基于PLC的加工中心刀库换刀控制系统设计
[摘要]本设计的题目是基于PLC加工中心刀库换刀控制系统的设计。通过分析刀库的自动换刀的过程，使刀库在加工中心上能配合换刀机械手的需要——能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程每次换新刀只需输入相应换刀号信号即可。在分析控制要求的基础上，设计出相应控制程序。控制程序包含： 建立当前刀具库映像、记录请求刀具号、转盘转动方向判断并确定转盘正反转、发出脉冲控制刀盘转动、到位灯及换刀指示灯显示等部分， 程序结构性好、可读性强、运行效率高，能很好地满足实用要求。 [关键词]加工中心，刀库换刀， PLC
基于PLC的加工中心刀库换刀控制系统设计
Based on the PLC Machining Center Tool Change Control
System Design
[ Abstract]this design topic is based on the PLC machining center tool change control
system design. Through the analysis of the knife of the automatic tool changing process, so that the cutter in machining center can be matched with the tool changing manipulator needs -- in NC program under the control of flexible implementation tool changing process every time new knife only needs to input the corresponding tool change signal can be. The analysis and control on the basis of the requirements, designs the corresponding control procedure. The control program includes: establish the library image, recording request tool number, the rotation of the turntable direction judgment and to determine the turntable is reversed, to send pulses to control the cutter disc to rotate in place, lights and tool change indicator display parts, good program structure, readability is strong, operation efficiency is high,which can meet the practical requirements.
[ Key words] MC, changing tool , PLC
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目 录
目 录 ......................................................... I 引 言 .................................................................. 1 1 PLC在加工中心中的应用 .............................................. 5
1.1 数控加工中心组成结构及工作过程 ..................................... 5 1.2 数控机床中PLC和NC的关系 .......................................... 7 1.3 PLC在数控机床中的应用 .............................................. 8 1.3.1PLC在数控机床中的应用形式 ....................................... 9 1.3.2 PLC与数控系统及数控机床间的信息交换 ............................ 9 1.3.3 PLC与数控机床外围电路的关系 ................................... 10
2 刀库自动选刀系统 ................................................... 11
2.1刀库自动选刀机械系统 ............................................... 11 2.2 刀库选刀方式 ...................................................... 11 2.3驱动装置步进电机工作原理与控制 ..................................... 13 2.3.1 步进电机工作原理和特性 ........................................ 13 2.3.2 基于PLC步进电机的控制原则 .................................... 14
3 选刀控制的PLC 系统设计 ............................................ 16
3.1三菱PLC及其原理 ................................................... 16 3.1.1 PLC系统组成及各部分的功能 ..................................... 16 3.1.2 PLC的基本工作原理 ............................................. 18 3.2编程方法与规则 ..................................................... 20 3.2.1 编程要求 ...................................................... 20 3.2.2 编程方法 ...................................................... 21 3.3 CNC与PLC的通信 ................................................... 22 3.4 PLC型号的选择分析 ................................................. 22 3.5 PLC地址分配 ....................................................... 23 3.6 PLC接线 ........................................................... 24 I
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3.6.1 PLC接线图 ..................................................... 24 3.6.2 PLC硬件接线 ................................................... 25
