3.2 试验台PLC控制程序设计
PLC是执行元件执行动作的发起者,是整个试验台控制系统的核心部件, PLC自身的性能也在一定程度上决定着试验台整体性能,与此同时,PLC逻辑 程序的正确编写也是整个试验台正常运行的基础,同时是本次试验台搭建过程中 的一个难点、关键点。
PLC即可编程逻辑控制器,它是一种可编程的存储器,其内部有用于程序存 储的单元,并能够面向用户进行顺序控制、定时等操作。PLC实质上是一种用于工业控制的计算机,其硬件构成与微型计算机类似,主要由:电源、中央处理单 元、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块等构成。
PLC以扫描的形式进行工作,PLC的扫描周期分为:输入采样、用户程序 执行、输出刷新[42_43]。不同的PLC在整个工作运行过程中以一个一定的扫描速 度重复上述三个阶段。
(1) 输入采样阶段:在此阶段,PLC以扫描的方式读入所有输入数据,并 将数据存入I/O映像区的相应单元中。此阶段的显著特点是:在程序执行过程中 即使输入信号发生变化,存储在I/O映像区的响应单元内的数据在下一个扫描周 期开始前也不会随之改变,这就是所谓的集中输入方式。
(2) 用户程序执行阶段:在此阶段,PLC总是从上而下,从左到右依次扫 描用户程序,并进行相应的逻辑运算,然后依据运算结果,刷新逻辑线圈在存储 区域中的逻辑状态。此阶段的显著特点是:在程序执行的过程中可以使用立即指 令。S卩,若使用此I/O指令,输入过程映像存储器的值不变,而程序会直接从I/O 模块中取值,输出过程映像存储器的值会被立即更改。
(3) 输出刷新阶段:此阶段在用户程序执行阶段之后,也是PLC —个扫描 周期的最后阶段。此阶段结束后产生的输出数据和输出状态才是真正的PLC输 出。这也是就所谓的集中输出。此输出值通过输出电流来驱动相应的外部设备
在了解PLC的工作原理之后,要依据试验台的具体需求进行PLC的选型。 经过统计,本试验台搭建的过程中所需要的输入点数和输出点数均为18个。由 于该试验台搭建时所需要的输入输出信号点不多,因此所选PLC输入输出点数 均超过18即可。由于欧姆龙系列PLC更加适用于小型系统,编程更容易,故考 虑选用欧姆龙系列PLC。CP1H系列PLC是欧姆龙在CS/CJ中型机的基础上研 制开发的,是性能较好,扩展能力较强的高端小机型PLC。,处理速度对于基本 指令为O.l^is; I/O容量最多7个扩展单元,开关量最大320点,模拟量最大37 路。拥有自由端口两个,可用于RS-232和RS-485通讯,并配有通用USB端口, 方便程序的上传和下载。
本文在考虑满足输入输出点数要求的同时,综合考虑到后续试验台的二次开 发,本文选用CP1H-XA40DT-D型号的欧姆龙PLC以及CP1W-16ER的扩展模块。 此型号PLC具有24个输入点,16个输出点,并具有模拟量输出输入功能。 CP1W-16ER的扩展模块的输出点数量为16个。
3.2.2 PLC程序设计
在完成PLC选型之后,需要进行PLC程序的编写以使其能对执行机构进行 控制,PLC程序编写过程的一般步骤是:首先要完成输入输出点的定义,然后是 26
整体方案的确定,最后是PLC逻辑梯形图的绘制。 |
下面将从以上三个方面进行 |
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阐述。 |
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(1)输入输出点的定义 |
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1)输入点的定义 |
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将PLC的输入端与外部设备的反馈信号线相连接,其中外部设备包括外部 |
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传感器、 |
伺服电机的反馈信号线、减速电机的反馈信号线,以此线路组成回路, |
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完成对PLC输入的控制, |
此即为PLC的输入电路。根据本试验台搭建的实际情 |
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况,结合所需输入点数, |
