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PLC控制系统的等效电路图

PLC控制系统的等效电路图1-28是一个典型的机床继电器控制电路，KT是时间继电器KM1、KM2是两个接触器，分别控制电机M1、M2的运转;SB1为停止按钮，SB2为启动按钮。控制过程如下;按下启动按钮SB2，电机M1开始运转，10s后，电机 M2开始运转;按下停止按钮SB1，电机M1、M2同时停止运转。

  在控制线路中，当按下SB2时，KM1、KT的线圈同时通电，KM1的一个常开触点闭合并自锁，M1开始运转;KT线圈通电后开始计时，10s后KT的延时常开触点闭合，KM2线圈通电，M2开始运转。当按下 SB1时，KM1、KT线圈同时断电，KM2线圈也断电，M1、M2随之停转。

  现若改用日本松下公司生产的FP系列微型PLC来实现上述的控制功能，图1-29为改用PLC控制的等效电路图。在PLC的面板上有一排输入端子和一排输出端子，输入端子和输出端子各有自己的公共接线端子M或L，输入端子的编号为X1、X2、…，输出端子的编号为Y1、Y2、…。停止按钮SB1、启动按钮SB2、热继电器FR1与FR2的一端按到输入端子上，另一端通过电源接到输入公共端子COM上;接触器KM1、KM2的线圈接到输出端子上，输出公共端子COM上接AC220V负载驱动电源。PLC控制的等效电路由三部分组成：

  ①输入部分∶接收操作指令(由启动按钮、停止按钮、开关等提供)，或接收被控对象的各种状态信息(由行程开关、接近开关、各种传感器信号等提供)。PLC的每一个输入点对应一个内部输入继电器，当输入点与输入M端接通时，输入继电器线圈通电，它的常开触点闭合、常闭触点断开;当输入点与输入M端断开时，输入继电器线圈断电，它的常开触点断开、常闭触点接通。

  ②控制部分∶这部分是用户编制的控制程序，通常用梯形图的形式表示。用户控制程序放在PLC的用户程序存储器中。系统运行时，PLC依次读取用户程序存储器中的程序语句，对它们的内容进行解释并加以执行，有需要输出的结果则送到PLC的输出端子，以控制外部负载的工作。

  ③输出部分∶根据程序执行的结果直接驱动负载。PLC的每一个输出点对应一个内部输出继电器，每个输出继电器仅有一个硬触点与输出点相对应。当程序执行的结果使输出继电器线圈通电时，对应的硬输出触点闭合，控制外部负载动作。

  其PLC控制过程为∶当按下SB2时，输入继电器X2的线圈通电，X2的常开触点闭合，使输出继电器Y1的线圈得电，Y1对应的硬输出触点闭合，KM1得电，M1开始运转;同时Y1的一个常开触点闭合并自锁;定时器T37的线圈通电开始计时，延时10s后KT的常开触点闭合，输出继电器Y2的线圈得电，Y2对应的硬输出触点闭合，KM2得电，M2 开始运转。当按下 SB1时，输入继电器 X1的线圈通电，X1的常闭触点断开，Y1、T37的线圈均断电，Y2的线圈也断电，Y1、Y2对应的两个硬输出触点随之断开，KM1、KM2断电，M1、M2停转。

PLC硬件结构分类

 基本单元加扩展型PLC(见图1-39)是一种由整体结构、固定1/O点数的基本单元、可选择扩展I/O模块构成的小型PLC。PLC的处理器、存储器、电源、固定数量的输入/输出接口、通信接口等安装于基本单元上。通过基本单元的扩展接口，可以连接扩展I/O模块与功能模块，进行I/O点数与控制功能的扩展。

  与整体式固定I/O型PLC相比，基本单元加扩展型PLC同样具有结构紧凑、体积小、安装简单的特点;但它可以根据设备的I/O点数与控制要求，增加I/O点或功能模块，因此，具有I/O点数可变与功能扩展容易的优点，可以灵活适应控制要求的变化。

