第9章-可编程控制器模块的故障诊断与维修.ppt

1、第9章可编程控制器模块的故障诊断和修理、9.1概要9.2可编程控制器的结构和动作原理9.3nc机床可编程控制器的故障诊断和修理9.4可编程控制器故障诊断和修理例、9.1概要、9.1.1 PLC的基础知识1 PLC的概念国际电工委员会(IEC )于1987年2月公布了PLC标准草案第三稿， 本草案中PLC的定义是“PLC是数字运算操作的电子系统，主要为在工业环境中应用而修订。 采用可编程序列的存储器，其内存执行逻辑运算、序列控制、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，控制各种机械的生产过程。 PLC及其相关的外围设备，以易于与产业系统一体化、易于扩展其功能的原理进行了修

2、订”。 返回下一页，9.1概要，2 PLC的特征(1)可靠性高，适合工业现场环境的PLC有很强的抗干扰性，能够在苛刻的工业环境中可靠地工作，是因为采取了用PLC的硬件和软件提高可靠性的措施。 下一页，上一页，过关，9.1概要，硬件措施主要有屏蔽、过滤、电源调整和保护、联锁、模块结构、环境检查和诊断电路等。 软件措施主要有自诊断程序、故障检测、信息保护和恢复等。 下一页，上一页，浏览，9.1概要，(2)程序设计简单，PLC容易掌握的梯形程序设计，特别是对于从事继电器控制工作的技术人员和工人，不需要多学习复杂难懂的计算机语言的控制技术，在短时间内根据客户的需要，整体方案确定的情况下，能够同时进行P

3、LC硬件的购买、组装和用户应用程序的制作，施工周期短，效果快。 下一页、上一页、下一页、上一页、下一页、9.1概要、(3)控制程序可变，在生产过程变更或生产设备更新的情况下，只需变更用户程序即可满足要求，而无需变更PLC的硬件设备。 PLC除了单体控制外，在FMC、FMS、FA中也被广泛采用。 (4)与直接负载能力强的一般微机控制设备相比，PLC的输出模板驱动负载的能力强，一般可以直接驱动致动器的线圈，接通、断开供电电路。下一页、上一页、门、9.1概要、(5)接口简单、易于维护的PLC的输入输出接口经过修改，可以直接在现场连接强电，可以直接连接直流24V、48V、交流11V、220V等各种电压

4、电平的特别是，也有可带电插拔输入输出模块的PLC。 例如，发现运行中某个模块发生故障，即使不停电，也可以直接带电，拆下损坏的板，更换好的板，大幅缩短故障修复时间。下页、前页、门、9.1概要、(6)功能完善现代PLC具有数字和模拟输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、电力驱动、通信、人机对话、自测、记录和显示功能，控制设备(7)易于机电化。 PLC因为紧凑小型，容易组装到机械设备内部，实现机电一体化。 微机PLC容易安装在修正器中，实现了机电一体化。 (8)通信网络技术趋于标准化，有利于计算机网络控制的实现。下一页、上一页、门、9.1概要、3 PLC的分类(1)按构造形式将PLC分为整

5、体箱型和模块的组合式。 单片PLC是将各构成部件安装在少数印刷基板上，并与电源一起组装在一个壳体内而一体化的部件。 此类PLC结构简单，材料省，小型，通常为小型PLC或低速PLC。 其I/O分数固定不多，使用方便。 分数不足时，可以再增加一个只包含输入输出部分的扩展箱，增加分数。 与此相对应，包括CPU板在内的部分称为主机箱。主箱和扩展箱之间用信号线连接着。下一页、前一页、门、9.1概要、(2)按控制规模分类的控制规模主要是指控制开关量的进出点数和控制模拟量的模拟、模拟、或者两者都有的(闭路系统)路数，但主要是按开关量进行修正。 模拟量的通道数可换算为开关量的点，大致相当于816点。 根据这个

6、点数，PLC可以分为超小型机、小型机、中型机、大型机4种。 下一页，上一页，门，9.1概要，超小型机，其I/O点数在64以内，存储容量在2561000B之间。 I/O点数为64256、内存容量为13.6KB的小型机。 中型机的I/O点数为2562048，内存容量为3.613KB。 大型机的I/O点数在2048以上，内存容量在13KB以上。下一页、上一页、门、9.1概要、4 PLC的主要功能(1)顺序控制功能是指将继电器触点串联并联及其他各种逻辑连接替换为PLC的and、or、非指令，进行开关控制。 (2)运动控制功能是指通过高速计数模块和定位模块等进行单轴或多轴的控制。 (3)过程控制功能是指

