机加工自动线PLC控制系统

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1、机加工自动线PLC控制系统第第9 9章章 机加工自动线机加工自动线PLCPLC控制系统控制系统9.1 9.1 项目概况项目概况 在机械行业，机械加工自动线已成为一种常见的自动化生在机械行业，机械加工自动线已成为一种常见的自动化生产形式。其控制系统的产形式。其控制系统的设计、调试、操作和故障分析与排除设计、调试、操作和故障分析与排除是是自动化工程技术人员的自动化工程技术人员的岗位职责岗位职责。 本系统旨在为学生进行机加工自动线电气控制系统的设计、本系统旨在为学生进行机加工自动线电气控制系统的设计、调试、操作和故障分析与排除提供一个实训环境。通过工程实调试、操作和故障分析与排除提供一个实训环境。通

2、过工程实训，使学生熟悉机加工自动线的操作步骤，掌握自动线训，使学生熟悉机加工自动线的操作步骤，掌握自动线PLCPLC控制控制系统的软硬件设计、布线工艺、调试和故障分析与排除的思路系统的软硬件设计、布线工艺、调试和故障分析与排除的思路和方法，增强和方法，增强PLCPLC的工程应用能力，为将来从事的工程应用能力，为将来从事PLCPLC应用方面的应用方面的技术工作打下基础。技术工作打下基础。机加工自动线PLC控制系统9.2 9.2 理论知识理论知识 由于机加工自动线控制系统的控制装置采用的是日本三菱由于机加工自动线控制系统的控制装置采用的是日本三菱公司生产的公司生产的FX2FX2系列系列PLCPLC

3、，因此，这里有必要简要地学习一下，因此，这里有必要简要地学习一下FX2FX2系列系列PLCPLC方面的有关知识。方面的有关知识。9.2.1 FX29.2.1 FX2系列系列PLCPLC的基本数据结构的基本数据结构9.2.1.1 9.2.1.1 位元件位元件 FX2FX2系列系列PLCPLC有有4 4种基本位元件供用户编程使用，并给它们分种基本位元件供用户编程使用，并给它们分别指定了专用的字母符号：别指定了专用的字母符号： 输入继电器输入继电器：X X； 输出继电器输出继电器：Y Y； 辅助继电器辅助继电器：M M； 状态继电器状态继电器：S S。 上述四种位元件都只有两种不同的状态，即上述四种

4、位元件都只有两种不同的状态，即ONON和和OFFOFF，可以，可以分别用二进制数分别用二进制数1 1和和0 0来表示这两种状态。来表示这两种状态。机加工自动线PLC控制系统9.2.1.2 9.2.1.2 字元件字元件 8 8个连续的位组成一个字节，个连续的位组成一个字节，2 2个连续的字节组成一个字，个连续的字节组成一个字，两个连续的字组成一个双字。一个字的最高位两个连续的字组成一个双字。一个字的最高位( (第第1515位位) )为符号为符号位，正数的符号位为位，正数的符号位为0 0，负数的符号位为，负数的符号位为1 1。有符号的字可以表。有符号的字可以表示的最大正整数为示的最大正整数为327

5、6732767。 在在FX2FX2系列系列PLCPLC中，纯粹的字元件只有只有一种，即数据中，纯粹的字元件只有只有一种，即数据寄存器，其专用的字母符号为寄存器，其专用的字母符号为D D。但前面提到的四种位元件中的。但前面提到的四种位元件中的每一种的每一种的1616个或个或3232个连续的位都可以组成一个字或一个双字。个连续的位都可以组成一个字或一个双字。9.2.1.3 9.2.1.3 位与字结合的元件位与字结合的元件 在在FX2FX2系列系列PLCPLC中，位与字结合的元件只有两种：定时器中，位与字结合的元件只有两种：定时器和计数器，它们的触点为位元件，而用来存放它们的设定值和和计数器，它们的

6、触点为位元件，而用来存放它们的设定值和当前值的数据寄存器为字元件。定时器和计数器的专用的字母当前值的数据寄存器为字元件。定时器和计数器的专用的字母符号分别为符号分别为T T和和C C。 机加工自动线PLC控制系统9.2.2 FX29.2.2 FX2系列系列PLCPLC的编成元件的编成元件 FX2FX2系列系列PLCPLC梯形图中的编程元件的名称由字母和数字组成，它梯形图中的编程元件的名称由字母和数字组成，它们分别表示元件的类型和元件号，例如们分别表示元件的类型和元件号，例如Y10Y10、M129M129。输入继电器。输入继电器和输出继电器的元件号用八进制数表示，八进制数只有和输出继电器的元件号

7、用八进制数表示，八进制数只有0 07 7这这8 8个数字符号，遵循个数字符号，遵循“逢逢8 8进进1”1”的运算规则。例如，八进制数的运算规则。例如，八进制数1717和和2020是两个相邻的整数。表是两个相邻的整数。表9-19-1给出了给出了FX2FX2系列系列PLCPLC的输入输出继的输入输出继电器元件号。电器元件号。机加工自动线PLC控制系统9.2.2.1 9.2.2.1 输入继电器输入继电器(X)(X) 输入继电器是输入继电器是PLCPLC接收外部输入的开关量信号的窗口。接收外部输入的开关量信号的窗口。PLCPLC通过光耦合器，将外部信号的状态读入并储存在输入映像寄存通过光耦合器，将外部

8、信号的状态读入并储存在输入映像寄存器中。在梯形图中，可以多次使用输入继电器的常开触点和常器中。在梯形图中，可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。闭触点。 图图9-19-1是一个是一个PLCPLC控制系统的示意图，控制系统的示意图，X0X0端子外接的输入电端子外接的输入电路接通时，它对应的输入映像寄存器为路接通时，它对应的输入映像寄存器为1 1状态，断开时为状态，断开时为0 0状态。状态。输入继电器的状态唯一地取决于外部输入信号的状态，不受用输入继电器的状态唯一地取决于外部输入信号的状态，不受用户程序的控制，因此在梯形图中绝对不能出现输入继电器的线户程序的控制，因此在梯形图中绝对不能出现输

