基于X68W万能铣床的PLC改造.doc

基于X68W万能铣床的PLC改造

目录................................................................................................................................ 1 1 绪论............................................................................................................................. 3 1.1 铣床简单介绍.................................................................................................. 3 1.2 铣床国外研究状况和发展趋势.................................................................. 3 1.3 铣床的选型...................................................................................................... 5 1.4 X62W 机床特点 ............................................................................................... 5 2 x62w 万能铣床系统工艺分析 ................................................................................... 6 2.1 X62W 万能铣床的主要结构与运动形式 ...................................................... 6 2.2 电气原理图....................................................................................................... 7 2.3 主电路分析...................................................................................................... 9 2.4 控制电路分析.................................................................................................. 9 3 系统的软件设计....................................................................................................... 13 3.1PLC 的编程语言.............................................................................................. 13 3.2 PLC 的系统结构和基本工作原理................................................................ 15 3.2.1PLC 的系统结构................................................................................... 15 3.2.2PLC 的基本工作原理........................................................................... 17 3.3PLC 的基本功能和基本指令 ......................................................................... 18 3.3.1 PLC 的基本功能................................................................................... 18 3.4 X62W 型万能铣床 PLC 控制....................................................................... 19 3.5 程序流程图..................................................................................................... 20 3.6 现场信号与 PLC 软继电器对照表 .............................................................. 21 3.7PLC 程序 ......................................................................................................... 23 4 基于 PLC 控制系统优点 ........................................................................................ 25 4.1 控制继电器存在的缺点................................................................................ 25 4.2 可编程序控制器的优势、特点与功能........................................................ 25 4

优点........................................................................................................ 26
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4.4 调试过程........................................................................................................ 26 5 结束语....................................................................................................................... 27 6 致........................................................................................................................... 28 参考文献...................................................................................................................... 29 附录Ⅰ主要电气元件表.............................................................................................. 30 附录 II 控制电路原理图 ............................................................................................. 33 附录 IIIPLC 控制系统 I/O 分配表 ............................................................................. 34 附录 IV PLC 控制程序清单 ....................................................................................... 35 附录 V 控制系统 I/O 接线图 ..................................................................................... 37
