可以更为方便的对控制规模进行调整 1 2 2 PLC 与数控系统及数控机床间的信息交换 相对于 PLC 机床和 NC 就是外部 PLC 与机床以及 NC 之间的信息交换 对于 PLC 的功能发挥 是非常重要的 PLC 与外部的信息交换 通常有几个部 分 机床侧至 PLC 机床侧的开关量信号通过 I O 单元接口输入到 PLC 中 除 极少数信号外 绝大多数信号的含义及所配置的输入地址 均可由 PLC 程序编 制者或者是程序使用者自行定义 数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功 和配置 对 PLC 程序和地址分配进行修改 PLC 至机床 PLC 的控制信号通过 PLC 的输出接口送到机床侧 所有输出信号的含义和输出地址也是由 PLC 程序 编制者或者是使用者自行定义 NC 至 PLC CNC 至 PLC CNC 送至 PLC 的信息可 由 CNC 直接送入 PLC 的寄存器中 所有 CNC 送至 PLC 的信号含义和地址 开关量 地址或寄存器地址 均由 CNC 厂家确定 PLC 编程者只可使用不可改变和增删 如数控指令的 M S T 功能 通过 CNC 译码后直接送入 PLC 相应的寄存器中 PLC 至 CNC PLC 送至 CNC 的信息也由开关量信号或寄存器完成 所有 PLC 送至 CNC 的信号地址与含义由 CNC 厂家确定 PLC 编程者只可使用 不可改变和增删 1 2 3 PLC 在数控机床中的工作流程 PLC 在数控机床中的工作流程 和通常的 PLC 工作流程基本上是一致的 分为以下几个步骤 输入采样 输入采样 就是 PLC 以顺序扫描的方式读入所 有输入端口的信号状态 并将此状态 读入到输入映象寄存器中 当然 在程 序运行周期中这些信号状态是不会变化的 除非一个新的扫描周期的到来 并 且原来端口信号状态已经改变 读到输入映象寄存器的信号状态才会发生变化 程序执行 程序执行阶段系统会对程序进行特定顺序的扫描 并且同时读入输 11 入映像寄存区 输出映像寄存区的读取相关数据 在进行相关运算后 将运算 结果存入输出映像寄存区供输出和下次运行使用 出刷新阶段 在所指令执行 完成后 输出映像寄存区的所有输出继电器的状态 接通 断开 在输出刷新阶 段转存到输出锁存器中 通过特定方式输出 驱动外部负载 1 2 4 PLC 在数控机床中的控制功能 操作面板的控制 操作面板分为系统操作面板和机床操作面板 系统操作 面板的控制信号先是进入 NC 然后由 NC 送到 PLC 控制数控机床的运行 机床 操作面板控制信号 直接进入 PLC 控制机床的运行 机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入到送入 PLC 进行逻辑运算 这些开关信号 包括很 多检测元件信号 如 行程开关 接近开关 模式选择开关等等 输出信号控 制 PLC 输出信号经外围控制电路中的继电器 接触器 电磁阀等输出给控制 对象 功能实现 系统送出 T 指令给 PLC 经过译码 在数据表内检索 找到 T 代码指定的刀号 并与主轴刀号进行比较 如果不符 发出换刀指令 刀具 换刀 换刀完成后 系统发出完成信号 M 功能实现 系统送出 M 指令给 PLC 经过译码 输出控制信号 控制主轴正反转和启动停止等等 M 指令完成 系 统发出完成信号 第二章 plc 的工作原理 2 1 plc 的工作原理 最初研制生产的 PLC 主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制 装置 但这两者的运行方式是不相同的 继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式 即如果这个继电器的 线圈通电或断电 该继电器所有的触点 包括其常开或常闭触点 在继 电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作 PLC 的 CPU 则采用顺序 逻辑扫描用户程序的运行方式 即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通 或断开 该线圈的所有触点 包括其常开或常闭触点 不会立即动作 必 须等扫描到该触点时才会动作 12 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异 考虑到继电器控制 装置各类触点的动作时间一般在 100ms 以上 而 PLC 扫描用户程序的时 间一般均小于 100ms 因此 PLC 采用了一种不同于一般微型计算机的运 行方式 扫描技术 这样在对于 I O 响应要求不高的场合 PLC 与继电 器控制装置的处理结果上就没有什么区别了 2 1 1 扫描技术 当 PLC 投入运行后 其工作过程一般分为三个阶段 即输入采样 用户 程序执行和输出刷新三个阶段 完成上述三个阶段称作一个扫描周期 在整个运行期间 PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段 输入采样阶段 在输入采样阶段 PLC 以扫描方式依次地读入所有输入 状态和数据 并将它们存入 I O 映象区中的相应得单元内 输入采样结 束后 转入用户程序执行和输出刷新阶段 在这两个阶段中 即使输入 状态和数据发生变化 I O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改 