试验台PLC控制程序设计
3.2 试验台plc控制程序设计
3.2.1 plc 选型
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、*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，扩展能力较强的小机型plc。，处理速度对于基本 指令为o.l^is; i/o容量多7个扩展单元，开关量大320点，模拟量大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，后是plc逻辑梯形图的绘制。
下面将从以上三个方面进行
阐述。
(1)输入输出点的定义
1)输入点的定义
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
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，
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
况，结合所需输入点数，
plc相关输入点的定义如下。
表3.5输入点统计及plc输入点的定义
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
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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3.2.1 plc 选型
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、*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，扩展能力较强的小机型plc。，处理速度对于基本 指令为o.l^is; i/o容量多7个扩展单元，开关量大320点，模拟量大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，后是plc逻辑梯形图的绘制。
下面将从以上三个方面进行
阐述。
(1)输入输出点的定义
1)输入点的定义
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
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，
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
况，结合所需输入点数，
plc相关输入点的定义如下。
表3.5输入点统计及plc输入点的定义
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
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
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03
项目
伺服控制器 脉冲输出
变频器
工作
气缸控制
点数
4
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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。
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