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3.2 試驗臺PLC控制程序設(shè)計

3.2.1 PLC 選型

PLC是執(zhí)行元件執(zhí)行動作的發(fā)起者，是整個試驗臺控制系統(tǒng)的核心部件， PLC自身的性能也在一定程度上決定著試驗臺整體性能，與此同時，PLC邏輯程序的正確編寫也是整個試驗臺正常運行的基礎(chǔ)，同時是本次試驗臺搭建過程中的一個難點、關(guān)鍵點。

PLC即可編程邏輯控制器，它是一種可編程的存儲器，其內(nèi)部有用于程序存儲的單元，并能夠面向用戶進行順序控制、定時等操作。PLC實質(zhì)上是一種用于工業(yè)控制的計算機，其硬件構(gòu)成與微型計算機類似，主要由：電源、中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等構(gòu)成。

PLC以掃描的形式進行工作，PLC的掃描周期分為：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新^[42_^43]。不同的PLC在整個工作運行過程中以一個一定的掃描速度重復(fù)上述三個階段。

(1) 輸入采樣階段：在此階段，PLC以掃描的方式讀入所有輸入數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入I/O映像區(qū)的相應(yīng)單元中。此階段的顯著特點是：在程序執(zhí)行過程中即使輸入信號發(fā)生變化，存儲在I/O映像區(qū)的響應(yīng)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)在下一個掃描周期開始前也不會隨之改變，這就是所謂的集中輸入方式。

(2) 用戶程序執(zhí)行階段：在此階段，PLC總是從上而下，從左到右依次掃描用戶程序，并進行相應(yīng)的邏輯運算，然后依據(jù)運算結(jié)果，刷新邏輯線圈在存儲區(qū)域中的邏輯狀態(tài)。此階段的顯著特點是：在程序執(zhí)行的過程中可以使用立即指令。S卩，若使用此I/O指令，輸入過程映像存儲器的值不變，而程序會直接從I/O 模塊中取值，輸出過程映像存儲器的值會被立即更改。

(3) 輸出刷新階段：此階段在用戶程序執(zhí)行階段之后，也是PLC —個掃描周期的最后階段。此階段結(jié)束后產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)和輸出狀態(tài)才是真正的PLC輸出。這也是就所謂的集中輸出。此輸出值通過輸出電流來驅(qū)動相應(yīng)的外部設(shè)備

在了解PLC的工作原理之后，要依據(jù)試驗臺的具體需求進行PLC的選型。經(jīng)過統(tǒng)計，本試驗臺搭建的過程中所需要的輸入點數(shù)和輸出點數(shù)均為18個。由于該試驗臺搭建時所需要的輸入輸出信號點不多，因此所選PLC輸入輸出點數(shù) 均超過18即可。由于歐姆龍系列PLC更加適用于小型系統(tǒng)，編程更容易，故考慮選用歐姆龍系列PLC。CP1H系列PLC是歐姆龍在CS/CJ中型機的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的，是性能較好，擴展能力較強的高端小機型PLC。，處理速度對于基本指令為O.l^is; I/O容量最多7個擴展單元，開關(guān)量最大320點，模擬量最大37 路。擁有自由端口兩個，可用于RS-232和RS-485通訊，并配有通用USB端口，方便程序的上傳和下載。

本文在考慮滿足輸入輸出點數(shù)要求的同時，綜合考慮到后續(xù)試驗臺的二次開發(fā)，本文選用CP1H-XA40DT-D型號的歐姆龍PLC以及CP1W-16ER的擴展模塊。此型號PLC具有24個輸入點，16個輸出點，并具有模擬量輸出輸入功能。 CP1W-16ER的擴展模塊的輸出點數(shù)量為16個。

3.2.2 PLC程序設(shè)計

在完成PLC選型之后，需要進行PLC程序的編寫以使其能對執(zhí)行機構(gòu)進行控制，PLC程序編寫過程的一般步驟是：首先要完成輸入輸出點的定義，然后是 26