9、入继电器的线圈。圈。机加工自动线PLC控制系统图图9-1 9-1 输入继电器与输出继电器输入继电器与输出继电器9.2.2.2 9.2.2.2 输出继电器（输出继电器（Y Y） 输出继电器是输出继电器是PLCPLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将器用来将PLCPLC的输出信号传送给输出模块，再由后者驱动外部的输出信号传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。如果图负载。如果图9-19-1梯形图中梯形图中Y4Y4的线圈的线圈“通电通电”, ,继电器型输出模继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使外部负载工作。输块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，

10、使外部负载工作。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但在梯形图出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但在梯形图中，每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。中，每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。机加工自动线PLC控制系统9.2.2.3 9.2.2.3 辅助继电器（辅助继电器（M M） 辅助继电器是用软件实现的，它们不能接收外部的输入信号，辅助继电器是用软件实现的，它们不能接收外部的输入信号，也不能直接驱动外部负载，是一种内部的状态标志，相当于继也不能直接驱动外部负载，是一种内部的状态标志，相当于继电器控制系统中的中间继电器。辅助继电器的编号范围如表电

11、器控制系统中的中间继电器。辅助继电器的编号范围如表9-29-2所示。所示。 9.2.2.3.1 9.2.2.3.1 通用辅助继电器通用辅助继电器 FX2FX2系列系列PLCPLC的通用辅助继电器没有断电保持功能。在的通用辅助继电器没有断电保持功能。在FX2FX2系系列列PLCPLC中，除了输入继电器和输出继电器的元件号采用八进制外，中，除了输入继电器和输出继电器的元件号采用八进制外，其他编程元件的元件号均采用十进制。其他编程元件的元件号均采用十进制。机加工自动线PLC控制系统 如果在如果在PLCPLC运行时电源突然中断，输出继电器和通用辅助继运行时电源突然中断，输出继电器和通用辅助继电器将全部

12、变为电器将全部变为OFFOFF。若电源再次接通，除了因外部输入信号而。若电源再次接通，除了因外部输入信号而变为变为ONON的以外，其余的仍将保持为的以外，其余的仍将保持为OFFOFF状态。状态。9.2.2.3.2 9.2.2.3.2 锁存辅助继电器锁存辅助继电器 在在PLCPLC外部电源断电后，外部电源断电后，PLCPLC内部的锂电池会自动地将外部内部的锂电池会自动地将外部电源断电前一瞬间锁存辅助继电器的状态保存下来。并一直持电源断电前一瞬间锁存辅助继电器的状态保存下来。并一直持续到外部电源重新通电后的第一个扫描周期结束时为止。由于续到外部电源重新通电后的第一个扫描周期结束时为止。由于这个原因

13、，我们可以把锁存辅助继电器看作是具有断电记忆功这个原因，我们可以把锁存辅助继电器看作是具有断电记忆功能的编程元件。为了使锁存辅助继电器在外部电源重新通电后能的编程元件。为了使锁存辅助继电器在外部电源重新通电后保持通电状态的时间更长一些，可采用图保持通电状态的时间更长一些，可采用图9-29-2所示的有记忆功能所示的有记忆功能的电路来实现。的电路来实现。 机加工自动线PLC控制系统 图图9-2 9-2 断电保持功能断电保持功能图图9-3 9-3 波形图波形图9.2.2.3.3 9.2.2.3.3 特殊辅助继电器特殊辅助继电器 特殊辅助继电器共特殊辅助继电器共256256点，可分为两类：点，可分为两

14、类： (1) (1) 触点利用型特殊辅助继电器触点利用型特殊辅助继电器 由由PLCPLC的系统程序来驱动它们的线圈，在用户程序中直接使用的系统程序来驱动它们的线圈，在用户程序中直接使用其触点，但是不能出现它们的线圈，常用的触点利用型特殊辅其触点，但是不能出现它们的线圈，常用的触点利用型特殊辅助继电器有：助继电器有： 机加工自动线PLC控制系统 M8000( M8000(运行监视运行监视) )：当：当PLCPLC执行用户程序时，执行用户程序时，M8000M8000为为ONON；停；停止执行时，止执行时，M8000M8000为为0FF(0FF(见图见图9-7)9-7)。 M8002(M8002(初

15、始化脉冲初始化脉冲) )：M8002M8002仅在仅在M8000M8000由由OFFOFF变为变为ONON状态时的状态时的一个扫描周期内为一个扫描周期内为ON(ON(见图见图9-3) 9-3) 。 M8011M8011M8014M8014分别是分别是10ms10ms、100ms100ms、1s1s和和1min1min时钟脉冲。时钟脉冲。 M8005(M8005(锂电池电压降低锂电池电压降低) )：电池电压下降至规定值时变为：电池电压下降至规定值时变为ONON，可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯，提醒工作人员更可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯，提醒工作人员更换锂电池。换锂电池。 (

16、2)(2)线圈驱动型特殊辅助继电器线圈驱动型特殊辅助继电器 由用户程序驱动其线圈，使由用户程序驱动其线圈，使PLCPLC执行特定的操作，用户并不执行特定的操作，用户并不使用它们的触点。例如：使用它们的触点。例如： M8030M8030的线圈的线圈“通电通电”后后,“,“电池电压降低电池电压降低”发光二极管熄灭；发光二极管熄灭； M8034M8034的线圈的线圈“通电通电”时，禁止所有的输出；但是程序仍然时，禁止所有的输出；但是程序仍然正常执行。正常执行。 机加工自动线PLC控制系统9.2.2.4 9.2.2.4 状态继电器状态继电器(S)(S) 状态继电器是用于编制顺序控制程序的一种编程元件状

