数控机床逻辑控制程序设计与调试文档格式.docx

1、而且 PLC具有很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据PLC上的指示灯或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。5.体积小、质量轻、能耗低 由于PLC采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电一体化的理想控制设备。1.3PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同，通常根据其结构形式不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行分类。1.按结构的形式分类 根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。（1）整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一 个机箱内，具有结构紧凑、体积小，价格低等特点O微型PLC一般采用这种整体 式

2、结构。（2）模块式PLC模块式PLC是将PLC各组成部分，分别制作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。这种PLC的最大特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。2.按功能分类 根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。3.按I/O点数分类 根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。（1）小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC。其中，I/O点数小于645 点的为超小型或微型

3、PLC. （2）中型PLC I/O点数为256点以上， 2048点以下的为中型PLC。 （3）大型PLC I/O点数为2048点以上的为大型PLC。数控机床中的PLC通常有两种形式:内装式和独立式。内装式PLC也称集成式PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将 NC和PLC结合起来考虑，NC和PLC之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的交换速度和较宽的信息通道。NC和PLC可以共用一个CPU， 好可以是单独的CPU。这种结构从软件硬件整体上考虑， PLC和NC之间没有多余的导线连接，增加了系统的可靠性，而且NC和PLC之间J易实现许多高级功能， PLC中的信息也能通过CN

4、C的显示器显示，这种方式对于系统的使用具有较大的优势。高档次的数控系统一般都采用这种形式的PLC。独立式PLC也称外装式PLC，它独立于NC装置，具有独立完成控制的功能。 在采用这种应用方式时，用户可根据自己的特点，选用不同的PLC专业厂商的产品，并且可以更为方便地对控制规模进行调整。PLC 的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。其中, CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入输出设备与CPU之间的借口电路，通信接口用于与编程器、 上位计算机等外设连接。下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。1.中央处理单元（CPU）

5、在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面:（1）接收从编程器输入的用户程序和数据。（2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。（3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。（4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。（5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。2.存储器 存储器主要有两种，一种是可读/可操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数

6、据。3.输入/输出单元 输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测到被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。PLC的I/O接口所能接受的输入输出信号个数称为PLC输入/输出口（I/0）点数。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。4.通信接口5.智能接口模块 6.编程装置PLC是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）

7、方式，每次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看， PLC外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。用扫描方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的先后顺序，从上至下、从左至右，逐条执行，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。整个扫描工作过程执行一遍所需的时间称为扫描周期。扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关，典型值为1lOOms。PLC在行程序的过程分为三个阶段：即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。2.1 明确机床的控制要求和

8、机床的工作流程机床的控制要求和机床的工作流程（表8-1）。2.2 PLC基本逻辑指令和功能指令PLC指令分为基本指令和功能指令两种类型。基本指令:基本指令在设计顺序程序过程中是最常用到的指令。它们执行一位总算，如AND、OR等共有14种类型。功能指令:在用基本指令难以编制某些机床动作时，可以使用功能指令来简化编程。一、基本指令 基本指令的类型和含义见表格9.1.1基本指令和操作。指令格式1:在代码表中书写指令，穿孔到纸带时使用这种格式。指令格式2:通过编程器输入指令时使用这种格式，这种格式简化了输入操作。举个例子，RN即表示RD.NOT，使用R和N 2个键来输入。各基本指令详细内容列表如下：（

9、STO就是所示的栈顶） 表格9.1.1基本指令和操作编号 指令 指令含义 格式一 格式二 0l RD R 读指定信号的状态，并且设置在STO中。02 RD.NOT RN 将读入的指定信号的逻辑状态取非后置入STO中。03 WRT W写逻辑运算的结果（STO的状态输出到给定的地址。04 WRTNOTWN对逻辑运算的结果（STO的状态）取非后输出到给定的地址。05 AND A 信号状态和STO逻辑与，并写回STO。06 AND.NOT AN 信号状态取非后和STO逻辑与，并写回STO。07 OR O 信号状态和STO逻辑或，并写回 STO。08 OR.NOT ON 信号状态取非后和STO逻辑或，并

10、写回STO。09 RD.STK RS 将寄存器内容左移一位，把指定地址的信号状态设到STO。10 RD.NOT.STK RNS 将寄存器内容左移一位，把指定地址的信号状态取非后设到STO。11 AND.STK AS 将STO和STI逻辑与后，堆栈寄存器右移一位，结果写入STO。12 OR.STK OS 将STO和STI逻辑或后，堆栈寄存器右移一位，结果写入STO。13 SET 将STO和指定地址中的信号逻辑或后，将结果返回到指定地址中。14RST RST将STO的状态取反后，和指定地址中的信号逻辑与，将结果返回到指定地址中。二、功能指令 在编制顺序程序时，一些功能，如控制沿更短路径方向的旋转，

11、很难用只执行位运算的基本指令来实现。因此，用功能指令来编程会更方便。见表格9.2.1。表格9.2.1功能指令的种类及处理过程指令处理过程格式1（梯形图）格式2*（SUB号）END 1S1第一级梯图程序结束END2S2第二级梯图程序结束TMRS3或TMR定时器TMRBS24固定定时器TMRCS54DECS4或DEC译码DECBS25二进制译码DECC位译码CTRS5计数器CTRCS55ROTS6旋转控制ROTBS26二进制旋转控制CODS7代码转换CODBS27二进制代码转换MOVES8逻辑与后的数据传送M0VORS28逻辑或后的数据传送MOVBS43一字节的传送MOVWS44两字节的传送MOV

