長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)實(shí)踐報(bào)告題目/實(shí)踐殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文I中文摘要本文介紹殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高，精度高等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的組合機(jī)床采用繼電器，精度低，可靠性不高，已不適合社會(huì)發(fā)展需要。隨著PLC控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以PLC為核心的組合機(jī)床控制系統(tǒng)已凸顯出其優(yōu)勢(shì)。本文首先介紹PLC和組合機(jī)床的歷史與發(fā)展，并著重論述了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式以及控制方式，接著對(duì)PLC的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并對(duì)PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和程序的表達(dá)方式做了概述，然后確定PLC型號(hào)、分配I/O地址和外部配線，接著根據(jù)相關(guān)內(nèi)容畫(huà)出順序功能圖并利用FXGPWINC軟件畫(huà)出PLC梯形圖。在文章的最后還介紹了PLC控制系統(tǒng)的安裝和維護(hù)以及對(duì)論文的進(jìn)一步總結(jié)。關(guān)鍵字PLC；三菱FX系列；組合機(jī)床；殼體類零件；攻絲IIABSTRACTTHISARTICLEINTRODUCEDTHATTHEPLCCONTROLSYSTEMDESIGNOFTHESHELLKINDPARTSTAPPINGCOMBINEDMACHINETOOL,THISSYSTEMHASAHIGHDEGREEOFAUTOMATIONANDPRECISION,ANDALSOBEWIDELYUSEDININDUSTRIALPRODUCTIONANDOTHERFIELDSTHETRADITIONALCOMBINEDMACHINETOOLUSESTHERELAYSGENERALLY,THEPRECISIONISLOW,THERELIABILITYISNOTHIGH,DIDNOTMEETTHESOCIALDEVELOPMENTNEEDALONGWITHTHEPLCCONTROLTECHNOLOGYSRAPIDLYEXPAND,ASTHECORECOMBINEDMACHINETOOLHASHIGHLIGHTEDITSSUPERIORITYTAKEPLCTHISPAPERFIRSTINTRODUCEDTHATPLCANDTHEHISTORYANDDEVELOPMENTOFTHECOMBINEDMACHINETOOLS,ANDEMPHATICALLYEXPOUNDSTHESTRUCTURE,MOVEMENTANDTHECONTROLMODEOFCOMBINEDMACHINETOOLS,THENTHECOMPOSITIONANDSTRUCTUREOFPLCISANALYZED,BESIDESTHESE,THEGENERALARRANGEMENTOFPLCCONTROLSYSTEMANDTHEPRESENTATIONOFPROGRAMAREALSOGIVENANOVERVIEW,THENWECONFIRMPLCSTYPE,DISTRIBUTEI/OADDRESSANDEXTERNALWIRINGACCORDINGTOTHERELATEDCONTENTWEDRAWSEQUENTIALFUNCTIONCHARTANDUSEFXGPWINCSOFTWARETODRAWPLCLADDERDIAGRAMATTHEENDOFTHEARTICLEWEALSOINTRODUCEDINSTALLATIONANDMAINTENANCEOFPLCCONTROLSYSTEMANDFURTHERSUMMARYFOTHEARTICLEKEYWORDSPLC；MITSUBISHIFXSERIES；COMBINEDMACHINETOOLS；SHELLKINDPARTS；TAPPINGIII目錄中文摘要ABSTRACT第一章概述111組合機(jī)床概述112組合機(jī)床的發(fā)展113組合機(jī)床裝配模型114組合機(jī)床及其體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀215本章小結(jié)2第二章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)321PLC簡(jiǎn)介322PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理423PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟5第三章PLC的編程731概述7IV32編程語(yǔ)言的形式733PLC控制的程序設(shè)計(jì)9第四章結(jié)論1541論文總結(jié)1542個(gè)人心得15參考文獻(xiàn)16致謝16殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1第一章概述11組合機(jī)床概述組合機(jī)床是以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。其中大量通用部件包括單軸工藝切削頭（攻螺紋頭）、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力箱、進(jìn)給滑臺(tái)等動(dòng)力部件，以及用以安裝動(dòng)力部件的支承部件如側(cè)底座、立柱、立柱底座等。12組合機(jī)床的發(fā)展在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等。13組合機(jī)床裝配模型殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2圖11組合機(jī)床的裝配模型14組合機(jī)床及其體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。15本章小結(jié)隨著可編程控制器在工控領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，PLC控制的組合機(jī)床漸漸取代了采用繼電器控制的組合機(jī)床。本文主要介紹了基于殼體類攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3第二章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21PLC簡(jiǎn)介PLC即可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，是工業(yè)控制的核心部分。與傳統(tǒng)繼電器控制比較PLC控制系統(tǒng)有以下優(yōu)勢(shì)1功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。3可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)44系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。5編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。6維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的確1/21/10。22PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5PLC硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成主要包括電源、中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊。PLC的工作原理可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序，對(duì)控制要求進(jìn)行處理判斷，并通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。但是，在時(shí)間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進(jìn)行的，其具體的運(yùn)行方式與繼電器接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都有著一定的不同。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。當(dāng)PLC開(kāi)始上電運(yùn)行時(shí)，首先清除I/O映像區(qū)的內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，確認(rèn)正常后開(kāi)始掃描。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開(kāi)始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，因此，PLC的工作方式是一種串行循環(huán)工作方式。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。23PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1確定方案如果被控制對(duì)象環(huán)境較差，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，且輸入/輸出量以開(kāi)光亮為主，則考慮用PLC控制系統(tǒng)。若控制簡(jiǎn)單，如電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)，就可考慮用繼電器控制系統(tǒng)。用PLC控制，首先要了解體統(tǒng)的工作過(guò)程以及所有功能要求，從而分析被控對(duì)象的控制過(guò)程，輸入/輸出量是開(kāi)光量還是模擬量，明確控制要求，繪制出控制系統(tǒng)的流程圖2選擇PLC機(jī)型一般來(lái)說(shuō)，PLC在可靠性上是沒(méi)有問(wèn)題的，機(jī)型的選擇主要是考慮在功能上滿足系統(tǒng)的要求。殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行估測(cè)有多少輸入量、電壓分別是多少、有多少輸出量、輸出功率有多大、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度有何要求、控制室與現(xiàn)場(chǎng)的距離有多遠(yuǎn)等。3選擇I/O設(shè)備，列出I/O地址分配表根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)需要，確定控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等輸入設(shè)備和接觸器、電磁閥、信號(hào)燈等輸出設(shè)備的型號(hào)和數(shù)量。根據(jù)PLC型號(hào)，列出輸入/輸出設(shè)備與PLC的I/O地址對(duì)照表，以便繪制接線圖及編程。分配I/O地址時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)1把所有按鈕、行程開(kāi)關(guān)等集中配置，按順序分配I/O地址；2每個(gè)I/O設(shè)備占用一個(gè)I/O地址；3同一類別的I/O設(shè)備點(diǎn)應(yīng)盡量安排在同一區(qū)；4彼此有關(guān)的輸出器件，如電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，其輸出地址應(yīng)連續(xù)分配4設(shè)計(jì)電器線路圖1繪制電動(dòng)機(jī)的主電路及PLC外部的其他控制電路圖。2繪制PLC的I/O接線圖。注意接在PLC輸入端的電器元件一律為常開(kāi)觸點(diǎn)，如停止按鈕等。3繪制PLC及I/O設(shè)備的供電系統(tǒng)圖。輸入電路一半由PLC內(nèi)部提供電源，輸出電路根據(jù)負(fù)載的額定電壓外接電源。5程序設(shè)計(jì)與調(diào)試程序設(shè)計(jì)可用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法或功能表設(shè)計(jì)法，或者是兩者的結(jié)合。6總裝調(diào)試接好硬件線路，把程序輸入PLC中，聯(lián)機(jī)調(diào)試殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7第三章PLC的編程31概述梯形圖和指令語(yǔ)言是PLC的主要編程軟件。可編程控制器的內(nèi)部編程等效元件是程序設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)概念。不同廠家、不同系列的PLC，其內(nèi)部軟繼電器（編程元件）的功能和編號(hào)也不同。FX2N列的PLC的等效編程元件包括輸入繼電器X、輸出繼電器Y、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、數(shù)據(jù)寄存器D、變址寄存器V/Z、指針、常數(shù)等。32編程語(yǔ)言的形式PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過(guò)PLC編程語(yǔ)言的編制設(shè)計(jì)的。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（IEC11313）。PLC的編程語(yǔ)言包括以下五種梯形圖語(yǔ)言（LD）、指令表語(yǔ)言（IL）、功能模塊圖語(yǔ)言（FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言（ST）。1、梯形圖語(yǔ)言（LD）梯形圖語(yǔ)言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語(yǔ)言。它是與繼電器線路類似的一種編程語(yǔ)言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。梯形圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。2、指令表語(yǔ)言（IL）指令表編程語(yǔ)言是與匯編語(yǔ)言類似的一種助記符編程語(yǔ)言，和匯編語(yǔ)言一殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無(wú)計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用PLC手持編程器對(duì)用戶程序進(jìn)行編制。同時(shí)，指令表編程語(yǔ)言與梯形圖編程語(yǔ)言圖一一對(duì)應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表。指令表表編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本一致。3、功能模塊圖語(yǔ)言（FBD）功能模塊圖語(yǔ)言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語(yǔ)言。采用功能模塊圖的形式來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。功能模塊圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。4、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）順序功能流程圖語(yǔ)言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語(yǔ)言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。