17、态继电器是用于编制顺序控制程序的一种编程元件( (状态标状态标志志) )，它与，它与STLSTL指令指令( (步进梯形指令步进梯形指令) )一起使用。一起使用。 通用状态继电器没有断电保持功能，锁存状态继电器在断电时通用状态继电器没有断电保持功能，锁存状态继电器在断电时用带锂电池的用带锂电池的RAMRAM或或EEPROMEEPROM来保存其来保存其ON/OFFON/OFF状态。状态。9.2.2.5 9.2.2.5 定时器定时器(T)(T) PLC PLC中的定时器相当于继电器系统中的时间继电器。它有一个中的定时器相当于继电器系统中的时间继电器。它有一个设定值寄存器字，一个当前值寄存器字，和一个

18、用来储存其输出设定值寄存器字，一个当前值寄存器字，和一个用来储存其输出触点状态的映像寄存器位，这三个存储单元使用同一个元件号。触点状态的映像寄存器位，这三个存储单元使用同一个元件号。FX2FX2系列系列PLCPLC的定时器分为通用定时器和积算定时器。的定时器分为通用定时器和积算定时器。 常数常数K K可以作为定时器的设定值，也可以用数据寄存器可以作为定时器的设定值，也可以用数据寄存器(D)(D)的内的内容来设置定时器。容来设置定时器。机加工自动线PLC控制系统9.2.2.5.1 9.2.2.5.1 通用定时器通用定时器 各系列各系列PLCPLC的定时器个数和元件编号如表的定时器个数和元件编号如

19、表9-39-3所示。所示。100ms100ms定定时器的定时范围为时器的定时范围为0.10.1 3276.7s3276.7s，10ms10ms定时器的定时范围为定时器的定时范围为O.01O.01327.67s327.67s。通用定时器的工作原理如图。通用定时器的工作原理如图9-49-4所示。所示。 如果需要在定时器的线圈如果需要在定时器的线圈“通电通电”时就动作的瞬动触点，可时就动作的瞬动触点，可图图9-4 通用定时器通用定时器以在定时器线圈两端并联一个辅助以在定时器线圈两端并联一个辅助继电器的线圈，并使用它的触点。继电器的线圈，并使用它的触点。机加工自动线PLC控制系统 通用定时器没有保持功

20、能，在输入电路断开或停电时被复位。通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时被复位。FX2FX2系列的定时器只能提供其线圈系列的定时器只能提供其线圈“通电通电”后延迟动作的触点，后延迟动作的触点，如果需要在输入信号变为如果需要在输入信号变为OFFOFF之后的延迟动作，可以使用图之后的延迟动作，可以使用图9-59-5所示的电路。所示的电路。 图图9-5 9-5 在输入信号在输入信号OFFOFF后延时的电路后延时的电路 机加工自动线PLC控制系统9.2.2.5.2 9.2.2.5.2 积算定时器积算定时器 100ms100ms积算定时器积算定时器T250T250T255T255的定时范围为的定

21、时范围为0.10.13276.7s3276.7s。积。积算定时器的工作原理如图算定时器的工作原理如图9-69-6所示，所示，T250T250的当前值计数器对的当前值计数器对100ms100ms时钟脉冲进行累加计数。时钟脉冲进行累加计数。X1X1的常开触点断开或停电时停止的常开触点断开或停电时停止定时，当前值保持不变。设图定时，当前值保持不变。设图9-69-6中中D20D20的值为的值为56785678，X1X1的常开的常开触点再次接通或重新上电时继续定时，累计时间触点再次接通或重新上电时继续定时，累计时间(t1+t2)(t1+t2)为为图图9-6 9-6 积算定时器积算定时器 56785678

22、100ms=567.8s100ms=567.8s时，时，T250T250的触点动作。的触点动作。因为积算定时器的线因为积算定时器的线圈断电时不会复位，圈断电时不会复位，需 要 用 复 位 指 令 使需 要 用 复 位 指 令 使T250T250强制复位。强制复位。 机加工自动线PLC控制系统9.2.2.6 9.2.2.6 内部计数器内部计数器(C)(C) 内部计数器用来对内部计数器用来对PLCPLC的内部映象寄存器的内部映象寄存器(X(X、Y Y、M M、S)S)提供的提供的信号计数，计数脉冲为信号计数，计数脉冲为ONON或或OFFOFF的持续时间，应的持续时间，应大于大于PLCPLC的扫描周

23、的扫描周期，其响应速度通常小于数十赫兹期，其响应速度通常小于数十赫兹(Hz)(Hz)，如表，如表9-49-4所示。所示。机加工自动线PLC控制系统9.2.2.6.1 169.2.2.6.1 16位加计数器位加计数器 1616位加计数器的设定值为位加计数器的设定值为1 13276732767。图。图9-79-7给出了加计数器的给出了加计数器的工作过程。工作过程。 图图9-7 169-7 16位加计数器位加计数器 机加工自动线PLC控制系统9.2.2.6.2 329.2.2.6.2 32位双向计数器位双向计数器 3232位双向计数器位双向计数器C200C200C234C234的设定值为的设定值为-

24、2147483648-2147483648+2147483647+2147483647，其加，其加/ /减计数方式由特殊辅助继电器减计数方式由特殊辅助继电器M8200M8200M8234M8234设定，对应的特殊辅助继电器为设定，对应的特殊辅助继电器为ONON时，为减计数，反之为时，为减计数，反之为加计数。加计数。 图图9-89-8中复位输入中复位输入X13X13的常开触点接通时，的常开触点接通时，C200C200被复位，其常被复位，其常开触点断开，常闭触点接通，当前值被开触点断开，常闭触点接通，当前值被图图9-8 329-8 32位加位加/ /减计数器减计数器 置为置为0 0。9.2.2.7

25、 9.2.2.7 指针指针 指针指针(P/I)(P/I)包括分支、子程序用的指包括分支、子程序用的指针针(P)(P)和中断用的指针和中断用的指针(I)(I)。在梯形图中，。在梯形图中，指针放在左侧母线的左边。指针放在左侧母线的左边。 机加工自动线PLC控制系统 除上述编程元件外，除上述编程元件外，FX2FX2列列PLCPLC中还有高速继电器和数据寄存中还有高速继电器和数据寄存器，这些编程元件在机加工自动线控制系统工程实训中没有被器，这些编程元件在机加工自动线控制系统工程实训中没有被用上，因此，关于这些编程元件的功能和编号范围，就不叙述用上，因此，关于这些编程元件的功能和编号范围，就不叙述了。了