变 因此 如果输入是脉冲信号 则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫 描周期 才能保证在任何情况下 该输入均能被读入 用户程序执行阶 段 在用户程序执行阶段 PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户 程序 梯形图 在扫描每一条梯形图时 又总是先扫描梯形图左边的由 各触点构成的控制线路 并按先左后右 先上后下的顺序对由触点构成 的控制线路进行逻辑运算 然后根据逻辑运算的结果 刷新该逻辑线圈 在系统 RAM 存储区中对应位的状态 或者刷新该输出线圈在 I O 映象区 中对应位的状态 或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令 即 在用户程序执行过程中 只有输入点在 I O 映象区内的状态和数据 不会发生变化 而其他输出点和软设备在 I O 映象区或系统 RAM 存储区 内的状态和数据都有可能发生变化 而且排在上面的梯形图 其程序执 行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用 相反 排在下面的梯形图 其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫 描周期才能对排在其上面的程序起作用 13 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后 PLC 就进入输出刷新阶段 在此期间 CPU 按照 I O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁 存电路 再经输出电路驱动相应的外设 这时 才是 PLC 的真正输出 比较下二个程序的异同 程序 1 程序 2 这两段程序执行的结果完全一样 但在 PLC 中执行的过程却不一样 程序 1 只用一次扫描周期 就可完成对 M4 的刷新 程序 2 要用四次扫描周期 才 能完成对 M4 的刷新 这两个例子说明 同样的若干条梯形图 其排列次序不同 执行的结果也 不同 另外 也可以看到 采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的 14 硬逻辑并行运行的结果有所区别 当然 如果扫描周期所占用的时间对整个运 行来说可以忽略 那么二者之间就没有什么区别了 一般来说 PLC 的扫描周期包括自诊断 通讯等 如下图所示 即 一个扫描周期等于自诊断 通讯 输入采样 用户程序执行 输出刷新 等所有时间的总和 2 1 2 PLC 的 I O 响应时间 为了增强 PLC 的抗干扰能力 提高其可靠性 PLC 的每个开关量输入端都 采用光电隔离等技术 为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制 PLC 采用了不同于一般微 型计算机的运行方式 扫描技术 以上两个主要原因 使得 PLC 得 I O 响应比一般微型计算机构成的工业控 制系统满的多 其响应时间至少等于一个扫描周期 一般均大于一个扫描周期 甚至更长 所谓 I O 响应时间指从 PLC 的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的 改变所需的时间 其最短的 I O 响应时间与最长的 I O 响应时间如图所示 最短 I O 响应时间 15 最长 I O 响应时间 以上是一般的 PLC 的工作原理 但在现代出现的比较先进的 PLC 中 输入 映像刷新循环 程序执行循环和输出映像刷新循环已经各自独立的工作 提高 了 PLC 的执行效率 在实际的工控应用之中 编程人员应当知道以上的工作原 理 才能编写出质量好 效率高的工艺程序 16 第三章 PLC 的特点 3 1 plc 的总体特点 Plc 是应社会生产而产生的 从一开始到发展到现在一直是向可靠性高 抗干扰能力强 配套齐全 功能完善 适用性强易学易用 深受工程技术人员 欢迎 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 体积小 重量轻 能耗低 对环境条件无要求 价格低廉等社会生产方面的要求发展 工业生产对控制设备的可靠性要求 平均故障间隔时间长 故障修复时间 平 均修复时间 短任何电子设备产生的故障 通常为两种 一偶发性故障 由于外界恶劣环境如电磁干扰 超高温 超低温 过电压 欠 电压 振动等引起的故障 这类故障 只要不引起系统部件的损坏 一旦环境 17 条件恢复正常 系统也随之恢复正常 但对 PLC 而言 受外界影响后 内部存 储的信息可能被破坏 永久性故障 由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障 如果能限制偶发性故障的发生条件 如果能使 PLC 在恶劣环境中不受影响 或能把影响的后果限制在最小范围 使 PLC 在恶劣条件消失后自动恢复正常 这样就能提高平均故障间隔时间 如果能在 PLC 上增加一些诊断措施和适当的 保护手段 在永久性故障出现时 能很快查出故障发生点 并将故障限制在局 部 就能降低 PLC 的平均修复时间 为此 各 PLC 的生产厂商在硬件和软件方 面采取了多种措施 使 PLC 除了本身具有较强的自诊断能力 