圖5是一個(gè)簡(jiǎn)單的功能流程編程語(yǔ)言的示意圖。順序功能流程圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語(yǔ)言不能順序動(dòng)作的缺陷，同時(shí)也避免了用梯形圖語(yǔ)言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)95、結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言（ST）結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來(lái)描述程序的一種編程語(yǔ)言。它是類似于高級(jí)語(yǔ)言的一種編程語(yǔ)言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。主要用于其他編程語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言采用計(jì)算機(jī)的描述方式來(lái)描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言與BASIC語(yǔ)言、PASCAL語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語(yǔ)句的表達(dá)方法及語(yǔ)句的種類等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言的特點(diǎn)采用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)工程設(shè)計(jì)人員要求較高。直觀性和操作性較差。不同型號(hào)的PLC編程軟件對(duì)以上五種編程語(yǔ)言的支持種類是不同的，早期的PLC僅僅支持梯形圖編程語(yǔ)言和指令表編程語(yǔ)言。目前的PLC對(duì)梯形圖（LD）、指令表（STL）、功能模塊圖（FBD）編程語(yǔ)言都以支持。比如，SIMATICSTEP7MICROWINV32。在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員不但對(duì)PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC對(duì)編程語(yǔ)言支持的種類。33PLC控制的程序設(shè)計(jì)一PLC程序的設(shè)計(jì)方法1梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來(lái)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的PLC的梯形圖，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法師目前使用比較廣泛的一種設(shè)計(jì)方法，該方法的核心時(shí)候輸出線圈，這是因?yàn)镻LC的動(dòng)作就是從線圈輸出的（可以稱為面向輸出線圈的梯形圖設(shè)計(jì)方法）。2梯形圖的“翻譯”設(shè)計(jì)法PLC的梯形圖是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，如果用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)，根據(jù)繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖是一條捷徑。這是因?yàn)樵械睦^電器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用和考驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制系統(tǒng)，而繼電器電路圖又與梯形圖有很多相似之處，因此可以將繼電器電路圖“翻譯”成梯形圖，即用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器系統(tǒng)的功能，這種方法習(xí)慣上也稱為翻譯法。將繼電器控制系統(tǒng)電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟如下（1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)時(shí)心中有數(shù)。（2）確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，以及與它們對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫(huà)出PLC的外部接線圖。（3）確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的存儲(chǔ)器位（M）和定時(shí)器（T）的地址。這兩步建立了繼電器電路圖中的元件和梯形圖中的位地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（4）根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系畫(huà)出梯形圖。3梯形圖的時(shí)序設(shè)計(jì)法對(duì)于輸出的變化完全是按時(shí)間書(shū)序動(dòng)作的系統(tǒng)，可以用多個(gè)計(jì)時(shí)器的“接力賽”來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，此法稱之為時(shí)序設(shè)計(jì)法。它有規(guī)律可循，基本步驟為，1了解控制要求。2設(shè)置定時(shí)器。3根據(jù)時(shí)序圖設(shè)計(jì)輸出繼電器的表達(dá)式。4設(shè)計(jì)梯形圖。殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)114梯形圖的狀態(tài)編程法狀態(tài)編程法也叫功能表圖法，是程序編制的重要方法及工具。FX2N系列可編程控制器的步進(jìn)順控指令及大量的狀態(tài)軟元件就是為狀態(tài)編程法安排的。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC是狀態(tài)編程的重要工具，包含了狀態(tài)編程的全部要素。進(jìn)行狀態(tài)編程時(shí)，一般先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（STL）或指令表。（1）順序功能圖的組成順序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形,也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù),它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言,可以供進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流之用步順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段,這些階段稱為步,并用編程元件例如輔助繼電器M來(lái)代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的,在任何一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變,但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的“與”邏輯關(guān)系。與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步,初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動(dòng)命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示,每一個(gè)順序功能圖至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。