26、。9.2.3 FX29.2.3 FX2列列PLCPLC的基本逻辑指令的基本逻辑指令 FX2FX2列列PLCPLC共有共有2020基本逻辑指令，此外还有基本逻辑指令，此外还有2 2条步进顺控指令和条步进顺控指令和8585条应用指令。但在机加工自动线控制系统工程实训中，仅需条应用指令。但在机加工自动线控制系统工程实训中，仅需用到基本逻辑指令和少数几条应用指令，因此，这里仅叙述基用到基本逻辑指令和少数几条应用指令，因此，这里仅叙述基本逻辑指令和这少数几条应用指令的功能和用法。本逻辑指令和这少数几条应用指令的功能和用法。9.2.3.1 LD9.2.3.1 LD、LDILDI、OUTOUT指令指令 LD

27、LD：电路开始的常开触点对应的指令。：电路开始的常开触点对应的指令。 LDILDI：电路开始的常闭触点对应的指令。：电路开始的常闭触点对应的指令。 OUTOUT：驱动线圈的输出指令。：驱动线圈的输出指令。机加工自动线PLC控制系统 LD LD和和LDILDI指令可以用于指令可以用于X X、Y Y、M M、T T、C C和和S S。OUTOUT指令可以用于指令可以用于Y Y、M M、T T、C C和和S S。 LDLD与与LDILDI指令对应的触点一般与左侧母线相连，在使用指令对应的触点一般与左侧母线相连，在使用ANBANB、ORBORB指令时，用来定义与其他电路串并联的电路的起始触点。指令时，

28、用来定义与其他电路串并联的电路的起始触点。图图9-9 LD9-9 LD、LDILDI与与OUTOUT指令指令 OUT OUT指令不能用于输入继指令不能用于输入继电器的线圈，输出类指令应电器的线圈，输出类指令应放在梯形图的最右边。放在梯形图的最右边。 OUTOUT指令可以连续使用若指令可以连续使用若干次，相当于线圈的并联干次，相当于线圈的并联( (见图见图9-9)9-9)。机加工自动线PLC控制系统9.2.3.2 9.2.3.2 触点的串并联指令触点的串并联指令 ANDAND：把：把1 1个常开触点与左边的触点电路串联连接。个常开触点与左边的触点电路串联连接。 ANIANI：把：把1 1个常闭触

29、点与左边的触点电路串联连接。个常闭触点与左边的触点电路串联连接。 OROR：把：把1 1个常开触点与上面的触点电路并联连接。个常开触点与上面的触点电路并联连接。 ORIORI：把：把1 1个常闭触点与上面的触点电路并联连接。个常闭触点与上面的触点电路并联连接。 触点的串、并联指令可以用于触点的串、并联指令可以用于X X、Y Y、M M、T T、C C和和S S。图图9-10 AND9-10 AND与与ANIANI指令指令 在在1 1个回路中，串、并联个回路中，串、并联触点的个数是没有限制的。触点的个数是没有限制的。在图在图9-109-10中中, ,指令指令“OUT OUT M101”M101”

30、之后经之后经T1T1的触点去的触点去驱动驱动Y4Y4，称为连续输出。，称为连续输出。只要按正确的次序设计电只要按正确的次序设计电路，可重复使用连续输出。路，可重复使用连续输出。 机加工自动线PLC控制系统图图9-11 9-11 不推荐的电路不推荐的电路 图图9-109-10中中M101M101和和Y4Y4线圈所在的并联支路如果改为图线圈所在的并联支路如果改为图9-119-11中的中的电路，必须使用后面要讲到的电路，必须使用后面要讲到的MPS(MPS(进栈进栈) )和和MPP(MPP(出栈出栈) )指令。指令。 使用使用OROR和和ORIORI指令时，并联触点的左端应接到该指令所在电路指令时，并

31、联触点的左端应接到该指令所在电路块的起始点块的起始点(LD(LD点点) )上，右端与前一条指令对应的触点的右端相上，右端与前一条指令对应的触点的右端相连。如图连。如图9-129-12中的指令中的指令“ORI M102”ORI M102”、“OR M103”OR M103”、“ORI ORI M110”M110”对触点对触点M102M102、M103M103和和M110M110的并联连接情况都是如此。的并联连接情况都是如此。 机加工自动线PLC控制系统图图9-12 OR9-12 OR与与ORIORI指令指令9.2.3.3 9.2.3.3 微分输出指令微分输出指令 PLS(Rulse)PLS(Ru

32、lse)：上升沿微分输出指令。：上升沿微分输出指令。 PLFPLF：下降沿微分输出指令。：下降沿微分输出指令。 机加工自动线PLC控制系统PLSPLS和和PLFPLF指令只能用于输出继电器和辅助继电器指令只能用于输出继电器和辅助继电器( (不包括特殊辅不包括特殊辅助继电器助继电器) )。图。图9-139-13中的中的M0M0仅在仅在X0X0的常开触点由断开变为接通的常开触点由断开变为接通( (即即X0X0的上升沿的上升沿) )时的一个扫描周期内为时的一个扫描周期内为ONON，M1M1仅在仅在X0X0的常开触的常开触点由接通变为断开点由接通变为断开( (即即X0X0的下降沿的下降沿) )时的一个

33、扫描周期内为时的一个扫描周期内为ONON。图图9-13 9-13 微分输出指令微分输出指令 9.2.3.4 9.2.3.4 电路块串并联指令电路块串并联指令 ORB(Or Block)ORB(Or Block)：多触点电路块的并联连接指令。：多触点电路块的并联连接指令。 ANB(And Block)ANB(And Block)：多触点电路块的串联连接指令。：多触点电路块的串联连接指令。 机加工自动线PLC控制系统图图9-14 ORB9-14 ORB指令指令 ORB ORB指令指令( (见图见图9-14)9-14)将多触点电路块将多触点电路块( (一般是串联电路块一般是串联电路块) )与与上面的