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1 绪论
1.1 铣床简单介绍
铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过 程自动化的技术装置。 铣床作为机械加工的通用设备在燃机配件的生产中一直起着不可替 代的作用。铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为 现代生产中的主要设备。铣床控制系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各 种先进精确的诸多控制仪器的出现，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越 趋于完美，各种参考文献也数不胜数。在我国 70～80 年代大多数铣床中,大多数 的开关量控制系统都是采用继电器控制,也有相当一部分辅机系统是采用继电控 制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用 PLC 对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。
1.2 铣床国外研究状况和发展趋势
从上世纪 80 年代起，铣床制造业的发展虽有起伏，但对自动控制技术 和自动铣床一直给予较大的关注。 经过九五自动车床和加工中心包括自动铣床的 产业化生产基地的形成， 所生产的中档普与型自动铣床的功能性能和可靠性方面 已具有较强的市场竞争力。 但在中高档自动铣床方面与国外一些先进产品相比仍 存在较大差距。 利用刀具对金属毛坯进行切削， 从而加工出机械零件的工作机械称为金 属切削机床，简称机床。机床是现代机械制造业中最重要的加工设备，在一般机 械制造厂中，机床所担负的加工工作量约占机械制造总工作量
%~~60%。机 床的性能直接影响机械产品的性能、质量和经济性。因此，它是国民经济中具有 战略意义的基础工业， 机床的拥有量与其先进程度将直接影响到国民经济各部门 生产发展和技术进步的能力。
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X62W 铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱 动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一 种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产 设备。万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带 来了深刻的变化。这是由于欧美日等先进工业国家于 80 年代先后完成了自动机 床产业进程，其中一些著名机床公司，致力于科技创新和新产品的研发，引导着 数控机床技术发展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司，对用于汽车工业 和航空工业高速数控铣床的发展，日本牧野公司对高效精密加工中心所作的贡 献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铣床方面的开发，以与日本马扎克公 司研发的车铣中心对高效复合加工的推进等等。 随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技 术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法 上，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制； 在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继 电器逻辑控制系统， 发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系 统。X62W 铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智 能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。 工业、农业、科学和国防现代化建设要求机械产业不断地提供各种先进 的设备。如电力机床、燃机车、工程机械等设备，其技术水平高低和拥有量多 少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。
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1.3 铣床的选型
X62W 万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺 旋面与成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用触点接触器电路实 现电气控制。 是专为工业环境应用而设计， PLC 其显著的特点之一就是可靠性高， 抗干扰能力强，将 X62W 万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以 提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护，维修的工作量。
1.4 X62W 机床特点
(1) 能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。 (2) 采用 X62W 铣床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。 (3) 采用 X62W 可以比普通机床提高
加工，生 产率可以提高十几倍甚至几十倍。 (4) 此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种与尺寸规格零件 的自动加工。 (5) 大大的减轻了工人的劳动强度。 万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛 的应用，万能铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以达到机电紧密配合 完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的 组合机床。 但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继 电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周
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期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。 本文所述方案是对原来的继 电器接触式模拟控制系统进行 PLC 改造而成,经实际运行证明该 PLC 控制系统无 论是硬件还是软件,控制稳定可靠, 具有极高的可靠性与灵活性, 更容易维修, 更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。
2 x62w 万能铣床系统工艺分析
2.1 X62W 万能铣床的主要结构与运动形式
1、机床的主要结构与运动形式 （1）主要结构 由床身、主轴、刀杆、
横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等 几部分组成，如图 2.1 所示。 2、运动形式 1）主轴转动是由主轴电动机通过弹性 联轴器来驱动传动机构，当机构中的一个双 联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。工作 台面的移动是由进给电动机驱动，它通过机
图 2.1X62W 万能铣床形外形图
械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动，即：工作台面能直接在溜板上 部可转动部分的导轨上作纵向（左、右）移动；工作台面借助横溜板作横向（前、 后）移动；工作台面还能借助升降台作垂直（上、下）移动。
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2.2 电气原理图
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图 2.2X62W 万能铣床电气原理图