能及时给出出错 信息 停止运行等待修复外 还使 PLC 具有了很强的抗干扰能力 硬件措施 主要模块均采用大规模或超大规模集成电路 大量开关动作由 无触点的电子存储器完成 I O 系统设计有完善的通道保护和信号调理电路 屏蔽 对电源变压器 CPU 编程器等主要部件 采用导电 导磁良好的材料 进行屏蔽 以防外界干扰 滤波 对供电系统及输入线路采用多种形式的滤 波 如 LC 或 型滤波网络 以消除或抑制高频干扰 也削弱了各种模块之间 的相互影响 电源调整与保护 对微处理器这个核心部件所需的 5V 电源 采用多级滤波 并用集成电压调整器进行调整 以适应交流电网的波动和过电 压 欠电压的影响 隔离 在微处理器与 I O 电路之间 采用光电隔离措施 有效地隔离 I O 接口与 CPU 之间电的联系 减少故障和误动作 各 I O 口之间 亦彼此隔离 采用模块式结构 这种结构有助于在故障情况下短时修复 一 旦查出某一模块出现故障 能迅速更换 使系统恢复正常工作 同时也有助于 加快查找故障原因 软件措施 有极强的自检及保护功能 故障检测 软件 定期地检测外界环境 如掉电 欠电压 锂电池电压过低及强干扰信号等 以 便及时进行处理 信息保护与恢复 当偶发性故障条件出现时 不破坏 PLC 内部的信息 一旦故障条件消失 就可恢复正常 继续原来的程序工作 所以 PLC 在检测到故障条件时 立即把现状态存入存储器 软件配合对存储器进行 封闭 禁止对存储器的任何操作 以防存储信息被冲掉 设置警戒时钟 WDT 看门狗 如果程序每循环执行时间超过了 WDT 规定的时间 预示了程 序进入死循环 立即报警 加强对程序的检查和校验 一旦程序有错 立即 报警 并停止执行 对程序及动态数据进行电池后备 停电后 利用后备电 池供电 有关状态及信息就不会丢失 PLC 的出厂试验项目中 有一项就是抗 干扰试验 它要求能承受幅值为 1000V 上升时间 1nS 脉冲宽度为 1 S 的干 扰脉冲 一般 平均故障间隔时间可达几十万 上千万小时 制成系统亦可达 4 5 万小时甚至更长时间 3 2 通用性强 控制程序可变 使用方便 PLC 品种齐全的各种硬件装置 可以组成能满足各种要求的控制系统 用 户不必自己再设计和制作硬件装置 用户在硬件确定以后 在生产工艺流程改 变或生产设备更新的情况下 不必改变 PLC 的硬设备 只需改编程序就可以满 足要求 因此 PLC 除应用于单机控制外 在工厂自动化中也被大量采用 18 3 3 功能强 适应面广 现代 PLC 不仅有逻辑运算 计时 计数 顺序控制等功能 还具有数字和 模拟量的输入输出 功率驱动 通信 人机对话 自检 记录显示等功能 既 可控制一台生产机械 一条生产线 又可控制一个生产过程 3 4 编程简单 容易掌握 目前 大多数 PLC 仍采用继电控制形式的 梯形图编程方式 既继承了传 统控制线路的清晰直观 又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及 编程水平 所以非常容易接受和掌握 梯形图语言的编程元件的符号和表达方 式与继电器控制电路原理图相当接近 通过阅读 PLC 的用户手册或短期培训 电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序 同时还提供了功 能图 语句表等编程语言 PLC 在执行梯形图程序时 用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行 PLC 内部增加了解释程序 与直接执行汇编语言编写的用户程序相比 执行梯形图 程序的时间要长一些 但对于大多数机电控制设备来说 是微不足道的 完全 可以满足控制要求 3 5 减少了控制系统的设计及施工的工作量 由于 PLC 采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器 时间继 电器 计数器等器件 控制柜的设计安装接线工作量大为减少 同时 PLC 的 用户程序可以在实验室模拟调试 更减少了现场的调试工作量 并且 由于 PLC 的低故障率及很强的监视功能 模块化等等 使维修也极为方便 3 6 体积小 重量轻 功耗低 维护方便 PLC 是将微电子技术应用于工业设备的产品 其结构紧凑 坚固 体积小 重量轻 功耗低 并且由于 PLC 的强抗干扰能力 易于装入设备内部 是实现 机电一体化的理想控制设备 以三菱公司的 F1 40M 型 PLC 为例 其外型尺寸仅 19 为 305 110 110mm 重量 2 3kg 功耗小于 25VA 而且具有很好的抗振 适 应环境温 湿度变化的能力 现在三菱公司又有 FX 系列 PLC 与其超小型品种 F1 系列相比 面积为 47 体积为 36 在系统的配置上既固定又灵活 输入输 出可达 24 128 点 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化产品 可以用 于各种规模的工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善 的数据运算能力 可用于各种数字控制领域 近年来 PLC 的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信 能力的增强及人机界面技术的发展 使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容