34、触点电路块并联，它不带元件号，相当于电路块间右侧上面的触点电路块并联，它不带元件号，相当于电路块间右侧的一段垂直连线。要并联的电路块的起始触点使用的一段垂直连线。要并联的电路块的起始触点使用LDLD或或LDILDI指指令，完成了电路块的内部连接后，再用令，完成了电路块的内部连接后，再用ORBORB指令将它上面的触指令将它上面的触点电路块并联。点电路块并联。机加工自动线PLC控制系统图图9-15 ANB9-15 ANB指令指令 ANB ANB指令指令( (见图见图9-15)9-15)将多触点电路块将多触点电路块( (一般是并联电路块一般是并联电路块) )与与左边的电路块串联，它不带元件号。要串联

35、的电路块的起始触左边的电路块串联，它不带元件号。要串联的电路块的起始触点使用点使用LDLD或或LDILDI指令，完成了两个电路块的内部连接后，用指令，完成了两个电路块的内部连接后，用ANBANB指令将它左边的触点电路块串联。指令将它左边的触点电路块串联。 机加工自动线PLC控制系统9.2.3.5 9.2.3.5 栈存储器与多重输出指令栈存储器与多重输出指令 MPS(Push)MPS(Push)、MRD(Read)MRD(Read)和和MPP(Pop)MPP(Pop)指令分别是进栈、读栈指令分别是进栈、读栈和出栈指令，它们用于多重输出电路。和出栈指令，它们用于多重输出电路。图图9-16 9-16

36、 栈存储器与多重输出指令栈存储器与多重输出指令 机加工自动线PLC控制系统 FX2FX2系列有系列有1111个存储中间运算结果的堆栈存储器个存储中间运算结果的堆栈存储器( (见图见图9-9-16)16)，堆栈采用先进后出的数据存取方式。，堆栈采用先进后出的数据存取方式。MPSMPS指令用于储存电指令用于储存电路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈的支路时路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。使用一次可以调用该运算结果。使用一次MPSMPS指令，当时的逻辑运算结果指令，当时的逻辑运算结果压入堆栈的第一层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。压入堆栈的第一

37、层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。MRDMRD指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会上下移动。上下移动。 MPPMPP指令弹出指令弹出( (调用并去掉调用并去掉) )存储在堆栈最上层的电路中分支存储在堆栈最上层的电路中分支点对应的运算结果。将下一触点连接在该点，并从堆栈中去掉点对应的运算结果。将下一触点连接在该点，并从堆栈中去掉该点的运算结果。使用该点的运算结果。使用MPPMPP指令时，堆栈中各层的数据向上移动指令时，

38、堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从栈内消失。一层，最上层的数据在读出后从栈内消失。 机加工自动线PLC控制系统图图9-179-17给出了使用二层栈的例子。每一条给出了使用二层栈的例子。每一条MPSMPS指令必须有一条对指令必须有一条对应的应的MPPMPP指令，处理最后一条支路时必须使用指令，处理最后一条支路时必须使用MPPMPP指令，而不是指令，而不是MRDMRD指令。在一块独立电路中，用进栈指令同时保存在堆栈中的指令。在一块独立电路中，用进栈指令同时保存在堆栈中的运算结果不能超过运算结果不能超过1111个。个。图图9-17 9-17 使用二层堆栈的分支电路使用二层堆栈的分支

39、电路 机加工自动线PLC控制系统9.2.3.6 9.2.3.6 主控指令与主控复位指令主控指令与主控复位指令 MC(Master Control)MC(Master Control)：主控指令，或公共触点串联连接指令，：主控指令，或公共触点串联连接指令，用于表示主控区的开始。用于表示主控区的开始。MCMC指令只能用于输出继电器指令只能用于输出继电器Y Y和辅助和辅助继电器继电器M(M(不包括特殊辅助继电器不包括特殊辅助继电器) )。 MCR(Master Control Reset)MCR(Master Control Reset)：主控指令：主控指令MCMC的复位指令，用的复位指令，用来表示

40、主控区的结束。来表示主控区的结束。 使用主控指令的触点称为主控触点，它在梯形图中与一般的使用主控指令的触点称为主控触点，它在梯形图中与一般的触点垂直。主控触点是控制一组电路的总开关。触点垂直。主控触点是控制一组电路的总开关。 与主控触点相连的触点必须用与主控触点相连的触点必须用LDLD或或LDILDI指令。指令。机加工自动线PLC控制系统图图9-18 9-18 主控指令与主控复位指令主控指令与主控复位指令 图图9-189-18中中X0X0的常开触点接通时，执行从的常开触点接通时，执行从MCMC到到MCRMCR之间的指令；之间的指令；MCMC指令的输入电路断开时，不执行上述区间的指令，其中的积指

41、令的输入电路断开时，不执行上述区间的指令，其中的积算定时器、计数器、用复位算定时器、计数器、用复位/ /置位指令驱动的元件保持其当时置位指令驱动的元件保持其当时的状态；其余的元件被复位，非积算定时器和用的状态；其余的元件被复位，非积算定时器和用OUTOUT指令驱动指令驱动的元件变为的元件变为OFFOFF。 机加工自动线PLC控制系统 在在MCMC指令区内使用指令区内使用MCMC指令称为嵌套指令称为嵌套( (见图见图9-9-19)19)。MCMC和和MCRMCR指令中包指令中包含嵌套的层数含嵌套的层数NONON7N7，N0N0为最高层，最低层为为最高层，最低层为N7N7。在没有嵌套结构时，。在没

