文档介绍：实验四、可编程控制器(PLC)与调试
一、实验目的与要求
1、了解可编程控制器基本原理和结构,了解内置式PLC实现原理。
2、了解用C语言编写PLC程序的方法,掌握数控系统PLC调试方法。
二、实验仪器设备
1、HED-21S数控系统综合实验台一套
2、专用连接线一套
3、万用表一个
三、基础知识
1、可编程控制器的原理
可编程控制器(PLC,Programmable Logic Controller)是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种通用工业控制器。在PLC出现之前,机床的顺序控制是以机床当前运行状态为依据,使机床按预先规定好的动作依次地工作,这种控制方式的实现,是由传统的继电器逻辑电路(RLC,Relay Logic Circuit)完成的。这种电路是将继电器、接触器、开关、按钮等机电分立元件用导线连接而成的控制回路,由于它存在体积大、耗电多、寿命短、可靠性差、动作迟缓、柔性差、不易扩展等许多缺点,逐渐被PLC组成的顺序控制系统所代替。现在PLC已成为数控机床不可缺少的控制装置。
CNC和PLC协调配合共同完成数控机床的控制,C主要完成与数字运算和管理等有关的功能,如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等。PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作,没有轨迹上的具体要求;控制辅助装置完成机床相应的开关动作,如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作;它还接受机床操作面板的指令,一方面直接控制机床的动作,C用于加工过程的控制。
2、可编程控制器的类型
用于数控机床的PLC一般分为两类:C的生产厂家为实现数控机床的顺序控制,C和PLC综合起来设计,称为内装型(或集成型)PLC。C装置的一部分;另一类是以独立专业化的PLC生产厂家的产品来实现顺序控制系统,称为独立型(或外装型)PLC。
C内部实现,PLC与机床(MT,Machine Tool)C的输入/输出接口电路来实现。一般这种类型的PLC不能独立工作,C向PLC功能的扩展,两者是不能分离的。在硬件上,C共用一个CPU,也可以单独使用一个CPU。C功能和PLC功能在设计时就一同考虑,因而这种类型的系统在硬件和软件整体结构上合理、实用,性能价格比高,适用于类型变化不大的数控系统。C间没有多余的连线,C显示器显示,PLC的编程更为方便,而且故障诊断功能和系统的可靠性也有提高。
“世纪星”HNC-21TF车床数控装置采用内装型PLC,C共用一个CPU。
与CNC装置相对独立的独立型PLC,可采用不同厂家的产品,这使用户有选择的余地,选择自己熟悉的产品。而且功能易于扩展和变更,当用户在向FMS、CIMS发展时,不至于使原系统做很大的变动。C之间是通过输入输出接口连接的。
3、可编程控制器的编程语言
(1)梯形图
梯形逻辑图简称梯形图(Relay Ladder Logic-RLL),它是从继电器-接触器控制系统的电气原理图演化而来的,是一种图形语言,它沿用了继电器的触点、线圈串并联等术语和图形符号,也增加了一些简单的计算机符号,来完成时间上的顺序控制操作。继电器和触点图形符号就是编程语言的指令符号,如常开触点—| |—,线圈—( )—(或—○—)。数字0、1、2、…是对应元件地址编号。
图1所示为简单三相感应电动机的启动停止控制电路,其中SB1为常开触点,SB2为常闭触点,KM为继电器线圈,其工作原理为:当常开触点SB1闭合时,SB2常闭触点不动为闭合,因此继电器线圈KM通电,使得常开触点KM闭合;当常开触点SB1断开后,继电器线圈KM仍然继续保持通电,只有当SB2常闭触点断开,继电器线圈KM才断电,形成了一个继电器线圈通电自锁电路。
用梯形图的形式来描述三相感应电动机启动停止控制电路如图2所示,该图用OMRON的C20普及型可编程控制器的梯形图,其中0001和0002为输入继电器的编号,0500为输出继电器的编号。不同的厂家生产的PLC或同一厂家生产的PLC的型号不同,其继电器的编号也不同。使用时可查阅使用说明书。通过梯形图对三相电动机启停电路的编程,可以看到这种编程语言简单、形象、直观、容易掌握,是目前应用最广泛的编程语言之一。
SB1
SB2
KM
KM
图1三相感应电动机启动停止控制原理图
0001
0002
0500
0500
图2 三相感应电动机启动停止控制梯形图
用梯形图编程也有它一定的要求,下面简单介绍其编程原则:
1)梯形图按自上而下,从左到右排列。
2)继电器线圈只能引用一次,而作为它的常开常闭触点可引用多次。
3)输入输出继电器和内部继电器的驱动方式不同。
4)计时器、计数器使用前要赋值。
5)力求编程简单,结构简化。
6)不存在几条并列支路同时运行的情