7、在PLC的智能PID控制模块中实现温度、压力、速度、流量等流量残奥仪表的闭环控制。 下一页，上一页，门，9.1概要，(4)数据处理功能是指PLC进行数据传输、数据比较、数据移位、数字转换、草稿运算和逻辑运算、编译和解码等操作。 (5)通信网络功能是指通过PLC间的网络、PLC与上级计算机的链接等，实现远程I/O控制和数据交换，实现大规模系统的复杂控制。 (6)监测功能是指PLC监测系统各部分的运行状态和过程，将系统发生的异常情况记录为警报，并能够自动结束运行。 也可用于在线调整、修正控制程序中的定时器、计数器的设定值，或强制I/O状态。 所谓下一页、前一页、门、9.1概要、(7)步骤控制功能，

8、是指通过步骤命令实现多个加工工序的控制，在前一工序完成之前，不能代替由硬件构成的步骤控制器进行下一工序操作的控制。 (8)所谓计时控制功能，是指代替时间继电器和计数继电器，通过PLC提供的计时器计数器指令，实现对某种操作的计时和计数控制。 数模转换功能是指通过D/A、A/D模块进行模拟量和数字量的转换。下一页、上一页、门、9.1概要、9.1.2机床PLC和外部信息的交换1从机床到PLC机床侧的开关量信号，通过I/O单元接口输入到PLC，除极少数信号外， 大多数信号的含义和所占的PLC的地址，用I10.2定义PLC程序员能够自己定义的该开关信号，在软键功能诊断的PLC状态下，通过看IB10的第二

9、位的“0”或者“1”，该开关信号是否有效、下一页、前一页、门、9.1概要、从2 PLC到机床的PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口发送到机床侧，所有的开关量输出信号的含义和所占有的PLC的地址可以由PLC编程人员自己定义。 在SIEMENS 810系统中，机床一侧的某个电磁阀的动作由PLC模块的输出信号控制，该信号定义为Q1.4。 该信号经由I/O模块和I/O端子板输出至中间继电器的线圈，继电器的接点与电磁阀的线圈电连接，控制电磁阀的动作。 同样，Q1.4信号在PLC STATUS状态下，通过观察QB1的第4位的“0”或“1”，可知其输出信号是否有效。下一页、前一页、返回、9.1概要

10、、从3 CNC发送到PLC CNC的信息从CNC直接发送到PLC的寄存器，从所有CNC发送到PLC的信号的含义和地址(开关量地址或寄存器地址)由CNC制造商决定与SIEMENS 810系统一样，M03指令被解码，传送到FY27.3寄存器。下一页、上一页、返回、9.1概要、从4 PLC向CNC PLC的CNC发送信息也由开关量信号或寄存器完成，所有PLC向CNC发送的信号地址和意义由CNC制造商决定，PLC程序员只能使用，不能变更和删除例如，在SINUMERIK 810数控系统中的Q108.5是从PLC到CNC的发送使能信号。 图9-1是内置PLC的输入输出信息的示意图。下一页、上一页、门、9.

11、1概要、9.1.3机床PLC的功能1机床操作面板控制将机床操作面板上的控制信号直接发送到PLC，控制NC系统的运行。 机床操作面板上的各种控制开关的功能，可以参照具体的机床操作说明。 2机床外部开关输入信号控制将机床侧的开关信号发送至PLC，经过逻辑运算输出至控制对象。 这些控制开关有各种控制开关、行程开关、接近开关、压力开关、温度调节开关等。下页、前页、门、9.1概要、3输出信号控制PLC输出的信号经过强电盘中的继电器、接触器，通过机床侧的液压或空气电磁阀，控制工具库、机械手和旋转台等装置，并控制冷却泵马达、润滑泵马达和电磁闸、下页、前页、返回、9.1概要、4伺服控制主轴和伺服进给驱动装置的