整體方案的確定，最后是PLC邏輯梯形圖的繪制。				下面將從以上三個方面進行
闡述。
(1)輸入輸出點的定義
1)輸入點的定義
將PLC的輸入端與外部設(shè)備的反饋信號線相連接，其中外部設(shè)備包括外部
傳感器、	伺服電機的反饋信號線、減速電機的反饋信號線，以此線路組成回路，
完成對PLC輸入的控制，		此即為PLC的輸入電路。根據(jù)本試驗臺搭建的實際情
況，結(jié)合所需輸入點數(shù)，		PLC相關(guān)輸入點的定義如下。
	表3.5輸入點統(tǒng)計及PLC輸入點的定義
項目	伺服控制器報警信號		氣缸位置信號		防護門位置信號	機械手原點信號
點數(shù)	2		4		1	1
內(nèi)容	Ml報 M2報曰曰	氣缸1 進位標志	氣缸1 氣缸2 復(fù)位標進位標志志	氣缸2 復(fù)位標志	防護門關(guān)閉	機械手原點
地址	0.00 0.01	0.02	0.03 0.04	0.05	0.06	0.07
項目	掉刀檢測信號		熱繼電器信號		刀套位置信號	變頻器報馨
點數(shù)	2		2		1	1
內(nèi)容	掉刀檢掉刀檢	FR1觸	FR2觸FR3觸	FR4觸	刀套位	M3
內(nèi)容	測1 測2	點	占占	點	置	報警
地址	1.05 1.06	1.03	1.00 1.01	1.02	0.08-0.10	1.04

2)輸出點的定義

將PLC的輸出端與外部設(shè)備的輸入信號線相連接，其中外部設(shè)備包括伺服控制器的輸入信號線、變頻器的輸入信號線、伺服電機的輸入信號線、減速電機的輸入信號線，以此組成回路，實現(xiàn)PLC的輸出，即為PLC的輸出電路。根據(jù) 本試驗臺搭建的實際情況，結(jié)合所需輸出點數(shù)，PLC相關(guān)輸出點的定義如下。

表3.6輸出點統(tǒng)計及PLC輸出點的定義
項目	變頻器調(diào)速	電機剎車	伺服控制器工作		線路得電
點數(shù)	1	1	2		4
內(nèi)容	M3調(diào)速	M3解剎車	伺服控制器使能	KA1 線圈	KA3 線圈	KA2 線圈	KA4 線圈
地址	101.06	101.07	101.00-101.01	103.00	103.02	103.01	103. 03
項目	伺服控制器脈沖輸出	變頻器工作		氣缸控制
點數(shù)	4	1			5		鎖緊缸
內(nèi)容	輸出脈沖	M3啟動	氣缸1回刀	氣缸1 回刀	氣缸2 推刀	氣缸2 回刀	鎖緊缸
地址	100.00-100. 03	101.05	100.05	100.07	101.03	101.04	101. 02

(2) PLC梯形圖程序的編制

在PLC輸入輸出電路設(shè)定完成之后，下一步就是進行PLC邏輯梯形圖的繪制，根據(jù)前述的PLC的選型結(jié)果，在PLC邏輯梯形圖的繪制過程中，選擇使用 CX-One軟件。PLC程序的編寫主要使用CX-One中的CX-Programmer軟件^[44]。

根據(jù)試驗臺搭建的實際情況以及鏈式刀庫運轉(zhuǎn)的動作順序，PLC梯形圖程序地編制主要分為三個大的方面：換刀準備、就近選刀、機械手換刀。

1) 換刀準備階段。換刀準備階段的主要工作是先判斷所給的目標刀號的具體位置以及進行刀倉空刀位地跟蹤，為下一步刀倉根據(jù)就近換刀原則進行換刀做好準備。

2) 就近選刀階段。就近選刀主要是根據(jù)所給的目標刀號所在的具體位置，刀倉依照最短運行路徑，把目標刀號送至換刀位置，為下一步換刀機械手進行換刀做好準備。

3) 機械手換刀階段。當上述兩個階段進行完成后，自動換刀機械手會根據(jù) 目標刀具的長度和重量，選擇合適的轉(zhuǎn)速進行換刀，此階段換刀機械手的轉(zhuǎn)速由變頻器進行控制。

本文采摘自“加工中心鏈式刀庫及機械手可靠性試驗方法研究”，因為編輯困難導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學習參考，轉(zhuǎn)載請注明！

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