4 换刀控制过程 ........................................................ 27
4.1换刀总过程 ......................................................... 27 4.2换刀程序过程 ....................................................... 28 4.2.1建立刀具库映像 ................................................. 28 4.2.2换刀号输入 ..................................................... 28 4.2.3得出换刀号所在的刀座号 ......................................... 28 4.2.4判断刀盘转动方向并得出控制刀盘转动脉冲数 ....................... 29 4.2.5发出脉冲以及控制指示灯 ......................................... 29 4.3 三菱FX2N指令使用 ................................................. 29 4.4程序流程图 ......................................................... 33
5 程序梯形图 .......................................................... 35 6 软件编程 ............................................................. 43
6.1 GX Developer的特点 ................................................ 43 6.2 GX Developer的编程环境 ............................................ 44
致 谢 ................................................................. 46 参考文献 ............................................................... 47 毕业设计实物模型 ...................................................... 48
II
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引 言
进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的良机，也遭遇到加入WTO（世界贸易组织）后激烈的市场竞争压力。从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。 装备制造业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行限制政策。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术是现代化工业生产中的一门新型的发展十分迅速的高技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透形成机电一体化产品。其及技术范围所覆盖的范围有，机械制造技术，微电子技术，信息处理，加工，传输技术，自动控制技术，伺服驱动技术，检测监控技术，传感技术，软件技术等。在提高生产率，减低成本 保证加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点，特别是在适应机械产品迅速更新换代，小批量，多品种生产方面，各类数控装备是实现制造技术的关键。
数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5～10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。 数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工装和专机。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。
数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作的数控机床。 在加工中心上加工零件的特点是：被加工零件经过一次
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装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心。
加工中心是目前世界上产量最高，应用最广泛的数控机床之一，他是适应省力，省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀机床，是综合了机械技术，电子技术等等的高技术产品。加工中心综合能力较强，工件经一次装夹后能完成较多的加工内容其效率是普通机床的五到十倍特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对新装复杂的，精度要求高的单件产品或小批量多品种生产更适用。加工中心不仅提高了共建的加工质量，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。
加工中心(Machining Center)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加
工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。
加工中心的由来
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。
加工中心的分类
一、加工中心按加工工序可分分镗铣与车铣两大类。 (1)镗铣 (2)车铣
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二、按控制轴数可分为： (1)三轴加工中心 (2)四轴加工中心 (3)五轴加工中心。
三、以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万能加工中心。
(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。
(2)立式加工中心：(Vertical Machining Center)是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板
类、盘类、模具及小 型壳体类复杂零件。
(3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂
空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。
