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PLC控制系統(tǒng)的等效電路圖

PLC控制系統(tǒng)的等效電路圖1-28是一個典型的機(jī)床繼電器控制電路，KT是時間繼電器KM1、KM2是兩個接觸器，分別控制電機(jī)M1、M2的運(yùn)轉(zhuǎn);SB1為停止按鈕，SB2為啟動按鈕?？刂七^程如下;按下啟動按鈕SB2，電機(jī)M1開始運(yùn)轉(zhuǎn)，10s后，電機(jī) M2開始運(yùn)轉(zhuǎn);按下停止按鈕SB1，電機(jī)M1、M2同時停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

??在控制線路中，當(dāng)按下SB2時，KM1、KT的線圈同時通電，KM1的一個常開觸點(diǎn)閉合并自鎖，M1開始運(yùn)轉(zhuǎn);KT線圈通電后開始計時，10s后KT的延時常開觸點(diǎn)閉合，KM2線圈通電，M2開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按下 SB1時，KM1、KT線圈同時斷電，KM2線圈也斷電，M1、M2隨之停轉(zhuǎn)。

??現(xiàn)若改用日本松下公司生產(chǎn)的FP系列微型PLC來實現(xiàn)上述的控制功能，圖1-29為改用PLC控制的等效電路圖。在PLC的面板上有一排輸入端子和一排輸出端子，輸入端子和輸出端子各有自己的公共接線端子M或L，輸入端子的編號為X1、X2、…，輸出端子的編號為Y1、Y2、…。停止按鈕SB1、啟動按鈕SB2、熱繼電器FR1與FR2的一端按到輸入端子上，另一端通過電源接到輸入公共端子COM上;接觸器KM1、KM2的線圈接到輸出端子上，輸出公共端子COM上接AC220V負(fù)載驅(qū)動電源。PLC控制的等效電路由三部分組成：

??①輸入部分∶接收操作指令(由啟動按鈕、停止按鈕、開關(guān)等提供)，或接收被控對象的各種狀態(tài)信息(由行程開關(guān)、接近開關(guān)、各種傳感器信號等提供)。PLC的每一個輸入點(diǎn)對應(yīng)一個內(nèi)部輸入繼電器，當(dāng)輸入點(diǎn)與輸入M端接通時，輸入繼電器線圈通電，它的常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開;當(dāng)輸入點(diǎn)與輸入M端斷開時，輸入繼電器線圈斷電，它的常開觸點(diǎn)斷開、常閉觸點(diǎn)接通。

??②控制部分∶這部分是用戶編制的控制程序，通常用梯形圖的形式表示。用戶控制程序放在PLC的用戶程序存儲器中。系統(tǒng)運(yùn)行時，PLC依次讀取用戶程序存儲器中的程序語句，對它們的內(nèi)容進(jìn)行解釋并加以執(zhí)行，有需要輸出的結(jié)果則送到PLC的輸出端子，以控制外部負(fù)載的工作。

??③輸出部分∶根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果直接驅(qū)動負(fù)載。PLC的每一個輸出點(diǎn)對應(yīng)一個內(nèi)部輸出繼電器，每個輸出繼電器僅有一個硬觸點(diǎn)與輸出點(diǎn)相對應(yīng)。當(dāng)程序執(zhí)行的結(jié)果使輸出繼電器線圈通電時，對應(yīng)的硬輸出觸點(diǎn)閉合，控制外部負(fù)載動作。

??其PLC控制過程為∶當(dāng)按下SB2時，輸入繼電器X2的線圈通電，X2的常開觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器Y1的線圈得電，Y1對應(yīng)的硬輸出觸點(diǎn)閉合，KM1得電，M1開始運(yùn)轉(zhuǎn);同時Y1的一個常開觸點(diǎn)閉合并自鎖;定時器T37的線圈通電開始計時，延時10s后KT的常開觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y2的線圈得電，Y2對應(yīng)的硬輸出觸點(diǎn)閉合，KM2得電，M2 開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按下 SB1時，輸入繼電器 X1的線圈通電，X1的常閉觸點(diǎn)斷開，Y1、T37的線圈均斷電，Y2的線圈也斷電，Y1、Y2對應(yīng)的兩個硬輸出觸點(diǎn)隨之?dāng)嚅_，KM1、KM2斷電，M1、M2停轉(zhuǎn)。

PLC硬件結(jié)構(gòu)分類

?基本單元加擴(kuò)展型PLC(見圖1-39)是一種由整體結(jié)構(gòu)、固定1/O點(diǎn)數(shù)的基本單元、可選擇擴(kuò)展I/O模塊構(gòu)成的小型PLC。PLC的處理器、存儲器、電源、固定數(shù)量的輸入/輸出接口、通信接口等安裝于基本單元上。通過基本單元的擴(kuò)展接口，可以連接擴(kuò)展I/O模塊與功能模塊，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)與控制功能的擴(kuò)展。

??與整體式固定I/O型PLC相比，基本單元加擴(kuò)展型PLC同樣具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安裝簡單的特點(diǎn);但它可以根據(jù)設(shè)備的I/O點(diǎn)數(shù)與控制要求，增加I/O點(diǎn)或功能模塊，因此，具有I/O點(diǎn)數(shù)可變與功能擴(kuò)展容易的優(yōu)點(diǎn)，可以靈活適應(yīng)控制要求的變化。

