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数控机床与使用维修第七章数控机床与可编程序控制器（PLC）

本讲主要内容lPLC的基本结构lPLC的工作原理l数控机床用可编程控制器的类型及特点lPLC在数控机床上的配置方式l可编程控制器与外部的信息交换l数控机床用可编程控制器的控制功能

引言l数控机床的控制除了对坐标轴的进给进行位置伺服控制外，还需要对机床的主轴、刀具和各种开关信号进行控制。如主轴的正、反转，起动和停止，刀具交换，工件夹紧、松开，工作台交换以及切削液的开、关和润滑系统的启动等进行顺序控制。l顺序控制的信息主要是开关量信号，如控制开关、行程开关、压力开关和温度开关等输入元件输入的信号和继电器、接触器、电磁阀等输出元件所需要的输出信号。在数控机床上用可编程控制器完成这一控制任务。

一、PLC的基本结构

1．PLC的硬件结构（1）l可编程控制器实质上是一种工业控制用的专用计算机，PLC与微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。lCPU是PLC的核心部件，其上不仅有CPU集成芯片，而且还有一定数量的内存储器RAM和系统程序存储器EPROM，用户程序存储器EPROM，输入输出（I／O）模块及电源等组成，其各部分均采用总线结构。

可编程控制器结构框图

1．PLC的硬件结构（2）l中央处理单元CPUPLC中的CPU与通用微机中的CPU一样，是PLC的核心部分。lCPU按系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器键人的用户程序和数据，用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态或数据，并存入输入状态寄存器或数据寄存器中，在诊断了电源、PLC内部电路及编程语句无误后，PLC进入运行状态。l在PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户程序，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务。根据运算结果，更新有标志位的状态和输出状态寄存器的内容，再由输出状态寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表打印、数据通信等功能。

1．PLC的硬件结构（3）l存储器PLC存储器一般有随机存储器RAM和只读储器EPROM。RAM中一般存放用户程序，如梯形图和语句表等，为了防止掉电后RAM中的内容丢失，PLC使用了锂电池作为对RAM的后备供电，能使RAM中的程序保持好几年。lPLC所用的只读存储器为EPROM，内部存储有PLC控制的系统程序，如检查程序、键盘输入处理程序、编译程序、信息传递程序及监控程序等，由厂家固化到EPROM中。有时，用户程序也可固化到EPROM中，避免RAM中存储的用户程序丢失。

1．PLC的硬件结构（4）l输入输出模块（I／O模块）I／O模块是PLC与现场I／O装置或其他外部设备的连接部件。l现场输入装置有控制按钮、转换开关、行程开关、接近开关、压力开关及温控开关等，这些信号经接口电路接入PLC后，还要经过抗强电干扰的光电耦合、消抖动电路、滤波电路才能送到PLC输入数据寄存器。

1．PLC的硬件结构（5）lPLC的输出装置有继电器、双向晶闸管和晶体管三种形式，因此，PLC提供了各种操作电平、驱动能力以及不同功能的I／O模块供用户选用。l模拟量输入输出模块和智能接口模块。模拟量输入输出模块的作用就是将输入的模拟量经A／D转换变成PLC能处理的数字量，并将PLC处理后的数字量经D／A转换变成模拟量输出。

1．PLC的硬件结构（6）l编程器编程器用于用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。l通过接口与PLC联系，完成人机对话连接。l简易型编程器只能在线编程，它通过一个专用接口与PLC连接。l智能型编程器既可在线编程又可离线编程，还可与微型计算机接口或与打印机接口，实现程序的存储、打印、通信等功能。

2．PLC软件系统（1）lPLC的软件系统包括系统程序和用户程序。l系统程序系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等。监控程序又称为管理程序，主要用于管理整机；编译程序用来把程序语言翻译成机器语言；诊断程序用来诊断机器故障。系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接存取，故也不需要用户干预。

2．PLC软件系统（2）l用户程序用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。用户程序由用户用编程器输入到PLC内存。小型PLC的用户程序比较简单，不需要分段，可按顺序编制；大中型PLC的用户程序很长，也比较复杂，为使用户程序编制简单清晰，可按功能结构或使用目的将用户程序划分成各个程序模块，每个模块用来解决一个确定的技术功能，这样使程序编制变得容易理解，同时能很方便地对程序进行调试和修改。

二、PLC的工作原理

1．基本思想l用户程序通过编程器输入