  基本单元加扩展型PLC与模块化结构PLC的主要区别在于∶

  ①基本单元加扩展型PLC的基本单元本身具有集成、固定点数的I/O点，基本单元可以独立使用。

  ②基本单元、扩展模块自成单元，不需要安装基板(或机架)，因此，在控制要求变化时，可以在原基础上很方便地对PLC的配置进行改变。

  ③可以使用功能模块，由于基本单元具有扩展接口，因此可以连接其他功能模块。基本单元加扩展型PLC的*大I/O点数通常可以达到256点以上;功能模块的规格与品种也较多，有模拟量输入/输出、位置控制、温度测量与调节、网络通信等。

  这类PLC在机电一体化产品中的实际用量*大，大部分生产厂家的小型PLC都采用了这种结构形式。如日本MITSUBISH(三菱)的FX;N/FX∶Ne/FX∶N/FX∶N/FX00系列等(见图1-38)。

  集成式PLC

  集成式PLC(也称内置式PLC)一般作为数控系统(CNC)的功能补充，用于实现数控机床或其他数控设备的辅助机能控制，如刀具自动交换控制、工作台自动交换控制、冷却的开/关控制、主轴的启动/正反转/停止控制、夹具的自动松/夹、自动上/下料控制等。

  集成式PLC是一种将PLC与CNC(数控装置)集成于一体的专用PLC，通常无独立的电源与CPU，一般不可以单独使用。

  在大多数数控系统中，PLC与CNC共用同一CPU，如三菱的E60系列数控系统(见图1-40)，FANUCO系列数控系统，SIEMENS810系列、802系列数控系统等。

  当PLC与CNC共用CPU时，PLC的输入/输出通常以I/O接口模块的形式安装在数控系统或者机床上，I/O模块与CPU间通过总线连接，如三菱的FCU6-HRC341/351模块(见图1-39)、SIEMENS 802D的PP72/48模块、FANUC-0iCI/O模块均属于这种情况。

  采用集成式结构时，PLC接口模块一般都为用途单一的开关量输入/输出模块(有时有少量的模拟量接口)，单个模块的I/O点数通常都较多，如PP72/48 I/O模块为72点输入/48点输出，FCU6-HRC341/351为64点输入/48点输出，0iCI/O模块为96点输入/48 点输出等。但接口模块的规格较少，一般只有1～2种，且I/O的点数与输入/输出的要求固定不变。当I/O点数不足时，需要增加I/O模块进行扩展，PLC通常无特殊功能模块可以供选择。

  在功能强大的数控系统中，PLC也有使用单独CPU的场合，此类PLC具有独立的电源模块、CPU模块、I/O模块、整体结构与通用型模块式PLC相同，也可以作为独立PLC使用(此类情况不常见);在部分CNC上，也有直接使用通用PLC的情况(如SIEMENS早期的SINUMERIK6、3、8系列CNC，SINUMERIK850、880系列CNC，以及当前的SINUMERIK 810D/840D系列CNC均为直接使用PLC的产品)。

  使用单独CPU的集成式PLC，一般通过特殊的接口模块与总线实现CNC与PLC间的数据交换。PLC的其他组成部分均为模块化结构，与通用PLC一样，单个I/O模块的控制点数较少，但可以安装的模块数较多，且输入/输出要求可变，使用较灵活。

  集成式PLC的优点是可以随时通过CNC的操作面板进行程序编辑、调试与状态诊断，在部分系统中还可以进行梯形图的动态显示。

  集成式PLC的使用方法与通用PLC基本相同，但在I/O信号与标志寄存器(也称内部继电器)方面，具有地址固定的CNC与PLC间的内部传送信号;在指令系统方面，具备部分适合于CNC机床控制的特殊功能指令，如刀具自动交换控制用的回转器计数指令、回转器捷径选择指令、“随机换刀”控制指令等。

  由于集成式PLC一般都需要与PLC同时使用，编程时必须了解系统内部PLC与CNC 之间的信号关系，才能正确使用。

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