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試驗臺PLC控制程序設計
閱讀：211 發(fā)布時間：2020-8-133.2 試驗臺PLC控制程序設計
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，同時是本次試驗臺搭建過程中 的一個難點、關鍵點。
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，其硬件構成與微型計算機類似，主要由：電源、*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)動相應的外部設備
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中型機的基礎上研 制開發(fā)的，是性能較好，擴展能力較強的小機型PLC。，處理速度對于基本 指令為O.l^is; I/O容量多7個擴展單元，開關量大320點，模擬量大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，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。 |
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| (1)輸入輸出點的定義 |
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| 1)輸入點的定義 |
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| 將PLC的輸入端與外部設備的反饋信號線相連接，其中外部設備包括外部 | ||||||
| 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相關輸入點的定義如下。 |
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| 表3.5輸入點統(tǒng)計及PLC輸入點的定義 |
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| 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 復位標進位標 志 志 | 氣缸2 復位標 志 | 防護門 關閉 | 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 |
| 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 |
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2)輸出點的定義
將PLC的輸出端與外部設備的輸入信號線相連接，其中外部設備包括伺服 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 |
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| 點數(shù) | 1 | 1 | 2 |
| 4 |
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| 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 |
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| 點數(shù) | 4 | 1 |
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| 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 | |
| 地址 | 100.00-100. 03 | 101.05 | 100.05 | 100.07 | 101.03 | 101.04 | 101. 02 |
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(2) PLC梯形圖程序的編制
在PLC輸入輸出電路設定完成之后，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。
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