12、使能信号控制为满足伺服驱动的条件，通过驱动装置驱动主轴马达、伺服进给马达和刀库马达等。 5报警处理控制PLC收集强控制柜、机床方和伺服驱动装置的故障信号，报警标志区域的相应报警标志位置，数控系统显示报警编号和报警文本，以方便故障诊断。下一页、上一页、上一页、下一页、9.1概述、6软盘驱动装置控制一些数控机床，用计算机软盘代替传统的光电读取器。 控制软盘驱动装置，实现数控系统和零件程序、机床残奥定仪、零偏移、刀具补偿等数据传输。 7变换控制一部分加工中心的主轴可进行立/卧变换，进行立/卧变换时，PLC (1)切换主轴控制接触器。 (2)根据PLC的内部功能，在线自动修正机床的数据位。 (3)切换

13、伺服系统进给模块，切换坐标轴控制用的各种开关、键等。 返回前页，9.2可编程控制器的结构和工作原理，9.2.1 PLC的结构1硬件结构PLC是中央处理单元(CPU )、存储器、输入输出单元(模块)、可编程控制器、扩展接口、外围i PLC的硬件设备是通用的，用户可以下一页，9.2可编程控制器的结构和操作原理，1 )中央处理单元(CPU )中央处理单元是PLC的主要部分，并且是系统的核心。 用输入模块(板)读取现场的外围设备的状态，按照用户程序进行处理，根据处理结果用输出模块控制现场设备。 2 )存储器PLC的存储器用于存储程序和数据，包括下一页、前一页、门、9.2可编程控制器的结构和工作原理，(

14、1)系统程序存储器系统程序存储器用于存储系统程序模块化应用功能子例程、用户程序(2)用户存储器用户存储器根据控制器的使用环境，根据生产过程而变动。 包括用户程序存储区域及作业数据存储区域。下页、前页、门、9.2可编程控制器的构成和工作原理、3 )输入输出单元(模块) (I/O模块) I/O模块是CPU和现场用户I/O设备之间的桥梁。 PLC的输入模块可以接收并收集从操作按钮、各种开关、数字代码盘开关等发送来的开闭量等外围设备的各种输入信号，或者转换为电位计、传感器等提供的模拟量)，CPUPLC的输出单元将CPU输出的控制信息转换为外围设备所需的控制信号，驱动控制对象(例如接触器、电磁阀、灯、调

15、整装置等)。下一页、上一页、门、9.2可编程控制器的构成和工作原理，4 )可编程控制器用于用户程序的制作、编辑、调试检查，其键盘调用和显示PLC内部的一些状态和系统残奥仪表实现了监视功能，一般由于PLC在通常动作时不需要手持编程器，所以手持编程器被设定为独立部件，一般只在程序的输入和检查时使用。 因此，1台手持编程器可以在多台PLC中使用。下一页、上一页、上一页、上一页、9.2可编程控制器的结构和工作原理、编程盒分为简易型和智能型两种，前者只能用机器编程，只能输入和编辑梯形的指令表程序。 但是，简易编程盒价格便宜，一般用于小型PLC编程、PLC控制系统的现场调整和检查。 智能型编程盒可同时进行

16、机械编程和脱机编程。可以在输入命令表程序的同时直接编制梯形图程序，使用方便直观，但价格高。下页、前页、门、9.2可编程控制器的构成和动作原理；5 )扩展接口用户的输入输出设备所需的I/O点数超过主机(基本单元)的I/O点数时，可以通过I/O扩展单元进行扩展。 I/O扩展接口用于扩展单元和基本单元之间的连接，I/O点数的构成更加灵活。下一页、上一页、返回、9.2可编程控制器的构成和工作原理，6 )外围I/O接口(通信接口)是指PLC主机与其他PC、上级计算机、外部设备及其他终端的连接接口。 7 )电源PLC的电源是指，将从外部输入的交流电力经过整流、过滤、稳定化等处理，转换为满足PLC的CPU、内存、输入输出接口等内部电子电路的动作需求的直流电源电路或电源块。 输入输出接口电路的电源相互独立，避免或减少电源之间的干扰。下一页、上一页、返回、9.2可编程控制器的构成和动作原理、2软件构成1 )系统软件系统软件也称为系统程序，由PLC制造厂生成，固化在ROM中与对应的硬件一起提供给用户。 系统软件管理、调整PLC各部分的工作，发挥PLC硬件的功能，是用户容易使用的通用程序。 一般的系统程序包括下一页、前一页、返回、9.2可编程控制器的构成和动作原理、(1)系统配置登录和初始化不同的控制对象、根据控制过程的不同PLC控制系统的配置也不同，因此系统程序在PLC的电源