多工序集中加工的形式扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以停转或分度，而由刀具旋转进行铣削、钻削、铰孔和攻丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。 加工中心按主轴的布置方式分为立式和卧式两类。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。
加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。
换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。 加工中心的发展史
第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、
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镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。
二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。 加工中心定期检查项目
1) 主轴在额定最高转速下运转轴承状态 测振仪 2) 设备水平检测 水平仪
3) X/Y/X轴相互垂直度检测 方箱/角尺
4) X/Y/Z轴重复定位精度检测 激光干涉仪(视设备品牌可以自动补偿) 5) X/Y/Z轴累计误差检测 激光干涉仪(视设备品牌可以自动补偿) 6) 主轴300mm径向跳动检测 7) 主轴与工作台面的垂直度检测 8) X/Y/Z轴滚珠丝杠轴承状态检测、 9) X/Y/Z轴丝杠状态检测
在数控加工中心，目前的编程方法通常有两种：①简单轮廓——直线、圆弧组成的轮廓，直接用数控系统的G代码编程。②复杂轮廓——三维曲面轮廓，在计算机中用自动编程软件(CAD/CAM)画出三维图形，根据曲面类型设定各种相应的参数，自动生成数控加工程序。以上两种编程方法基本上能满足数控加工的要求。但加工函数方程曲线轮廓时就很困难，因为早期的铣床数控系统不具备函数运算功能，直接用G代码不能编制出函数方程曲线的加工程序，(版本较低的)CAD/CAM软件通常也不具备直接由方程输入图形的功能。所以切削函数方程曲线轮廓，目前通常使用的方法是：根据图纸要求，算出曲线上各点的坐标，再根据算出的坐标值用直线或圆弧指令代码编制程序，手工输入系统进行加工。
本设计是某数控加工中心的换刀控制系统，实现基于PLC的自动换刀控制，刀具库由二十种刀具、换刀转盘和取放刀机械手组成。该刀具库SB1～SB10 按钮控制选择二十种刀具， 由霍尔元件构成的行程开关ST1～ST20进行刀具到位限位， 机械手进行换取刀具。
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1 PLC在加工中心中的应用
随着我国新型工业化的进程，数控加工中心等机床在机械制造业中的应用范围和水平有了很大的提高，特别是箱体类零件和复杂曲面零件非常适合在加工中心上完成多工序加工。加工中心是目前世界上产量最高、应用最为广泛的一种数控机床，加工中心综合机床为了能在工件一次装夹中完成多种工序的加工，以缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，必须带有ATC(自动换刀)装置，因此加工中心的加工能力和效率比普通的数控铣床有了很大的提高。自动换刀系统的性能将直接影响机床的换刀效率和机床的加工性能。由于加工中心是一种高技术含量的机电一体化产品，自动换刀装置的控制系统本身及相关机械结构的复杂，因此在实际的生产维护、维修过程中，需要技术人员具备较高的机电复合知识和技能。
1.1 数控加工中心组成结构及工作过程
本例数控机床有输入、输出装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成。如下图1.1所示：
图1.1数控机床组成机构图
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输入装置可将不同加工信息传递给计计算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数做记录保存，带工作一段时间后，再将输出与原始资料做比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。数控装置只数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床个功能的指挥工作。它包含为计算机的电路，各种借口电路、CRT显示器等硬件及相应软件。可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及道具刃磨次数等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；还对机床外部开关（行程开关、压力开关、温控开关等）进行控制；对输出信号（刀库、机械手、回转工作台等）进行控制。检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈与数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。数控机床的工作过程如下图1.2所示
图1.2 数控机床的工作过程
数控加工的准备过程比较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制定、加工程序的编制、选用工装及使用方法等。机床的调整主要包括刀具命名、调入刀库、工件安装、对刀、测量刀位、机床各部件状态等多项工作内容。程序调试主要是对程序本身的逻辑问题及其设计合理性进行检查和调整。试切成功后方可对零件进行正式加工，并对加工后的零件进行结果检测。前三步均为待机时间，为提高工作效率，希望待机时间越短越好，越有利于机床合理使用。该项指标直接影响对机床利用率的评价即（机床实动率）。
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1.2 数控机床中PLC和NC的关系
PLC用于通用设备的自动控制，称为可编程控制器。PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制，称为可编程序机床控制器。因此，在很多数控系统中将其称之为PMC（programmable machine tool controller）。控制系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。可以这样来划分NC和PLC的作用范围 数控系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制。这个任务是由NC来完成；2、机床辅助设备的控制是由PLC来完成。它是在数控机床运行过程中，根据CNC内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行控制。相对于PLC，机床和NC就是外部。编PLC程序要用到NC给PLC的信号和PLC给NC的信号是为了PLC与NC之间的信息交换。可编程控制器(PLC)与数控系统（NC）以及数控机床(MT)之间的信息交换有以下信号:相对于PLC，机床和NC就是外部。PLC与机床以及NC之间的信息交换，对于PLC的功能发挥，是非常重要的。