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该铣床共用 3 台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机 M1、进给电动机 M2 和冷却泵电动机 M3。 X62W 万能铣床的电路如图 2.2 所示， 该线路分为主电路、 控制电路和照明电路三部分。
2.3 主电路分析
主轴电动机 M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关来实现正反 转；进给电动机 M2通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、 上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器 KM3、KM4来实现；冷却 泵电动机 M3供应切削液，且当 M1启动后，用手动开关 QS2控制；3台电动机共用 熔断器 FU1作短路保护，3台电动机分别用热继电器 FR1、FR2、FR3作过载保护。
2.4 控制电路分析
控制电路的电源由控制变压器输出电压供电。 ⑴主轴电动机 M1的控制 主轴电动机 M1采用
地控制方式，SB1和 SB2是两组启动按钮，SB5和 SB6是 两组停止按钮。KM1是主轴电动机 M1的启动接触器，YC1是主轴制动用的电磁离 合器，SQ1是主轴变速时瞬时点动的位置开关。 1） 主轴电动机 M1启动前， 应首先选择好主轴的转速， 然后合上电源开关 QS1， 再把主轴换向开关 SA3扳到所需要的转向。按下启动按钮 SB1（或 SB2） ，接触器 KM1线圈得电，KM1主触头和自锁触头闭合，主轴电动机 M1启动运转，KM1常开辅 助触头 （9-10） 闭合， 为工作台进给电路提供了电源。 按下停止按钮 SB5 （或 SB6） ， SB5-1（或 SB6-1）常闭触头分断，接触器 KM1线圈失电，KM1触头复位，电动机 M1断电惯性运转，SB5-2（或 SB6-2）常开触头闭合，接通电磁离合器 YC1，主轴 电动机 M1制动停转。 2)主轴换铣刀时将转换开关 SA1扳向换刀位置，这时常开触头 SA1-1闭合， 电磁离合器 YC1线圈得电，主轴处于制动状态以便换刀；同时常闭触头 SA1-2断 开，切断了控制电路，保证了人身安全。 3)主轴变速时，利用变速手柄与冲动位置开关 SQ1，通过 M1点动，使齿轮系 统产生一次抖动，以便于齿轮顺利啮合，且变速前应先停车。
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⑵进给电动机 M2的控制 工作台的进给运动在主轴启动后方可进行。工作台的进给可在3个坐标的6 个方向运动， 进给运动是通过两个操作手柄和机械联动机构控制相应的位置开关 使进给电动机 M2正转或反转来实现的，并且6个方向的运动是联锁的，不能同时 接通。 1）当需要圆形工作台旋转时，将开关 SA2扳到接通位置，这时触头 SA2-1 和 SA2-3断开，触头 SA2-2闭合，电流经10—13—14—15—20—19—17—18路径， 使接触器 KM3得电， 电动机 M2启动， 通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动。 转换开关 SA2扳到断开位置，这时触头 SA2-1和 SA2-3闭合，触头 SA2-2断开，以 保证工作台在6个方向的进给运动， 因为圆形工作台的旋转运动和6个方向的进给 运动也是联锁的。 2）工作台的左右进给运动由左右进给操作手柄控制。操作手柄与位置开关 SQ5 和 SQ6 联动，有左、中、右三个位置，其控制关系见表 1。当手柄扳向中间 位置时，位置开关 SQ5 和 SQ6 均未被压合，进给控制电路处于断开状态；当手柄 扳向左或右位置时，手柄压下位置开关 SQ5 或 SQ6，使常闭触头 SQ5-2 或 SQ6-2 分断，常开触头 SQ5-1 或 SQ6-1 闭合，接触器 KM3 或 KM4 得电动作，电动机 M2 正转或反转。由于在 SQ5 或 SQ6 被压合的同时，通过机械机构已将电动机 M2 的 传动链与工作台下面的左右进给丝杠相搭合，所以电动机 M2 的正转或反转就拖 动工作台向左或向右运动
表1 工作台左右进给手柄位置与其控制关系
手 柄位置 左
动作 SQ5 — SQ6
接触器 动作 KM3 — KM4
电动 机 M2转向 正转 停止 反转
传动链搭合 丝杠 左右进给丝 杠 — 左右进给丝 杠
工作台 运动方向 向左 停止 向右
工作台的上下和前后进给运动是由一个手柄控制的。该手柄与位置开关 SQ3 和 SQ4联动，有上、下、前、后、中5个位置，其控制关系见表2。当手柄扳至中
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间位置时，位置开关 SQ3和 SQ4均未被压合，工作台无任何进给运动；当手柄扳 至下或前位置时， 手柄压下位置开关 SQ3使常闭触头 SQ3-2分断， 常开触头 SQ3-1 闭合，接触器 KM3得电动作，电动机 M2正转，带动着工作台向下或向前运动；当 手柄扳向上或后时，手柄压下位置开关 SQ4，使常闭触头 SQ4-2分断，常开触头 SQ4-1闭合，接触器 KM4得电动作，电动机 M2反转，带动着工作台向上或向后运 动。 当两个操作手柄被置定于某一进给方向后，只能压下四个位置开关 SQ3、 SQ4、SQ5、SQ6中的一个开关，接通电动机 M2正转或反转电路，同时通过机械机 构将电动机的传动链与三根丝杠 （左右丝杠、 上下丝杠、 前后丝杠） 中的一根 （只 能是一根）丝杠相搭合，拖动工作台沿选定的进给方向运动，而不会沿其他方向 运动。 表2 手 柄位置 工作台上、下、中、前、后进给手柄位置与其控制关系 位置开 关动作 接触 器动作 电动机 M2转向 传动链 搭合丝杠 上下进 给丝杠 上 下 中 前 后 SQ4 SQ3 — SQ3 SQ4 KM4 KM3 — KM3 KM4 反转 正转 停止 正转 反转 上下进 给丝杠 — 前后进 给丝杠 前后进 给丝杠 左右进给手柄与上下前后手柄实行了联锁控制， 如当把左右进给手柄扳向左 时，若又将另一个进给手柄扳到向下进给方向，则位置开关 SQ5和 SQ3均被压下， 触头 SQ5-2和 SQ3-2均分断，断开了接触器 KM3和 KM4的通路，电动机 M2只能停 转，保证了操作安全。 3） 6个进给方向的快速移动是通过两个进给操作手柄和快速移动按钮配合实 现的。安装好工件后，扳动进给操作手柄选定进给方向，按下快速移动按钮 SB3 向上 向下 停止 向前 向后 工作台 运动方向
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或 SB4（两地控制） ，接触器 KM2得电，KM2常闭触头分断，电磁离合器 YC2失电， 将齿轮传动链与进给丝杠分离；KM2两对常开触头闭合，一对使电磁离合器 YC3 得电，将电动机 M2与进给丝杠直接搭合；另一对使接触器 KM3或 KM4得电动作， 电动机 M2得电正转或反转，带动工作台沿选定的方向快速移动。由于工作台的 快速移动采用的是点动控制，故松开 SB3或 SB4，快速移动停止。 4）进给变速时与主轴变速时一样，利用变速盘与冲动位置开关 SQ2使 M1产生瞬时点动，齿轮系统顺利啮合
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3 系统的软件设计
3.1PLC 3.1PL
C 的编程语言
