数控技术14-15-第五章-数控机床用可编程控制器课件.ppt
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- 数控技术 14 15 第五 数控机床 可编程控制器 课件
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1、第五章 数控机床用可编程控制器可编程控制器PLCCNC控制器计算机硬件与数控系统软件输出设备打 印 机穿 孔 机电 传 机显示设备输入设备编程计算机操作面板电子手轮纸带阅读机程序电气控制单 元机床电器速度控制单 元位置检测进给电机主轴控制 单 元主轴电机第一节 概 述一、一、PLC的产生与发展的产生与发展 1、PLC(Programmable Logic Controller)是一类以微处理器为基础的通用型自动控是一类以微处理器为基础的通用型自动控制装置。制装置。它一般以顺序控制为主,回路调节为辅,它一般以顺序控制为主,回路调节为辅,能够完成逻辑、顺序、计时、计数和算术运算能够完成逻辑、顺序、
2、计时、计数和算术运算等功能。即能控制开关量,也能控制模拟量等功能。即能控制开关量,也能控制模拟量。2 2、PLCPLC的产生与发展的产生与发展 1)数控机床出现以前,采用以运行时间和状态为)数控机床出现以前,采用以运行时间和状态为顺序的顺序控制技术,采用传统的顺序的顺序控制技术,采用传统的继电器逻辑继电器逻辑控制电路控制电路(RLC Relay Logic Circuit););2)1969年,美国年,美国DEC公司研制出第一台公司研制出第一台可编程序可编程序控制器控制器,只用于解决生产设备在运行中开关量,只用于解决生产设备在运行中开关量信息的信息的逻辑控制逻辑控制;3)70年代,年代,PLC
3、用于用于工业生产控制工业生产控制,实现顺序控,实现顺序控制;制;4)80年代,成为高性能数控设备和生产制造系统年代,成为高性能数控设备和生产制造系统的控制设备。的控制设备。3 3、发展方向发展方向 1 1)低档低档PLCPLC向小型、简易、廉价方向发展向小型、简易、廉价方向发展 -使之广泛地取代继电器控制;使之广泛地取代继电器控制;2 2)中、高档中、高档PLCPLC向大型、高速、多功能方向发展向大型、高速、多功能方向发展 -使之能取代工业控制微机的部分功能,使之能取代工业控制微机的部分功能,对大规模的复杂系统进行综合性的自动控制。对大规模的复杂系统进行综合性的自动控制。二、特点和功能二、特点
4、和功能 1、RLC的缺点的缺点:1)功能有限功能有限:只能解决开关量的简单逻辑运算,只能解决开关量的简单逻辑运算,以及定时、计数等有限几种功能控制,难以实现复以及定时、计数等有限几种功能控制,难以实现复杂的逻辑运算、算术运算、数据处理杂的逻辑运算、算术运算、数据处理;2)触点有限触点有限:体积较大,每个器件工作触点有限。体积较大,每个器件工作触点有限。受控对象较多或控制动作顺序较复杂时,需要采用受控对象较多或控制动作顺序较复杂时,需要采用大量的器件大量的器件,功耗高,可靠性差等。功耗高,可靠性差等。3)改改变变控制功能控制功能时时,需要增减控制元器件和重新,需要增减控制元器件和重新布线,安装和
5、调整周期长,工作量大;布线,安装和调整周期长,工作量大;2 2、PLCPLC的特点的特点 1 1)可靠性高;)可靠性高;2 2)控制功能强;)控制功能强;3 3)编程简单:语言、梯形图、流程框图;)编程简单:语言、梯形图、流程框图;4 4)灵活性好;)灵活性好;5 5)直接驱动负载能力强;)直接驱动负载能力强;6 6)便于实现机电一体化;)便于实现机电一体化;7 7)易于实现网络控制。)易于实现网络控制。3 3、PLCPLC的功能的功能1 1)逻辑运算、定时、计数、算术运算、)逻辑运算、定时、计数、算术运算、PID(PID(比例(比例(P)、积分()、积分(I)和微分()和微分(D))运算、运
6、算、A/DA/D、D/AD/A转换等;转换等;2 2)逻辑控制、模拟量控制、通信联网、过)逻辑控制、模拟量控制、通信联网、过程监控等。程监控等。三、结构三、结构 硬件、软件硬件、软件1 1、硬件、硬件CPU电池电源用户RAM用户EPROM系统程序EOROM编程设备输入/输出电路功能开关和指示器1)中央处理单元)中央处理单元CPU a.接收并存储接收并存储用户程序和数据;用户程序和数据;b.查询查询各种信号状态或数据,并存入寄存器;各种信号状态或数据,并存入寄存器;c.诊断诊断电源及电源及PLC电路工作状态和编程的语法错电路工作状态和编程的语法错误;误;d.读取程序,经解释后,按指令控制信号,去