??基本單元加擴(kuò)展型PLC與模塊化結(jié)構(gòu)PLC的主要區(qū)別在于∶

??①基本單元加擴(kuò)展型PLC的基本單元本身具有集成、固定點(diǎn)數(shù)的I/O點(diǎn)，基本單元可以獨(dú)立使用。

??②基本單元、擴(kuò)展模塊自成單元，不需要安裝基板(或機(jī)架)，因此，在控制要求變化時，可以在原基礎(chǔ)上很方便地對PLC的配置進(jìn)行改變。

??③可以使用功能模塊，由于基本單元具有擴(kuò)展接口，因此可以連接其他功能模塊?；締卧訑U(kuò)展型PLC的*大I/O點(diǎn)數(shù)通?？梢赃_(dá)到256點(diǎn)以上;功能模塊的規(guī)格與品種也較多，有模擬量輸入/輸出、位置控制、溫度測量與調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)通信等。

??這類PLC在機(jī)電一體化產(chǎn)品中的實際用量*大，大部分生產(chǎn)廠家的小型PLC都采用了這種結(jié)構(gòu)形式。如日本MITSUBISH(三菱)的FX;N/FX∶Ne/FX∶N/FX∶N/FX00系列等(見圖1-38)。

??集成式PLC

??集成式PLC(也稱內(nèi)置式PLC)一般作為數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的功能補(bǔ)充，用于實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床或其他數(shù)控設(shè)備的輔助機(jī)能控制，如刀具自動交換控制、工作臺自動交換控制、冷卻的開/關(guān)控制、主軸的啟動/正反轉(zhuǎn)/停止控制、夾具的自動松/夾、自動上/下料控制等。

??集成式PLC是一種將PLC與CNC(數(shù)控裝置)集成于一體的專用PLC，通常無獨(dú)立的電源與CPU，一般不可以單獨(dú)使用。

??在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中，PLC與CNC共用同一CPU，如三菱的E60系列數(shù)控系統(tǒng)(見圖1-40)，F(xiàn)ANUCO系列數(shù)控系統(tǒng)，SIEMENS810系列、802系列數(shù)控系統(tǒng)等。

??當(dāng)PLC與CNC共用CPU時，PLC的輸入/輸出通常以I/O接口模塊的形式安裝在數(shù)控系統(tǒng)或者機(jī)床上，I/O模塊與CPU間通過總線連接，如三菱的FCU6-HRC341/351模塊(見圖1-39)、SIEMENS 802D的PP72/48模塊、FANUC-0iCI/O模塊均屬于這種情況。

??采用集成式結(jié)構(gòu)時，PLC接口模塊一般都為用途單一的開關(guān)量輸入/輸出模塊(有時有少量的模擬量接口)，單個模塊的I/O點(diǎn)數(shù)通常都較多，如PP72/48 I/O模塊為72點(diǎn)輸入/48點(diǎn)輸出，F(xiàn)CU6-HRC341/351為64點(diǎn)輸入/48點(diǎn)輸出，0iCI/O模塊為96點(diǎn)輸入/48 點(diǎn)輸出等。但接口模塊的規(guī)格較少，一般只有1～2種，且I/O的點(diǎn)數(shù)與輸入/輸出的要求固定不變。當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)不足時，需要增加I/O模塊進(jìn)行擴(kuò)展，PLC通常無特殊功能模塊可以供選擇。

??在功能強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)中，PLC也有使用單獨(dú)CPU的場合，此類PLC具有獨(dú)立的電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、整體結(jié)構(gòu)與通用型模塊式PLC相同，也可以作為獨(dú)立PLC使用(此類情況不常見);在部分CNC上，也有直接使用通用PLC的情況(如SIEMENS早期的SINUMERIK6、3、8系列CNC，SINUMERIK850、880系列CNC，以及當(dāng)前的SINUMERIK 810D/840D系列CNC均為直接使用PLC的產(chǎn)品)。

??使用單獨(dú)CPU的集成式PLC，一般通過特殊的接口模塊與總線實現(xiàn)CNC與PLC間的數(shù)據(jù)交換。PLC的其他組成部分均為模塊化結(jié)構(gòu)，與通用PLC一樣，單個I/O模塊的控制點(diǎn)數(shù)較少，但可以安裝的模塊數(shù)較多，且輸入/輸出要求可變，使用較靈活。

??集成式PLC的優(yōu)點(diǎn)是可以隨時通過CNC的操作面板進(jìn)行程序編輯、調(diào)試與狀態(tài)診斷，在部分系統(tǒng)中還可以進(jìn)行梯形圖的動態(tài)顯示。

??集成式PLC的使用方法與通用PLC基本相同，但在I/O信號與標(biāo)志寄存器(也稱內(nèi)部繼電器)方面，具有地址固定的CNC與PLC間的內(nèi)部傳送信號;在指令系統(tǒng)方面，具備部分適合于CNC機(jī)床控制的特殊功能指令，如刀具自動交換控制用的回轉(zhuǎn)器計數(shù)指令、回轉(zhuǎn)器捷徑選擇指令、“隨機(jī)換刀”控制指令等。

??由于集成式PLC一般都需要與PLC同時使用，編程時必須了解系統(tǒng)內(nèi)部PLC與CNC 之間的信號關(guān)系，才能正確使用。

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