在 PLC 中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能 表图语言、功能模块图语言与结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符 语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多 数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控 制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和 语句描述语言是高级的程序设计语言， 它可根据需要去执行更有效的操作， 例如， 模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功 能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控 制功能，它不仅在 PLC 中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也 常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设 计和应用人员所喜爱。 根据 PLC 应用围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言是： 梯形图程序设计语言；布尔助记符程序设计语言（语句表）；功能表图程序设计 语言；功能模块图程序设计语言；结构化语句描述程序设计语言；梯形图与结构 化语句描述程序设计语言；布尔助记符与功能表图程序设计语言；布尔助记符与 结构化语句描述程序设计语言。 1、梯形图（Ladder Diagram） 程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一 种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种 程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。 每个梯级是一个因果 关系。 在梯级中， 描述事件发生的条件表示在左面， 事件发生的结果表示在后面。 梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。 它来源于继电器逻辑控制系 统的描述。 在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由 这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图 程序设计语言的特点是：
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（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于掌握 和学习； （3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（Power FLow）不是实际意义的电流，部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应 用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。 （4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序 的检查。 2、布尔助记符（Boolean Mne

monic） 程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种 程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用 布尔助记符来表示操作功能。 布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点； （2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计 算机的场合进行编程设计； （3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。 3、功能表图（Sepuential Function Chart） 程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序 设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控 制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于 设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。 4、功能表图程序设计语言的特点是： （1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通； （2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序 设计时间和调试时间； （3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合； （4）只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因 此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图
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来源于佩特利（Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述 并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现 象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了文泛的应用。近 几年推出的 PLC 和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行 编程的软件。关于佩特利（Petri）网的一些基本概念，我在以后有机会时再介 绍给各位，以有助于对功能表图的进一步理解。 5、结构化语句（Structured Text） 描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来 描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大 中型的 PLC 系统中， 常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个 变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计 语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系， 完成所 需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与 BASIC 语言、 PASCAL 语言或 C 语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法 与语句的种类等方面
了简化。 结构化程序设计语言具有下列特点： （1）采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算； （2）需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人 员的技能要求较高，普通电气人员无法完成。 （3）直观性和易操作性等性能较差； （4）常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。 部分 PLC 的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言， 它与助记符程序 设计语言相似，对程序的步数有一定的限制，同时，提供了与 PLC 间的接口或通 信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。
3.2 PLC 的系统结构和基本工作原理
3.2.1PLC 的系统结构
1． CPU 运算和控制中心起“心脏”作用。
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纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后 CPU 根据系统所 赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成 PLC 部所 认可的用户编译程序。 横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU 将之存入工作数据存储器中 或输入映象寄存器。然后由 CPU 把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输 出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。 组成：CPU 由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU 通过地址总线、数据总线与 I/O 接口电路相连接。 2． 存储器 具有记忆功能的半导体电路。分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序 存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以与对用户程序做编译处理 的解释编译程序。