PLC与外部的信息交换，通常有四个部分：（1） 机床侧至PLC：机床侧的开关量信号通过I/O单元接口输入到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所配置的输入地址，均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置，对PLC程序和地址分配进行修改。（2）PLC至机床：PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到机床侧，所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。（3） NC至PLC：CNC至PLC:CNC送至PLC的信息可由CNC 直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址） 均由CNC 厂家确定,PLC编程者只可使用不可改变和增删。如数控指令的M、S、T 功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。（4） PLC至CNC : PLC 送至CNC 的信息也由开关量信号或寄存器完成,所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC 厂家确定,PLC 编程者只可使用,不可改变和增删。PLC在数控机床中的控制功能:（1） 操作面板的控制。操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号，直接进入PLC，控制机床的运行。（2） 机床外部开关输入信号。将机床侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算。这些开关信号，包括很多检测元件信号（如：行程开 第 7 页 共50页
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关、接近开关、模式选择开关等等）（3） 输出信号控制：PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。（4） 功能实现。系统送出T指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号。（5） M功能实现。系统送出M指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号。
A、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制。这个任务是由NC来完成；
B、机床辅助设备的控制是由PLC来完成。它是在数控机床运行过程中，根据CNC内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行控制。
在数控机床中这两种控制任务，是密不可分的，它们按照上面的原则进行了分工，同时也按照一定的方式进行连接。NC和PLC的接口方式遵循国际标准 “ISSO 4336-1981(E)机床数字控制－数控装置和数控机床电气设备之间的接口规范”的规定，接口分为四种类型：
a、与驱动命令有关的连接电路；
b、数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路； c、电源及保护电路；
d、通断信号及代码信号连接电路；
从接口分类的标准来看，第一类、第二类连接电路传送的是数控装置与伺服单元、伺服电机、位置检测以及数据检测装置之间的控制信息。第三类是由数控机床强电电路中的电源控制控制电路构成。通常由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、继电器、接触器等构成。为其他电机、电磁阀、电磁铁等执行元件供电。这些相对于数控系统来讲，属于强电回路。这些强电回路是不能够和控制系统的弱电回路直接相连接的，只能够通过中间继电器等电子元器件转换成直流低压下工作的开关信号，才能够成为PLC或继电器逻辑控制电路的可接受的电信号。反之，PLC或继电器逻辑控制来的控制信号，也必须经过中间继电器或转换电路变成能连接到强电线路的信号，再由强电回路驱动执行元件工作。第四类信号是数控装置向外部传送的输入输出控制信号。
1.3 PLC在数控机床中的应用
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1.3.1PLC在数控机床中的应用形式
PLC在数控机床中应用，通常有两种形式：一种称为内装式；一种称为独立式。 内装式PLC也称集成式PLC，采用这种方式的数控系统，在设计之初就将NC和PLC结合起来考虑，NC和PLC之间的信号传递是在内部总线的基础上进行的，因而有较高的较高交换速度和较宽的信息通道。它们可以共用一个CPU也可以是单独的CPU这种结构从软硬件整体上考虑, PLC 和NC 之间没有多余的导线连接, 增加了系统的可靠性, 而且NC 和PLC 之间易实现许多高级功能。PLC 中的信息也能通过CNC 的显示器显示, 这种方式对于系统的使用具有较大的优势。高档次的数控系统一般都采用这种形式的PLC。
独立式PLC也称外装式PLC，它独立于NC装置，具有独立完成控制功能的PLC。在采用这种应用方式式，可根据用户自己的的特点，选用不同专业PLC厂商的产品，并且可以更为方便的对控制规模进行调整。
1.3.2 PLC与数控系统及数控机床间的信息交换
相对于PLC，机床和NC就是外部。PLC与机床以及NC之间的信息交换，对于PLC的功能发挥，是非常重要的。PLC与外部的信息交换，通常有四个部分：
（1）机床侧至PLC：机床侧的开关量信号通过I/O单元接口输入到PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所配置的输入地址，均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置，对PLC程序和地址分配进行修改。
（2）PLC至机床：PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到机床侧，所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。
（3）NC至PLC：CNC至PLC:CNC送至PLC的信息可由CNC 直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址） 均由CNC 厂家确定,PLC编程者只可使用不可改变和增删。如数控指令的M、S、T 功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。
（4） PLC至CNC : PLC 送至CNC 的信息也由开关量信号或寄存器完成,所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC 厂家确定,PLC 编程者只可使用,不可改变和增删
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1.3.3 PLC与数控机床外围电路的关系
如前所述，PLC在数控机床中用来控制机床的强电回路（通过一些电器元件）。为了更好了解数控机床的PLC的控制功能，就有必要对PLC和外围电路的关系进行分析。 数控机床通过PLC对机床的辅助设备进行控制，PLC对对外围电路的控制来实现对辅助设备的控制的。PLC接受NC的控制信号以及外部反馈信号，经过逻辑运算、处理将结果以信号的形式输出。输出信号从PLC的输出模块输出，有些信号经过中间继电器控制接触器然后控制具体的执行机构动作，从而实现对外围辅助机构的控制。有些信号不需要通过中间环节的处理直接用于控制外部设施，比如说，有些直接用低压电源驱动的设备（如：面板上的指示灯）。也就是说每一个外部设备（使用PLC控制的）都是由PLC的一路控制信号来控制的，也就是说每一个外部设备（使用PLC控制的）都在PLC中和一个PLC输出地址相对应。