42、有嵌套结构时，通常用通常用N0N0编程，编程，N0N0的使的使用次数没有限制。用次数没有限制。 图图9-19 9-19 多重嵌套主控指令多重嵌套主控指令机加工自动线PLC控制系统9.2.3.7 9.2.3.7 置位复位指令置位复位指令 SETSET：置位指令，使操作保持：置位指令，使操作保持ONON的指令。的指令。 RSTRST：复位指令，使操作保持：复位指令，使操作保持OFFOFF的指令。的指令。 SETSET、指令用于、指令用于Y Y、M M和和S S，RSTRST指令可以用于复位指令可以用于复位Y Y、M M、S S、T T、C C，或将字元件，或将字元件D D、V V和和Z Z清零。清

43、零。 如果图如果图9-209-20中中X0X0的常开触点接通，的常开触点接通，Y0Y0变为变为ONON并保持该状态，并保持该状态，即使即使X0X0的常开触点断开，它也仍然保持的常开触点断开，它也仍然保持ONON状态。当状态。当X1X1的常开触的常开触点闭合，点闭合，Y0Y0变为变为OFFOFF并保持该状态，即使并保持该状态，即使X1X1的常开触点断开，它的常开触点断开，它也仍然保持也仍然保持OFFOFF状态状态( (见图见图9-209-20中的波形图中的波形图) )。 图图9-20 9-20 置位置位/ /复位指令复位指令 机加工自动线PLC控制系统图图9-21 9-21 定时器与计数器的复位

44、定时器与计数器的复位 图图9-219-21中中X0X0的常开触点接通时，积算定时器的常开触点接通时，积算定时器T246T246复位，复位，X3X3的的常开触点接通时，计数器常开触点接通时，计数器C200C200复位，它们的当前值被清复位，它们的当前值被清0 0，常，常开触点断开，常闭触点闭合。开触点断开，常闭触点闭合。 机加工自动线PLC控制系统9.2.3.8 9.2.3.8 空操作与程序结束指令空操作与程序结束指令 NOP(Non processing)NOP(Non processing)为空操作指令，使该步序作空操作。为空操作指令，使该步序作空操作。执行完清除用户存储器的操作后，用户存储

45、器的内容全部变为执行完清除用户存储器的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。空操作指令。 END(End)END(End)为结束指令，将强制结束当前的扫描执行过程。为结束指令，将强制结束当前的扫描执行过程。若不写若不写ENDEND指令，将从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；指令，将从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；将将ENDEND指令放在程序结束处，只执行第一步至指令放在程序结束处，只执行第一步至ENDEND这一步之间的这一步之间的程序，使用程序，使用ENDEND指令可以缩短扫描周期。指令可以缩短扫描周期。 机加工自动线PLC控制系统X10Y11CJP8P8X0X12T0K10

46、X13C1K20RSTCJX11X14Y11图6-3 CJ指令的使用.图图9-22 CJ9-22 CJ指令指令9.2.3.9 9.2.3.9 条件跳转指令条件跳转指令 指针指针P(Point)P(Point)用于分支和跳步程序。在梯用于分支和跳步程序。在梯形图中，指针放在左侧母线的左边。形图中，指针放在左侧母线的左边。FX2FX2有有6464点指针点指针(P0(P0P63)P63)。 条件跳转指令条件跳转指令CJ(Conditional JumpCJ(Conditional Jump，FNC FNC 00)00)用于跳过顺序程序中的某一部分，以控用于跳过顺序程序中的某一部分，以控制程序的流程。

47、当图制程序的流程。当图9-229-22中的中的X0X0为为ONON时，程时，程序跳到指针序跳到指针P8P8处，如果处，如果X0X0为为OFFOFF，不执行跳，不执行跳转，程序按原顺序执行。跳转时，不执行被转，程序按原顺序执行。跳转时，不执行被跳过的那部分指令。用编程器输入程序时，跳过的那部分指令。用编程器输入程序时，图图9-229-22中的指针中的指针P8P8应放在指令应放在指令“LD X14”LD X14”之之前。多条跳转指令可以使用相同的指针，使前。多条跳转指令可以使用相同的指针，使用跳转指令可以缩短扫描周期。用跳转指令可以缩短扫描周期。 机加工自动线PLC控制系统 一个指针只能出现一次。

48、如果用一个指针只能出现一次。如果用M8000M8000的常开触点驱动的常开触点驱动CJCJ指令，指令，相当于无条件跳转指令。相当于无条件跳转指令。 P63P63是是ENDEND所在的步序，在程序中不需要设置所在的步序，在程序中不需要设置P63P63。 如果从主令控制区的外部跳入其内部，不管它的主控触点是如果从主令控制区的外部跳入其内部，不管它的主控触点是否接通，都把它当成接通来执行主令控制区内的程序。如果跳否接通，都把它当成接通来执行主令控制区内的程序。如果跳步指令和标号都在同一主令控制区内，则主控触点没有接通时步指令和标号都在同一主令控制区内，则主控触点没有接通时不执行跳步。不执行跳步。 机

49、加工自动线PLC控制系统CALLPP11X0CALLP12X1FENDSRETSRETP11P12主子程序程序程序子21图6-4 子程序的嵌套调用图图9-23 9-23 子程序的嵌套调用子程序的嵌套调用 子程序调用指令子程序调用指令CALL(Sub CALL(Sub Routine CallRoutine Call，FNC 01)FNC 01)的操作数为的操作数为P0P0P62P62，子程序返回指令，子程序返回指令SRET(SubSRET(Sub。Routine RetmllRoutine Retmll，FNC 02)FNC 02)无操作数。无操作数。 在图在图9-239-23中的中的XOXO

50、的上升沿调用的上升沿调用子程序子程序1 1，程序将跳到指针，程序将跳到指针P11P11处。处。 子程序应放在子程序应放在FEND(FEND(主程序结束主程序结束) )指令之后，同一指针只能出现一次，指令之后，同一指针只能出现一次，CJCJ指令中用过的指针不能再用，不指令中用过的指针不能再用，不同位置的同位置的CALLCALL指令可以调用同一指指令可以调用同一指针的子程序。针的子程序。 9.2.3.10 9.2.3.10 子程序调用与子程序返回指子程序调用与子程序返回指令令机加工自动线PLC控制系统 在子程序中调用子程序称为嵌套调用，最多可以嵌套在子程序中调用子程序称为嵌套调用，最多可以嵌套5

