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3.2.1 PLC 選型

PLC是執(zhí)行元件執(zhí)行動(dòng)作的發(fā)起者，是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)整體性能，與此同時(shí)，PLC邏輯程序的正確編寫也是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時(shí)是本次試驗(yàn)臺(tái)搭建過程中的一個(gè)難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)。

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

PLC以掃描的形式進(jìn)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(gè)工作運(yùn)行過程中以一個(gè)一定的掃描速度重復(fù)上述三個(gè)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(diǎn)是：在程序執(zhí)行過程中即使輸入信號發(fā)生變化，存儲(chǔ)在I/O映像區(qū)的響應(yīng)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)在下一個(gè)掃描周期開始前也不會(huì)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(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，然后依據(jù)運(yùn)算結(jié)果，刷新邏輯線圈在存儲(chǔ) 區(qū)域中的邏輯狀態(tài)。此階段的顯著特點(diǎn)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(chǔ)器的值不變，而程序會(huì)直接從I/O 模塊中取值，輸出過程映像存儲(chǔ)器的值會(huì)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(gè)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(dòng)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(yàn)臺(tái)的具體需求進(jìn)行PLC的選型。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，本試驗(yàn)臺(tái)搭建的過程中所需要的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)均為18個(gè)。由于該試驗(yàn)臺(tái)搭建時(shí)所需要的輸入輸出信號點(diǎn)不多，因此所選PLC輸入輸出點(diǎn)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?jiān)?/span>CS/CJ中型機(jī)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的，是性能較好，擴(kuò)展能力較強(qiáng)的高端小機(jī)型PLC。，處理速度對于基本指令為O.l^is; I/O容量最多7個(gè)擴(kuò)展單元，開關(guān)量最大320點(diǎn)，模擬量最大37 路。擁有自由端口兩個(gè)，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(diǎn)數(shù)要求的同時(shí)，綜合考慮到后續(xù)試驗(yàn)臺(tái)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(kuò)展模塊。此型號PLC具有24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，并具有模擬量輸出輸入功能。 CP1W-16ER的擴(kuò)展模塊的輸出點(diǎn)數(shù)量為16個(gè)。

3.2.2 PLC程序設(shè)計(jì)

在完成PLC選型之后，需要進(jìn)行PLC程序的編寫以使其能對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)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(diǎn)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(gè)方面進(jìn)行
闡述。
(1)輸入輸出點(diǎn)的定義
1)輸入點(diǎn)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(jī)的反饋信號線、減速電機(jī)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(yàn)臺(tái)搭建的實(shí)際情
況，結(jié)合所需輸入點(diǎn)數(shù)，		PLC相關(guān)輸入點(diǎn)的定義如下。
	表3.5輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC輸入點(diǎn)的定義
項(xiàng)目	伺服控制器報(bào) 警信號		氣缸位置信號		防護(hù)門位置信號	機(jī)械手原點(diǎn)信號
點(diǎn)數(shù)	2		4		1	1
內(nèi)容	Ml報(bào) M2報(bào) 曰曰	氣缸1 進(jìn)位標(biāo) 志	氣缸1 氣缸2 復(fù)位標(biāo)進(jìn)位標(biāo) 志志	氣缸2 復(fù)位標(biāo) 志	防護(hù)門關(guān)閉	機(jī)械手原點(diǎn)
地址	0.00 0.01	0.02	0.03 0.04	0.05	0.06	0.07
項(xiàng)目	掉刀檢測信號		熱繼電器信號		刀套位置信號	變頻器報(bào) 馨
點(diǎn)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(diǎn)	占占	點(diǎn)	置	報(bào)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(diǎn)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(jī)的輸入信號線、減速電機(jī) 的輸入信號線，以此組成回路，實(shí)現(xiàn)PLC的輸出，即為PLC的輸出電路。根據(jù) 本試驗(yàn)臺(tái)搭建的實(shí)際情況，結(jié)合所需輸出點(diǎn)數(shù)，PLC相關(guān)輸出點(diǎn)的定義如下。

表3.6輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC輸出點(diǎn)的定義
項(xiàng)目	變頻器調(diào)速	電機(jī)剎車	伺服控制器工作		線路得電
點(diǎn)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(xiàng)目	伺服控制器脈沖輸出	變頻器工作		氣缸控制
點(diǎn)數(shù)	4	1			5		鎖緊缸
內(nèi)容	輸出脈沖	M3啟動(dòng)	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(jìn)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(yàn)臺(tái)搭建的實(shí)際情況以及鏈?zhǔn)降稁爝\(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作順序，PLC梯形圖程序地編制主要分為三個(gè)大的方面：換刀準(zhǔn)備、就近選刀、機(jī)械手換刀。

1) 換刀準(zhǔn)備階段。換刀準(zhǔn)備階段的主要工作是先判斷所給的目標(biāo)刀號的具體位置以及進(jìn)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(jìn)行換刀做好準(zhǔn)備。

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

3) 機(jī)械手換刀階段。當(dāng)上述兩個(gè)階段進(jìn)行完成后，自動(dòng)換刀機(jī)械手會(huì)根據(jù) 目標(biāo)刀具的長度和重量，選擇合適的轉(zhuǎn)速進(jìn)行換刀，此階段換刀機(jī)械手的轉(zhuǎn)速由變頻器進(jìn)行控制。

本文采摘自“加工中心鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手可靠性試驗(yàn)方法研究”，因?yàn)榫庉嬂щy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(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！

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