PLC对外围设备的控制，不仅仅是要输出信号控制设备、设施的动作，还要接受外部反馈信号，以监控这些设备设施的状态。在数控机床中用于检测机床状态的设备或元件主要有，温度传感器、震动传感器、行程开关、接近开关等等。这些检测信号有些是可以直接输入到PLC的端口，有些必须要经过一些中间环节才能够输入到PLC的输入端口。
无论是输入还是输出，PLC都必须要通过外围电路才能够控制机床的辅助设施的动作。在PLC和外围电路的关系中，最重要的一点就是外部信号和PLC内部信号处理的对应。这种对应关系就是前面所说的地址分配，就是将每一个PLC中地址和外围电路每一路信号相对应。这个工作是在机床生产过程中，编制和该机床相对应的PLC程序时，由PLC程序编制工程师定义。当然做这样的定义必须遵循必要的规则，以使PLC程序符合系统的要求。
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2刀库自动选刀系统
2.1刀库自动选刀机械系统
刀库自动选刀机械系统主要是将加工所需刀具，从刀库中传送到主轴夹持机构上 基本要求： 换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储存量， 刀库占地面积小(结构紧凑)， 安全可靠。
刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库。由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本。
刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备；若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的，刀库自动换刀示意图如图2.1所示。
图2.1 刀库自动换刀
本设计刀库的回转运动由步进电机作动力源，由PLC发出一定脉冲控制步进电机，以带动刀库可使每个刀套准确停在换刀位置。刀套停在换刀位置后，由气缸控制刀套处于水平或垂直状态，以方便机械手换刀，刀套分度台可以顺时针或逆时针方向旋转，从而可以在最短的时间内搜索到所要更换的刀具。
2.2 刀库选刀方式
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根据刀具与刀库的位置关系可将刀库分成两类：一类是刀具在刀库中的位置固定不变，称为机械随机控制。根据来自机床刀库的位置信息和T命令按照给出的命令控制系统决定刀库的旋转方向要求的步数等，每个刀具和刀套(刀鞘)有一一对应关系，通常在主轴和刀库之间以“中间刀套”提供换刀，不用ATC命令而用ROT命令也可以进行此控制;另一类是刀具在刀库中的位置会发生改变，即当刀库旋转时，刀库号和刀具号之间的关系会发生改变，也称为记忆模式随机控制。根据来自机床刀库的旋转或位置的信息控制系统指出储存在自动模式中的刀具号刀库的寻址刀库旋转的方向和步数由给出的T命令和储存在自动模式中的刀具号确定，每个刀具和刀套(刀鞘)并不总是有一一对应关系，通常不提供“中间刀套”。
PLC自动换刀 (ATC)和旋转刀库 (ROT)专用命令要把握住换刀过程的两个基本动作：刀库定位和旋转。刀库定位即确定刀库当前的位置;刀库旋转即确定从刀库当前刀位转到目标刀位的旋转方向和步数。
对于第一类刀库通常采用固定指针系统，刀库旋转时刀套与刀具号之间的关系是固定的，通过环形计数器记录当前刀位的刀号来确定刀库的位置，再根据T命令给出要求变换的刀具号作为目标刀号，由旋转体转位命令(ROTK1)来确定刀库的旋转方向和步数。由于这种刀库中刀具的位置唯一确定，一般不使用刀具搜索命令(ATCK1)。对于第二类刀库，刀具在刀库中的位置随着刀库的旋转发生变化，根据刀具数据表中刀具号与刀库号(指针)相对位置的变化方式可分为浮动指针系统和刀台旋转系统，见图3。浮动指针系统即刀具数据表中刀具号在刀盘中的位置固定不动而刀库号(指针)随刀库的旋转而发生变化，变化方式由指针向前、反向旋转命令(ATCK5、ATCK6)来控制，确定当前刀位所对应的刀具号。刀台旋转系统是刀具数据表中刀库号(指针)的位置固定不动而刀盘中的刀具号随刀库的旋转而变化， 变化方式由刀台向前、 反向旋转命令(ATCK7、ATCK8)控制，确定当前刀位所对应的刀具号。在浮动指针系统和刀台旋转系统中刀库的位置由记录当前刀位号的指针来确定，并且在刀台旋转系统中指针始终为零，即指向数据表的起始处。这类刀库是刀具的位置不唯一确定，换刀过程与第一类刀库有所不同：首先由指针(记录当前刀位号)确定刀库位置，根据T命令给出的要求更换的刀号，由刀具搜索命令(ATCK1)找到所要求更换的刀号，把输出在刀库中的位置(刀库号)作为旋转体转位命令(ROK1)中的目标刀号，利用该命令来确定刀库的旋转方向和步数，最后利用换刀命令(ATCK3、ATCK4)将要求更换的刀具与被更换的刀具的数据进行交换。
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目前加工中心大量使用记忆式的任选方式，该方式将刀具号和刀库中的刀套位置(地址)通过编码识别系统对应地记忆在数控系统的PLC中，本设计无需编码识别系统，只需在初始建立刀具库映像，记录当前道具与刀库对应关系，无论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着。每次换刀后自动修改刀具库映像，使刀具可以任意取出和交换，使每次选刀时就近选取。本文主要采用记忆式取刀方式，无需传感器识别，可实现机械手任意位置自由换刀。
2.3驱动装置步进电机工作原理与控制
2.3.1 步进电机工作原理和特性
步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的执行机构。由于受脉冲的控制,其转子的角位移量和速度严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比,通过控制脉冲数量来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的;通过改变通电顺序,从而达到改变电机旋转方向的目的。
总结来说,步进电机主要具有以下一些工作特性:
(1)输入脉冲数严格和电机的角位移成正比,电机运转一周后没有积累误差,因此具有良好的跟随特性;(2)由于其良好的跟随特性,步进电机可以与驱动器电路组成开环数字控制系统,同时,也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数字控制系统。(3)步进电机的动态响应快,易于启动和停止、正反转和变速。(4)速度可以在相当宽的范围内平滑调节;在低速动作状态下仍能保证获得大的转矩。
系统设计中我们采用的步进电机为0.9°步距角的三相步进电机。步进电机在启动和停止时有一个加速及减速过程,且加速速度越小则冲击越小,动作越平稳,所以步进电机工作一般要经历以下的变化过程:加速—恒速(高速)—减速—恒速(低速)—停止。因步进电机转速与脉冲频率成正比,所以输入步进电机的脉冲频率也要经历一个类似的变化过程,可见在步进电机启动时要使脉冲升频,停车时使脉冲降频。