7、读取程序,经解释后,按指令控制信号,去启启闭有关的控制电路闭有关的控制电路;e.完成逻辑完成逻辑运算运算或算术运算等任务;或算术运算等任务;f.更新更新标志位的状态和输出状态寄存器的内容标志位的状态和输出状态寄存器的内容。PLC常用的常用的CPU:通用微处理器、单片机或通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。双极型位片式微处理器。2 2)存储器)存储器 用来存储数据或程序。它包括随机存取存储用来存储数据或程序。它包括随机存取存储器(器(RAMRAM)和只读存储器(和只读存储器(ROMROM)。)。系统程序存储器系统程序存储器-用以存储系统程序用以存储系统程序 用户程序存储器用户程序存储器-
8、用以存储用户程序用以存储用户程序 3 3)输入)输入/输出(输出(I/OI/O)模块:模块:是是CPU与现场与现场I/O设备或其他外部设备之设备或其他外部设备之间的连接部件间的连接部件 4 4)编程器)编程器 用作用户程序的编制、编辑、调试和监视;用作用户程序的编制、编辑、调试和监视;调用和显示调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数;的一些内部状态和系统参数;经过接口与经过接口与CPU联系,完成人机对话连接。联系,完成人机对话连接。5 5)电源:)电源:配有开关式稳压电源的电源模块,用来对配有开关式稳压电源的电源模块,用来对PLC的内部电路供电的内部电路供电。2 2、PLCPLC软件系统:软
9、件系统:系统程序、用户程序系统程序、用户程序 1 1)系统程序)系统程序 :监控程序监控程序-管理全机管理全机 编译程序编译程序-把程序语言翻译成机器语言把程序语言翻译成机器语言 诊断程序诊断程序-用来诊断机器故障用来诊断机器故障 2 2)用户程序)用户程序 用用PLCPLC的程序语言编制的应用程序,用以实的程序语言编制的应用程序,用以实现各种控制要求。现各种控制要求。小型小型PLCPLC的用户程序比较简单,不需要分段,的用户程序比较简单,不需要分段,是顺序编制的。是顺序编制的。大中型大中型PLCPLC的用户程序长而且复杂,为使用户的用户程序长而且复杂,为使用户程序编制简单清晰,可按功能结构或
10、使用目的,程序编制简单清晰,可按功能结构或使用目的,将用户程序划分成各个程序模块。将用户程序划分成各个程序模块。四、分类和常用名称四、分类和常用名称 1 1、分类:、分类:根据输入输出点数的多少或者程序存储器容根据输入输出点数的多少或者程序存储器容量(字数)的大小作为评价的标准,将量(字数)的大小作为评价的标准,将PLCPLC分为:分为:小型、中型和大型(或小规模、中规模和大规模小型、中型和大型(或小规模、中规模和大规模)评价指标评价指标PLC PLC 规模规模输入输入/输出点数输出点数(二者总点数)(二者总点数)程序存储容量程序存储容量(KBKB千字)千字)小型小型PLCPLC小于小于128
11、128点点1 1KBKB以下以下中型中型PLCPLC128128点至点至512512点点1 14 4KBKB大型大型PLCPLC512512点以上点以上4 4KBKB以上以上2 2、常见名称、常见名称 微机可编程控制器微机可编程控制器 MPCMPC (Microprocessor Programmable ControllerMicroprocessor Programmable Controller)可编程接口控制器可编程接口控制器 PICPIC (Programmable Interface ControllerProgrammable Interface Controller)可编程机器
12、控制器可编程机器控制器 PMC PMC (Programmable Machine ControllerProgrammable Machine Controller)可编程顺序控制器可编程顺序控制器 PSCPSC (Programmable Sequence ControllerProgrammable Sequence Controller)第二节第二节 数控机床数控机床用用PLCPLC 一、数控机床用一、数控机床用PLC PLC:1 1、分类:分类:1 1)“内装型内装型”PLCPLC(Built-in TypeBuilt-in Type):专为实现数控机床顺序控制而设计制造的专为实现数
