江西理工大学10届专科生毕业论文
所用电源由CNC 装置提供，不需另备电源。
图 2-1 具有内装型PLC的CNC机床系统框图
(4) 采用内装型PLC 结构，CNC 系统可以具有某些高级的控制功能。如：梯形图编辑和传送功能，在CNC 系统内部直接处理NC 窗口的大量信息等。 国内常见外国公司生产的带有内装型PLC 的系统有：FANUC 公司的FS—0(PMC—L/M)、FS—0 Mate(PMC—L/M)、FS—3(PLC—D)、FS—6(PLC—A、PLC—B)、FS—10/11(PMC—1)、FS—15(PMC—N)，SIEMENS 公司的SINUMERIK 810、SINUMERIK 820，A-B公司的8200、8400、8600 等。
2. 独立型PLC
独立型PLC 又称通用型PLC。独立型PLC 是独立于CNC 装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。如图2.21 所示为具有独立型PLC 的CNC机床系统框图。
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独立型PLC 有如下特点：
(1) 独立型PLC 具有如下基本的功能结构：CPU 及其控制电路、系统程序存储器、用户程序存储器、I/O接口电路、与编程机等外部设备通信的接口和电源等。
(2) 独立型PLC 一般采用积木式模块化结构或笼式插板式结构，各功能电路多做成独立的模块或印制电路板，具有安装方便，功能易于扩展和变更等优点。例如，可采用通信模块与外部I/O 设备、编程设备、上位机、下位机等进行数据交换；采用D/A 模块可以对外部伺服装置直接进行控制；采用计数模块可以对加工工件数量、刀具使用次数、回转体回转分度数等进行检测和控制，采用定位模块可以直接对诸如刀库、转台、直线运动轴等机械运动部件或装置进行控制。
图 2-2 具有独立型PLC 的CNC 机床系统框图
(3) 独立型PLC 的输入/输出点数可以通过I/O 模块或插板的增减灵活配
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置。有的独立型PLC 还可通过多个远程终端连接器构成有大量输入/输出点的网络，以实现大范围的集中控制。
在独立型PLC 中，那些专为用于FMS、FA 而开发的独立型PLC 具有强大的数据处理、通信和诊断功能，主要用作“单元控制器”，是现代自动化生产制造系统重要的控制装置。独立型PLC 也用于单机控制。国外有些数控机床制造厂家，或是为了展示自己长期形成的技术特色，或是为了对某些技术绝窍进行保密，或纯粹是因管理上的需要，在购进的CNC系统中，舍弃了PLC 功能，而采用外购或自行开发的独立型PLC 作控制器，这种情况在从日本、欧美引进的数控机床中屡见不鲜。
国内已引进应用的独立型PLC 有：SIEMENS 公司的SIMATI C S5 系列产品，A-B公司的PLC 系列产品，FANUC公司的PMC—J 等。
2.3 PLC在数控机床中的工作原理
PLC是以循环扫描方式控制数字化的信息，实施逻辑性很强的通信控制。在系统硬件的支持和软件的控制下，PLC按固定的周期时间循环扫描，按用户程序中指令的顺序，一条一条地执行程序中的指令。在每一个扫描周期内，PLC顺序地执行自诊断，初始化，执行用户程序，通信服务等任务。
PLC有两种基本的工作模式，即运行（RUN）模式与停止（STOP）模式。在运行模式下,PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。
除了执行用户程序外，在每次循环过程中，PLC还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为五个阶段：内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理。PLC的这种周而复始的循环工作方式成为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入/输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。
在内部处理阶段，PLC检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，同时完成一些其他内部工作。
在通信服务阶段，PLC与其它带微处理器的智能通信装置，响应编程器输
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入的命令，更新编程器的显示内容。
当PLC处于停止（STOP）模式时，只执行内部处理和通信服务两个阶段的操作。PLC处于云运行（RUN）模式时，还要完成另外三个阶段的操作。
在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。PLC梯形图中的其他编程元件也有对应的映像存储区，它们统称为元件映像基础寄存器。
在输入处理阶段，PLC把所有外部输入电路的接通、断开状态读入输入映像寄存器。在外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为1状态时，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。外部输入触点电路断开时，对应的输入映像寄存器为0状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。
某一编程元件对应的映像寄存器为1状态时，称该编程元件为ON；其映像寄存器为0状态时，称该编程元件为OFF。
在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之改变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。
PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按部序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束。在执行指令时，从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的0/1状态读进来，并并根据指令的要求执行下相应的逻辑运算，运算的结果写入相应的元件映像寄存器中，因此，各编程元件映像寄存器（输入映像寄存器除外）的内容会随着程序的执行而变化。
在输出处理阶段，CPU将输入映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。梯形图中某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，是外部伏在通电工作。
若梯形图中输出继电器的线圈“通电”，对应的输出映像寄存器为0状态，在输出处理阶段之后，继电器型输出模块中对应的的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。
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