可见在步进电机启动时要使脉冲升频,停车时使脉冲降频。由于步进电机驱动器在输入脉冲200 Hz时处于震荡区内,容易损坏内部元件,而在200 Hz以下运转速度较慢,效率较低,故一般采用350Hz作为脉冲的低频起点。经测试,轻载时高频脉冲可达到6.8kHz。
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2.3.2 基于PLC步进电机的控制原则
步进电机的控制和驱动方法很多,按照使用的控制装置可分为:普通集成电路控制、单片机控制、工控机控制、PLC控制等几种;按照控制结构可分为:硬脉冲生成器硬脉冲分配结构、软脉冲生成器软脉冲分配器结构、软脉冲生成器硬脉冲分配器结构。由于步进电机具有无累积误差、跟踪性能好的优点,步进电机的控制以组成开环控制系统居多。 步进电机能作出响应而不失步的最高步进频率称为“启动频率”;与此类似,“停止频率”是指系统控制信号突然关断,步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。而电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应。有了这些数据,就能有效地对步进电机进行变速控制。采用PLC控制步进电机,应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量,进而选择PLC及其相应的功能模块。根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率,根据脉冲数量可以确定PLC的位宽。3 步进电机PLC控制系统的硬件设计.
2.3.3控制系统结构
设计中,步进电机PLC控制,系统硬件部分由控制面板、PLC,控制器、驱动器、步进电机等组成。上位机是个人计算机,作为控制面板、人机交互界面和控制软件编制环境,通过与PLC的
通信,实现操作监控功能;控制器PLC发出脉冲、方向信号,通过驱动器控制步进电机的运行状态。因为设计的步进电机控制系统中要求手动盘车功能,在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴,这时要利用驱动器的脱机信号功能,使电机脱机,进行手动操作或调节;手动完成后,再将脱机信号去除,以继续自动控制。
(1)步进电机:步进电机有步距角、静力矩、电流三大要素组成。根据负载的控制精度要求选择步距角大小,根据负载的大小确定静力矩,静力矩一经确定根据电机矩频特性曲线来判断电机的电流。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。
(2)驱动器:遵循先选电机后选驱动的原则,电机的相数、电流大小是驱动器选择的决定性因素;在选型中,还要根据PLC输
出信号的极性来决定驱动器输入信号是共阳极或共阴极。为了改善电机的运行性能和提高控制精度,通常通过选择带细分功能的驱动器来实现,目前驱动器的细分等级有8倍、16倍、32倍、64倍等,最高可达256倍细分。在实际应用中,应根据控制要和步进电机的特性选择合适的细分倍数,以达到更高的速度和更大的高速转矩,使电机运转精度更高,振动更小[5]。
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(3)PLC:运用PLC控制步进电机时,应该保证PLC具有高速脉冲输出功能,通过选择具有高速脉冲输出功能或专用运动控制功能的模块来实现。设计中,根据选型原则和功能要求,我们采用的步进电机为0.9°步距角的三相步进电机,PLC为三菱的FX2系PLC。 按照系统控制要求,系统IO硬件连接如图3所示(部分)。图中,CP为脉冲信号输入端子,CW为方向信号输入端子,N为使能信号输入端子。 步进电机，驱动器，PLC的接线如图2.2所示。
图2.2 PLC与步进电机驱动器接线
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3 选刀控制的PLC 系统设计
在本系统设计中采用三菱FX2N系列PLC。FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。 FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等，特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code印刷，HEX ASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。
3.1三菱PLC及其原理
3.1.1 PLC系统组成及各部分的功能
(1)CPU运算和控制中心
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内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
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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，监控程序以及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，内容不可更改，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。断电内容消失。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 a输入接口：
光电耦合器由两个发光二极度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相同的光信号。
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内，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，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。 b输出接口:
PLC的继电器输出接口电路
工作过程：当内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。当内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内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 第 17 页 共50页
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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内部输入程序。
3.1.2 PLC的基本工作原理
1）PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
2）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。
在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。
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）元件映象寄存器的内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。a .CPU执行指令的速度b.指令本身占有的时间c.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。