用與相應(yīng)的步的符號(hào)相連的矩形框表示動(dòng)作或命令,并用框中的文字或符號(hào)來(lái)說(shuō)明它們。當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時(shí),叫做該步處于活動(dòng)狀態(tài),稱該步為“活動(dòng)步”。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí),相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí),相應(yīng)的非存儲(chǔ)型動(dòng)作被停止執(zhí)行。有向連線在順序功能圖中,隨著時(shí)間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn),將會(huì)發(fā)生步的活動(dòng)殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)12狀態(tài)的進(jìn)展,這種進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行。在畫(huà)順序功能圖時(shí),將代表各步的方框按它們成為活動(dòng)步的先后次序順序排列,并用有向連線將它們連接起來(lái)。步活動(dòng)狀態(tài)習(xí)慣的進(jìn)展方向是從上到下或從左至右,在這兩個(gè)方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向,應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。步間轉(zhuǎn)換用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示。轉(zhuǎn)換條件步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件,轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號(hào),也可能是PLC內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的,轉(zhuǎn)換條件還可以是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。轉(zhuǎn)換條件一般用X來(lái)表示，普通的梯形圖設(shè)計(jì)方法實(shí)際上是試圖用輸入信號(hào)X直接控制輸出信號(hào)Y,驅(qū)動(dòng)處理驅(qū)動(dòng)處理指每一步對(duì)應(yīng)的工作內(nèi)容，也用方框表示，它直接與相應(yīng)步的矩形框相連。有的步根據(jù)需要可以不驅(qū)動(dòng)任何負(fù)載，稱之為等待步。順序控制設(shè)計(jì)法是用輸入量X控制代表各步的編程元件如輔助繼電器M,再用它們控制輸出量Y。步是根據(jù)輸出量Y的狀態(tài)劃分的,M與Y之間具有很簡(jiǎn)單的“與”邏輯關(guān)系,輸出電路的設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)單。任何復(fù)雜系統(tǒng)代表步的輔助繼電器控制電路,其設(shè)計(jì)方法都是相同的,并且很容易掌握,所以順序控制設(shè)計(jì)法具有簡(jiǎn)單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn)。由于M是依次順序?yàn)镺N/OFF狀態(tài)的,實(shí)際上已經(jīng)基本上解決了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中的記憶、聯(lián)鎖等問(wèn)題。（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是狀態(tài)編程法的重要工具。狀態(tài)編程法的一般設(shè)計(jì)思想是將一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分解為若干個(gè)工作狀態(tài)，弄清各工作狀態(tài)的工作細(xì)節(jié)（狀態(tài)功能、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向），再依據(jù)總的控制要求，將這些工作狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，就構(gòu)成了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，簡(jiǎn)稱為SFC圖。SFC圖可以在北郵A7PHP/HGP等圖示圖像外圍設(shè)備和與其對(duì)應(yīng)編程軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)上編程。根據(jù)SFC圖進(jìn)而可以編繪出狀態(tài)梯形圖。主要步驟殼體類零件攻絲組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)13了解控制要求。建立SFC圖。1）整個(gè)過(guò)程按工序要求分解2）對(duì)每個(gè)工序分配狀態(tài)元件3）SFC轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（STL）、指令表程序二順序功能圖的繪制根據(jù)組合機(jī)床控制功能要求，可見(jiàn)該控制完全按步進(jìn)進(jìn)行，所以采用步進(jìn)指令編程最適合。根據(jù)組合機(jī)床控制功能要求列出的I/O分配表32繪制順序功能圖，其中涉及并行分支與會(huì)和，具體見(jiàn)圖41，如圖所示。注意狀態(tài)S20之后，有一個(gè)選擇序列的合并，還有一個(gè)并行序列的分支。在狀態(tài)S31之前，有一個(gè)并行序列的合并，還有一個(gè)選擇序列的分支。在并行序列中，兩個(gè)子序列中的第一個(gè)狀態(tài)S21和S26是同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)的，兩個(gè)子序列的最后一個(gè)狀態(tài)S25和S30不是同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)的。當(dāng)狀態(tài)S20是活動(dòng)狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)移條件T0為ON時(shí)，狀態(tài)S21和S26同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)，兩個(gè)序列開(kāi)始同時(shí)工作。在梯形圖中，用S20的STL觸點(diǎn)和T0的常開(kāi)觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路來(lái)控制SET指令對(duì)S21和S26同時(shí)置位，系統(tǒng)程序?qū)⑶凹?jí)狀態(tài)S20變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)。圖中并行序列合并處的轉(zhuǎn)移有兩個(gè)前級(jí)狀態(tài)S25和S30，根據(jù)轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則，當(dāng)它們均為活動(dòng)狀態(tài)并且轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將實(shí)現(xiàn)并行序列的合并。圖41組合機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖殼體類零件攻