12、NS45N个字节的传送COMS9公共线控制COMES29公共线控制的结果JMPS10跳转PARISll奇偶校验DCNVS14数据转换DCNVBS31扩展数据转换COMPS15比较COMPBS32二进制比较COINS16一致性检测SFTS33寄存器移位SFLN寄存器左移位SFRN寄存器右移位DSCHS17数据搜寻DSCHBS34二进制数据搜寻XM0VS18变址数据传送XMOVBS35二进制变址数据传送ADDS19加法ADDBS36二进制加法SUBS20减法SUBBS37二进制减法MULS21乘法MULBS38二进制乘法DIVS22除法DIVBS39二进制除法NUMES23常数定义NUMEBS30

13、二进制常数定义DISPBS41扩展信息显示WINDWS52写窗口数据PSGNLS50位置信号输出PSGN2S63位置信号输出2DIFUS57上升沿检测DIFDS58下降沿检测EORBS59异或ANDBS60逻辑与ORBS61逻辑或NOTBS62逻辑非CALLS65条件子程序调用CALLUS66无条件子程序调用SPS71子程序SPES72子程序结束SPCNT主轴轴控制* 详细内容见资料K1000PLC用户手册PLC指令篇。2.3 K1000系列PLC的内部软元件地址符含义寻址空间备注 XMCPLC的DI输入XO-X255允许位寻址，只读YPLCMC的DO输山YO-Y255允许位寻址F CNCPL

14、C输入F0-Y255G PLCCNC输出G0-G511RPLC内部控制继电器RO-R999SPLC内部特殊标志SO-S19KPLC内部掉电保持继电器KO-K19D数据表 DO-D4095 C计数器 CO-C79 09999（CTR）032767（CTRC）TTO-T7916172800000s（TMR,TMRB）L标号序号 LO-L9999 P子程序序号 PO-P9999 1、输入继电器X I：输入继电器X与输入端相连，它是专门用来接受机床外部开关信号的元件。PLC通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为1，断开时为0）读入并存储在映像寄存器中。输入继电器必须由外部信号驱动，不能用程序驱动，所

15、以在程序中不可能出现其线圈，其触点的使用次数不限。2、输出继电器Y 输出继电器Y用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备。 输出继电器线圈是由PLC内部的程序驱动的，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元驱动外部负载。在输出单元中，每个硬件继电器都对应有唯一一对常开硬触点，但在梯形图中，每一个输出继电器的常开触点和常闭触点可以多次使用。3、CNCPLC的输入继电器F CNCPLC的输入继电器F属于数控系统的内部信号，使用时不能更改。4、PLCCNC的输出继电器G PLCCNC的输入继电器G属于数控系统的内部信号，使用时不能更改。5、辅助继电器（R） 辅助继电器是PLC中数量最多的一

16、种继电器，一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。辅助继电器不能直接驱动负载，辅助继电器的常开与常闭触点在PLC内部编程时可无限次使用。每个辅助功能M代码在PLC程序都有对应的R地址。6、内部状态继电器S 内部状态继电器S也称PLC的内部特殊标志，共20点，主要用在主轴自动换挡的控制中。7、定时器（T） PLC中的定时器相当于继电器控制系统中的通电延时型时间继电器，它可以无限对常开、常闭延时触点。定时器中有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器8、计数器（C）CTR用作计数器。计数器可以用于NC机床的多种用途。像预置值或计数值的数字数据可通过系统参数以BCD格式或二进制格式使用。9、数

17、据寄存器（D）数据寄存器D又称为数据表，PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。10、内部保持型继电器K 2.4.1 数控机床梯形图的绘制照明灯的控制 ：要求用机床操作面板上的一个按钮控制照明灯的打开和熄灭，即按下面板上指定的照明按钮时照明灯亮，第二次按下该按钮时照明灯熄灭。面板按钮地址为 X46.1，输出地址为YO.2，梯形图如下：KND系统急停梯图 ：电动刀架梯形图 :加工记数梯图 ：记数到达停止输出 :2.4.2 数控机床PLC程序的传输调试 连接通讯线，设置参数，下载梯形图到系统。下载步骤：选择CNC为录入方式：在CNC的设置画面，设置PLC调试=1；设置CNC的串口属性，和KNDPLC开发软件中的设置一致，注意数据位必须设定为8位；通过KNDPLC开发软件，把目标程序下传到系统；按系统MDI/CRT面板上的“诊断”软键，在诊断号N999里输入12345678，以保存PLC。完成调试过程以后，在CNC的设置画面，设置PLC调试=0并关断系统电源。PC参数的传输选择CNC为录入方式；设置CNC的串口属性，和KNDPLC开发软件中设置一致，注意数据位必须设定为8位；通过KNDPLC开发软件，可以上传、下传PC参数；完成操作过程以后，在CNC的设置画面，设置PLC调试=0；