PLC相关输入点的定义如下。 |
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表3.5输入点统计及PLC输入点的定义 |
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项目 |
伺服控制器报 警信号 |
|
气缸位置信号 |
|
防护门 位置信 号 |
机械 手原 点信 号 |
点数 |
2 |
|
4 |
|
1 |
1 |
内容 |
Ml报 M2报 曰曰 |
气缸1 进位标 志 |
气缸1 气缸2 复位标进位标 志 志 |
气缸2 复位标 志 |
防护门 关闭 |
机械 手原 点 |
地址 |
0.00 0.01 |
0.02 |
0.03 0.04 |
0.05 |
0.06 |
0.07 |
项目 |
掉刀检测信号 |
|
热继电器信号 |
|
刀套位 置信号 |
变频 器报 馨 |
点数 |
2 |
|
2 |
|
1 |
1 |
内容 |
掉刀检掉刀检 |
FR1触 |
FR2触FR3触 |
FR4触 |
刀套位 |
M3 |
测1 测2 |
点 |
占 占 |
点 |
置 |
报警 |
|
地址 |
1.05 1.06 |
1.03 |
1.00 1.01 |
1.02 |
0.08-0.10 |
1.04 |
|
2)输出点的定义
将PLC的输出端与外部设备的输入信号线相连接,其中外部设备包括伺服 控制器的输入信号线、变频器的输入信号线、伺服电机的输入信号线、减速电机 的输入信号线,以此组成回路,实现PLC的输出,即为PLC的输出电路。根据 本试验台搭建的实际情况,结合所需输出点数,PLC相关输出点的定义如下。
表3.6输出点统计及PLC输出点的定义 |
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项目 |
变频器调速 |
电机刹 车 |
伺服控制器 工作 |
|
线路得电 |
|
|
点数 |
1 |
1 |
2 |
|
4 |
|
|
内容 |
M3调速 |
M3解 刹车 |
伺服控制器 使能 |
KA1 线圈 |
KA3 线圈 |
KA2 线圈 |
KA4 线 圈 |
地址 |
101.06 |
101.07 |
101.00-101.01 |
103.00 |
103.02 |
103.01 |
103. 03 |
项目 |
伺服控制器 脉冲输出 |
变频器 工作 |
|
气缸控制 |
|
|
|
点数 |
4 |
1 |
|
|
5 |
|
锁 紧 缸 |
内容 |
输出脉冲 |
M3启 动 |
气缸1回刀 |
气缸1 回刀 |
气缸2 推刀 |
气缸2 回刀 |
|
地址 |
100.00-100. 03 |
101.05 |
100.05 |
100.07 |
101.03 |
101.04 |
101. 02 |
|
(2) PLC梯形图程序的编制
在PLC输入输出电路设定完成之后,下一步就是进行PLC逻辑梯形图的绘 制,根据前述的PLC的选型结果,在PLC逻辑梯形图的绘制过程中,选择使用 CX-One软件。PLC程序的编写主要使用CX-One中的CX-Programmer软件[44]。
根据试验台搭建的实际情况以及链式刀库运转的动作顺序,PLC梯形图程序 地编制主要分为三个大的方面:换刀准备、就近选刀、机械手换刀。
1) 换刀准备阶段。换刀准备阶段的主要工作是先判断所给的目标刀号的具 体位置以及进行刀仓空刀位地跟踪,为下一步刀仓根据就近换刀原则进行换刀做 好准备。
2) 就近选刀阶段。就近选刀主要是根据所给的目标刀号所在的具体位置, 刀仓依照最短运行路径,把目标刀号送至换刀位置,为下一步换刀机械手进行换 刀做好准备。
3) 机械手换刀阶段。当上述两个阶段进行完成后,自动换刀机械手会根据 目标刀具的长度和重量,选择合适的转速进行换刀,此阶段换刀机械手的转速由 变频器进行控制。
本文采摘自“加工中心链式刀库及机械手可靠性试验方法研究”,因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示,有需要者可以在网络中查找相关文章!本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考,转载请注明!
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