51、5级。级。在执行图在执行图9-239-23中的子程序中的子程序1 1时，如果时，如果X1X1为为ONON，CALL P12CALL P12指令被指令被执行，程序跳到执行，程序跳到P12P12处，嵌套执行子程序处，嵌套执行子程序2 2。执行第二条。执行第二条SRETSRET指令后，返回子程序指令后，返回子程序1 1中中CALL P12CALL P12指令的下一条指令，执行第指令的下一条指令，执行第一条一条SRETSRET指令后返回主程序中指令后返回主程序中CALLP P11CALLP P11指令的下一条指令。指令的下一条指令。 因为子程序是间歇使用的，在子程序中使用的定时器应在因为子程序是间歇使

52、用的，在子程序中使用的定时器应在T192T192T199T199和和T246T246T249T249之间选择。之间选择。 机加工自动线PLC控制系统图图9-24 9-24 双线圈输出双线圈输出9.2.4 9.2.4 编程注意事项编程注意事项9.2.4.1 9.2.4.1 双线圈输出双线圈输出 如果在同一个程序中，同一元件的线圈使用了两次或多次，如果在同一个程序中，同一元件的线圈使用了两次或多次，称为双线圈输出。对于输出继电器来说，在扫描周期结束时，称为双线圈输出。对于输出继电器来说，在扫描周期结束时，真正输出的是最后一个真正输出的是最后一个Y0Y0的线圈的状态的线圈的状态( (见图见图9-24

53、a)9-24a)。 为了消除图为了消除图9-24a)9-24a)中的双线圈输出现象，可以将图中的双线圈输出现象，可以将图9-24a)9-24a)改改为图为图9-24b)9-24b)。 机加工自动线PLC控制系统9.2.4.2 9.2.4.2 程序的优化程序的优化设计设计 在设计并联电路时在设计并联电路时，应将单个触点的支，应将单个触点的支路放在下面；设计串路放在下面；设计串联电路时，应将单个联电路时，应将单个触点放在右边，否则触点放在右边，否则将多使用一条指令将多使用一条指令( (见图见图9-25)9-25)。 建议在有线圈的建议在有线圈的并联电路中将单个线并联电路中将单个线图图9-25 9-

54、25 梯形图的优化设计梯形图的优化设计a) 不好的梯形图不好的梯形图b) b) 好的梯形图好的梯形图圈放在上面，将图圈放在上面，将图9-25a)9-25a)的电路改为图的电路改为图9-25b)9-25b)的电路，可以避的电路，可以避免使用入栈指令免使用入栈指令MPSMPS和出栈指令和出栈指令MPPMPP。 机加工自动线PLC控制系统9.2.4.3 9.2.4.3 编程元件的位置编程元件的位置 输出类元件输出类元件( (例如例如OUTOUT、MCMC、SETSET、RSTRST、PLSPLS、PLFPLF和大多数应和大多数应用指令用指令) )应放在梯形图的最右边，它们不能直接与左侧母线相连。应放

55、在梯形图的最右边，它们不能直接与左侧母线相连。有的指令有的指令( (例如例如ENDEND和和MCRMCR指令指令) )不能用触点驱动，必须直接与左不能用触点驱动，必须直接与左侧母线或临时母线相连。侧母线或临时母线相连。 9.3 9.3 装置原理装置原理 本系统由计算机仿真子系统、接口子系统、本系统由计算机仿真子系统、接口子系统、PLCPLC控制系统、控制系统、操作台及模拟显示屏几部分构成。为了叙述方便，今后就称操作台及模拟显示屏几部分构成。为了叙述方便，今后就称PLCPLC控制系统为控制系统为PLCPLC控制系统。由于控制系统。由于PLCPLC控制是自动化专业学生控制是自动化专业学生训练的重点

56、。因此，训练的重点。因此，PLCPLC控制系统、操作台、模拟显示屏与生控制系统、操作台、模拟显示屏与生产实际基本一致，自动线的机械和液压部分则由计算机仿真，产实际基本一致，自动线的机械和液压部分则由计算机仿真，保证学生能达到工程实训的目的。保证学生能达到工程实训的目的。 机加工自动线PLC控制系统9.3.19.3.1自动线的用途自动线的用途 机加工自动线可对工件进行铣端面、钻孔、检查、扩孔、镗机加工自动线可对工件进行铣端面、钻孔、检查、扩孔、镗孔、攻丝、转位、钻深孔等工序进行加工。控制系统对机加工自孔、攻丝、转位、钻深孔等工序进行加工。控制系统对机加工自动线各动力头具有动线各动力头具有“在线在

57、线/ /离线离线”选择功能，并具有全线单周选择功能，并具有全线单周/ /连连续循环、单机手动续循环、单机手动/ /半自动和全线自动回原点五种工作方式，用半自动和全线自动回原点五种工作方式，用户可根据需要选择其中工作方式运行机加工自动线。户可根据需要选择其中工作方式运行机加工自动线。9.3.2 9.3.2 自动线的组成自动线的组成 机加工自动线的机械部分主要由铣端面、钻孔、检查、扩孔、机加工自动线的机械部分主要由铣端面、钻孔、检查、扩孔、镗孔、攻丝、转位、钻深孔和上、下料等十个工位和输送带、定镗孔、攻丝、转位、钻深孔和上、下料等十个工位和输送带、定位机构、夹紧机构组成，单面加工，随行夹具传送工件

58、，其平面位机构、夹紧机构组成，单面加工，随行夹具传送工件，其平面布置图如图布置图如图9-269-26所示。所示。 机加工自动线PLC控制系统上料C1C1C2C2C3C3C4C4C5C5C6C6C7C8C8下料铣端面钻孔检查扩孔镗孔攻丝转位钻深孔图图9-26 9-26 机加工自动线平面布置示意图机加工自动线平面布置示意图 各工位动力头主轴的旋转运动由电动机拖动，而输送带步进各工位动力头主轴的旋转运动由电动机拖动，而输送带步进装置、定位机构、夹紧机构、各工位动力头滑台、检查机构、装置、定位机构、夹紧机构、各工位动力头滑台、检查机构、转位机构等的运动则由液压系统拖动。液压系统的液压泵由一转位机构等的