由只读存储器、ROM 组成。厂家使用的，容不可更改，断电 不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM） 组成。用户使用的。断电容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般 为 3~5 年。 3．输入/输出接口 （1）输入接口： 光电耦合器由两个发光二极管和光电三极管组成。 发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输 入信号变化规律一样的光信号。 光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在光 电耦合器的线性工作区，输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射 下导通，向部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向 部电路输入信号。 也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 PLC 部 所能接受的数字信号。 （2）输出接口 PLC 的继电器输出接口电路
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作过程：当部电路输出数字信号 1，有电流流过，继电器线圈有电流， 然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当部电路输出数字信号 0， 则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或 电压。 也就是通过输出接口电路把部的数字电路化成一种信号使负载动作或不 动作。 三种类型： 继电器输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载 晶体管输出：无触点、寿命长、直流负载 晶闸管输出：无触点、寿命长、交流负载 4．编程器 编程器分为两种，一种是手持编程器，方便。我们实验室使用的就是手持编 程器。 二种是通过 PLC 的 RS232 口。 与计算机相连。 然后敲击键盘。 通过 NSTP-GR 软件（或 WINDOWS 下软件）向 PLC 部输入程序。
3.2.2PLC 3.2.2PLC 的基本工作原理
PLC 采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 [1]每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 [2]输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有 新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 [3]一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 [4]元件映象寄存器的容是随着程序的执行变化而变化的。 [5]扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU 执行指令的速度（2）指令本身 占有的时间（3）指令条数 [6]由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输 入/输出响应延迟。
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3.3PLC 的基本功能和基本指令
3.3.1 PLC 的基本功能
[1]存储容量 存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以编制 出复杂的程序。一般来说，小型 PLC 的用户存储器容量为几千字，而大型机的用 户存储器容量为几万字。 [2]I/O 点数 输入/输出（I/O）点数是 PLC 可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡 量 PLC 性能的重要指标。 点数越多， I/O 外部可接的输入设备和输出设备就越多， 控制规模就越大。 [3]扫描速度 扫描速度是指 PLC 执行用户程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指标。一般 以扫描 1K 字用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以 ms/K 字为单位。PLC 用户手册一般给出执行各条指令所用的时间， 可以通过比较各种 PLC 执行一样的 操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。 [4]指令的功能与数量 指令功能的强弱、数量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指标。编程指令的功 能越强、数量越多，PLC 的处理能力和控制能力也越强，用户编程也越简单和方 便，越容易完成复杂的控制任务。 [5]部元件的种类与数量 在编制 PLC 程序时，需
到大量的部元件来存放变量、中间结果、保持 数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多， 表示 PLC 的存储和处理各种信息的能力越强。 [6]特殊功能单元 特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量 PLC 产品的一个重要指标。 近 年来各 PLC 厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功 能越来越强，使 PLC 的控制功能日益扩大 [7]可扩展能力
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PLC 的可扩展能力包括 I/O 点数的扩展、 存储容量的扩展、 联网功能的扩展、 各种功能模块的扩展等。在选择 PLC 时，经常需要考虑 PLC 的可扩展能力。
3.4 X62W 型万能铣床 PLC 控制
X62W 万能铣床电气控制线路中的电源电路、主电路与照明电路保持不变， 在控制电路中，变压器 TC 的输出与整流器 VC 的输出部分去掉。用可编程控制器 改造后的 PLC 为了保证各种联锁功能， SQ1～SQ6,SB1～SB6按图示分别接入 PLC 将 的输入端，换刀开关 SA1和圆形工作台转换开关 SA2分别用其一对常开和常闭触 头接入 PLC 的输入端子。输出器件分两个电压等级，一个是接触器使用的110V 电压，另一个是电磁离合器使用的36V 直流电，这样也将 PLC 的输出口分为两组 连接点。根据输入输出口的数量，可选择西门子 s7-200型 PLC。 根据 X62W 万能铣床的控制要求，设计该电气控制系统的 PLC 控制梯形图。 该程序共有 8 条支路，反映了原继电器电路中的各种逻辑容。在第 1 支路中， 因 SQ1 和 SB5、 都采用常闭触头分别接至输入端子 I1.3、 SB6 I0.2， I1.3、 则 I0.2 的常开触点闭合，按下启动按钮 SB1 或 SB2 时，I0.0 常开触点闭合，Q0.0、M0.0 线圈得电并自锁，第 3 支路中 Q0.0 常开触点闭合，辅助继电器 M1 线圈得电，其 常开触点闭合，为第 4 支路以下程序执行做好 准备，保证了只有主轴旋转后才
有进给运动。Q0.0 的输出信号使主轴电动机 M1 启动运转。当按停止按钮 SB5 或 SB6 时，I0.2 常开触点复位，Q0.0 线圈失电，主轴惯性运转，同时 I0.3 常开触 点闭合，Q0.4 线圈得电接通电磁离合器 YC1，主轴制动停转。 第 2 支路表达了 KM2 与 YC3 的工作逻辑， 当按下快速移动按钮 SB3 或 SB4 时， I0.1 常开触点闭合， 则 Q0.1 与 Q0.5 线圈得电，KM2 常闭触头断开，电磁离合器 YC2 失电，YC3 得电， 工作台沿选定方向快速移动；松开 SB3 或 SB4 则 YC2 得电，YC3 失电，快速移动 停止。第 4、5、6、8 支路表达了工作台六个方向的进给、进给冲动与圆工作台 的工作逻辑关系。当圆形工作台转换开关 SA2 动作，4、5 支路中 I0.5 的常开触 点分断，第 6 支路中 I0.5 常闭触头复位，M0.4 与 Q0.2 线圈得电，使 KM3 得电， 电动
圈失电，圆形工 作台停止旋转。左右进给时，SQ5 或 SQ6 被压合，I0.6 常开触点复位，第 5、6 支路被分断，而 I1.0 或 I1.1 常开触