13、控机床顺序控制而设计制造的。2 2)“独立型独立型”PLC PLC(Stand-alone TypeStand-alone Type):):输入输出信号接口技术规范、输入输出输入输出信号接口技术规范、输入输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求满足数控机床控制要求。2 2、内装型内装型 NC PLC输输入入、输输出出电电路路CRT/MDI面板面板机床操做面板机床操做面板强电、气、液强电、气、液动控制电路动控制电路刀库伺服单元刀库伺服单元主轴伺服单元主轴伺服单元进给伺服单元进给伺服单元位置位置检测检测机床电气柜机床电气柜CNC装
14、置装置1 1)结构:)结构:2 2)特点:)特点:(1 1)PLCPLC从属于从属于CNCCNC装置装置,实际上是实际上是CNCCNC装置带有装置带有的的PLCPLC功能,一般是作为一种基本的或可选择的功功能,一般是作为一种基本的或可选择的功能提供给用户。能提供给用户。(2 2)内装型)内装型PLCPLC的的性能指标性能指标是根据所从属的是根据所从属的CNCCNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。(3 3)采用内装型)采用内装型PLCPLC结构,结构,扩大了扩大了CNCCNC系统直接系统直接处理信息的能力,提高了其控制能力;处理信息的能力,提高
15、了其控制能力;(4 4)在系统的)在系统的具体结构具体结构上上:可与可与CNCCNC共用共用CPUCPU,也可以单独使用一个也可以单独使用一个CPUCPU;硬件电路可与硬件电路可与CNCCNC其他电路制作在同一块印刷其他电路制作在同一块印刷板上,也可以单独制成一块附加板板上,也可以单独制成一块附加板 使用使用CNCCNC系统本身的输入输出电路;系统本身的输入输出电路;所用电源由所用电源由CNCCNC装置提供,不需另备电源。装置提供,不需另备电源。(5 5)造价便宜,造价便宜,CNCCNC的性价比高的性价比高3 3、独立、独立型型PLC装置装置 CNC装置装置 NC PLC输输入入、输输出出电电
16、路路CRT/MDI面板面板机床操做面板机床操做面板位置位置检测检测 机床电气柜机床电气柜强电、气、液强电、气、液动控制电路动控制电路刀库伺服单元刀库伺服单元主轴伺服单元主轴伺服单元进给伺服单元进给伺服单元输输入入、输输出出电电路路输输入入、输输出出电电路路1 1)结构:)结构:内装型内装型内装型内装型 NC PLC输输入入、输输出出电电路路CRT/MDI面板面板机床操做面板机床操做面板强电、气、液强电、气、液动控制电路动控制电路刀库伺服单元刀库伺服单元主轴伺服单元主轴伺服单元进给伺服单元进给伺服单元位置位置检测检测机床电气柜机床电气柜CNC装置装置2 2)独立独立型型PLCPLC的的特点:特点
17、:CPU电池电池电源电源用户用户RAM用户用户EPROM系统程序系统程序EOROM编程编程设备设备输入输入/输出输出电路电路功能开关功能开关和指示器和指示器(1 1)具有基本的功能结构:具有基本的功能结构:(2 2)采用积木式模块化结构或笼式插板式结构采用积木式模块化结构或笼式插板式结构。各功能电路多做成独立的模块或印刷电路插板,各功能电路多做成独立的模块或印刷电路插板,安装方便,功能易于扩展和变更等优点。安装方便,功能易于扩展和变更等优点。通信模块通信模块、DA模块模块、计数模块计数模块、定位模块定位模块 (3)输入、输出点数可以通过输入、输出点数可以通过IO模块或插板模块或插板的增减灵活配
18、置的增减灵活配置。二、二、PLCPLC的工作过程的工作过程 基本工作过程基本工作过程:用户程序通用户程序通过编程器顺序输过编程器顺序输入到用户存储器,入到用户存储器,CPUCPU对用户程序对用户程序循环扫描并顺序循环扫描并顺序执行。执行。2、用户程序的循环扫描执行过程、用户程序的循环扫描执行过程 输入采样、程序执行、输出刷新输入采样、程序执行、输出刷新 输输 入入 端端 子子 输输 入入 映映 像像 寄寄 存存 器器 输输 出出 映映 像像 寄寄 存存 器器输输出出锁锁存存电电路路输输 出出端端子子输入采样阶段输入采样阶段重复工作重复工作程序执行阶段程序执行阶段输出刷新阶段输出刷新阶段1)输入
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