59、运动则由液压系统拖动。液压系统的液压泵由一台电动机拖动。此外，机加工自动线还配有一台冷却泵，用来台电动机拖动。此外，机加工自动线还配有一台冷却泵，用来在加工时对各动力头的刀具和工件的加工面进行冷却。冷却泵在加工时对各动力头的刀具和工件的加工面进行冷却。冷却泵由一台电动机拖动。由一台电动机拖动。 机加工自动线PLC控制系统 自动线各电动机的主电路、液压泵电机和冷却泵电机的控制自动线各电动机的主电路、液压泵电机和冷却泵电机的控制电路和电路和PLCPLC负载的电源控制电路如图负载的电源控制电路如图9-279-27所示，自动线的液压所示，自动线的液压系统图如图系统图如图9-289-28所示，自动线控制

60、系统的所示，自动线控制系统的PLC I/OPLC I/O接线图分别接线图分别如如图如如图9-299-29和图和图9-309-30所示。所示。9.3.3 9.3.3 自动线各单机的工作循环图自动线各单机的工作循环图 自动线各工位的工作循环如表自动线各工位的工作循环如表9-59-5所示。表中的行程开关均所示。表中的行程开关均按有规律的序号编写。按有规律的序号编写。 机加工自动线PLC控制系统L1L2L3NQF1123KM1456FR1789M13KM210FR211 1213 14 151617 182425 26 2728 29 3031 32 3334 35 3640 41 4237 38 3

61、94344 4546 47 4852 53 5449 50 51 M63 M83 KM3FR3FR4FR5FR6KM7FR7KM8FR8KM9SB02SB01KM1FR1KM1SB03SB04KM2KM2FR2FU1TCSAFU2QF2HLDEL55 56 5758596070716169液压泵电机冷却泵电机铣端面动力头主轴电机钻孔动力头主轴电机扩孔动力头主轴电机攻丝动力头主轴电机深钻孔动力头主轴电机镗孔动力头主轴电机QSSB05SB06KMKM646524VDC24VDC75767774直流稳压电源N62637736667去图B.3中的PLC电源端KM687278KMKMKM4KM6KM5去

62、图B.3中的PLC负载电路去图B.3中的PLC负载电路380220VACPAPV(GD)TA19 20 2122 2340V36VM43 M53 M23 M33 M73 图图9-27 9-27 机加工自动线电动机和机加工自动线电动机和PLCPLC负载电源的电器控制线路的原理图负载电源的电器控制线路的原理图机加工自动线PLC控制系统位定拔销松开夹紧抬起放下向前向前向前向前向前后退后退后退后退后退后退向前输 送带液压传动部分向前向后铣钻扩镗攻深铣钻扩 镗攻深定位机构液压传动部分夹紧机构液压传动部分转位机构右转左转钻深孔动力头液压传动部分及其检测机构检查机构液压传动部分液压传动部分液压传动部分液压传

63、动部分液压传动部分液压传动部分铣削动力头镗孔动力头钻孔动力头扩孔动力头攻丝动力头12345M1PM6789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172向前后退 YVKP KP1 KP2KP3KP4 YV1YV2SQ4SQ3YV3YV4SQ5SQ6YV5YV6YV74YV72SQ71SQ72SQ73SQ74YV81YV82YV83SQ81SQ82SQ83b)c)d)e)SQ81SQ82SQ8

64、3SQ81SQ82SQ83SQ81SQ82SQ83SQ81SQ82SQ83SQ41SQ42SQ43YV41YV42SQ11 SQ12 SQ13YV11YV12YV13YV21YV22YV23SQ21 SQ22 SQ23YV31YV32YV33SQ31 SQ32 SQ33SQ51 SQ52 SQ53YV51YV52YV53YV61YV62SQ61 SQ62图9-28 机加工自动线液压传动系统原理图SQ1 SQ2YV71YV73a).机加工自动线PLC控制系统1201211221231241251261271101111121131141151161171001011021031041051061

65、07COMNLSQ51SQ52SQ53SQ61SQ62SQ63SQ64SQ71SQ72SQ73SQ74SQ81SQ82SQ83FR1FR2FR3FR4FR5FR6FR7FR8KP已快进扩孔原位原位原位已工进已快进已攻丝已退丝已左转已抬起已右转已放下已快进已工进油泵冷却泵铣端面镗孔钻孔扩孔攻丝深孔钻液压系统动力动力头头攻丝转位机构油泵冷却泵、各动力头主轴电机过载深孔钻动力头70717273747576656667SQ13SQ21SQ22SQ23SQ31SQ32SQ33SQ41SQ42SQ43原位原位原位已快进合格已工进已工进不合格镗孔动力头钻孔动力头检查机构点动/停止点动点动点动点动音响试验信号

66、灯试验油泵运行冷却泵运行LNCOM0123456710111213141516172021222324252627303132333435363740414243444546475051525354555657606162RUNSA2.SA1SA3SA4SA6SA7SA8SA9SA10SA11SA12回原点单机全线全线自动输送带铣端面镗孔钻孔检查扩孔攻丝转位钻深孔PC运行作式择单机选择输送带铣端面镗孔钻孔检查扩孔攻丝转位钻深孔输送带、其它在线动力头及机构选择123456789101234567891012345678SQ3SQ4KP3SQ5SQ6KP4KP1KP2SQ1SQ2SQ7SQ8模拟有料预开启动预停急停急退/回原点点动/启动单机点动、半自动已卸料已装料已夹紧已夹紧已松开已定位已定位已拔销原位原位已向前已向前输送带步进装置、定位机构夹紧机构SA13SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SB12SB13KM1KM277N67原位已快进铣端面动力头6364SQ11SQ12220VAC电源,来自图B.2 电动机电器控制线路原理图压力过大N67220VAC