（2）PLC与继电器控制系统、微机区别 1)PLC与继电器控制系统区别
前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”。 前者用“软件”，后者用“硬件”。 2)PLC与微机区别
前者工作方式是“循环扫描”。后者工作方式是“待命或中断” 3)PLC 编程方式
PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。用“软件编程逻辑”代替“硬件布线逻辑”。
PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。尤其前两者为常用。 4)梯形图语言特点：
a.每个梯形图由多个梯级组成。
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b．梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。当某一梯级的逻辑运算结果为“1”时，有假想的电流通过。
c．继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。 d．每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。 e．输入继电器受外部信号控制。只出现触点，不出现线圈。 5)主要技术性能
用户程序存储容量：是衡量可存储用户应用程序多少的指标。通常以字或K字为单位。16位二进制数为一个字，每1024个字为1K字。PLC以字为单位存储指令和数据。一般的逻辑操作指令每条占1个字。定时/计数，移位指令占2个字。数据操作指令占2~4个字。 6)PLC的分类 按结构分类：
a.整体式：是把PLC各组成部分安装在一起或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在机壳内形成一个单一的整体，称之为主机或基本单元、小型、超小型PLC采用这种结构。
b.模块式：是把PLC各基本组成做成独立的模块。中型、大型PLC采用这种方式。便于维修。
（3）PLC执行程序的过程
PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。 2）程序执行阶段
在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。
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对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。 3）输出刷新阶段
当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。
因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。
在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。
对于小型PLC，其I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。 而对于大中型PLC，其I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。因此，当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为PLC输入／输出响应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。
3.2编程方法与规则
可编程控制器主要靠运行程序工作，要使可编程控制器充分发挥作用，除了选用正确的可编程控制器型号，合适的检测和执行装置，合理规划系统结构之外，编制出一个高质量的可编程控制器工作程序也是很重要的。
3.2.1 编程要求
（1）所编的程序要合乎所使用的PLC的有关的规定主要是对指令要准确地理解，正确
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地使用。各种PLC指令多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC的指令重新理解一遍，否则容易出错。
（2）要使所编的程序尽可能简洁简短的程序可以节省内存，简化调试，而且还可节省执行指令的时间，提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短，就要注意编程方法，用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一般而言，在达到的目的相同时，用功能强的指令比用功能单一的指令，程序步数可能会少些。
（3）要使所编的程序尽可能清晰这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的层次，讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时，更要注意程序的层次，可积累自己的与吸收别人的经验，整理出一些标准的具有典型功能的程序，并尽可能使程序单元化，像计算机中的常用的一些子程序一样，移来移去都能用，这样，设计起来简单，别人也易了解。
（4）要使所编的程序合乎PLC的性能指标及工作要求所编程序的指令条数要少于所选用的PLC内存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的输入、输出点数要在所选用PLC的I/O点数范围之内，PLC的扫描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间，而且还包括运行系统程序，（如I/O处理、自监测）所需的时间。
（5）所编程序能够循环运行 PLC的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环，则又返回初始化状态。只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。
3.2.2 编程方法
常用的PLC编程方法有经验法、解析法、图解法。
（1）经验法即是运用自己的或别人的经验进行设计，设计前选择与设计要求相类似的成功的例子，并进行修改，增删部分功能或运用其中部分程序，直至适合自己的情况。在工作过程中，可收集与积累这样成功的例子，从而可不断丰富自己的经验。 （2）解析法可利用组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后再根据求解的结果，画成梯形图或直接写出程序。解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化，可避免编程的盲目性，是较有效的方法。 （3）图解法图解法是靠画图进行设计。常用的方法有梯形图法、波形图法及流程法。梯形图法是基本方法，无论是经验法还是解析法，若将PLC程序转化成梯形图后，就
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要用到梯形图法。波形图法适合于时间控制电路，将对应信号的波形画出后，再依时间逻辑关系去组合，就可很容易把电路设计出。流程法是用框图表示PLC程序执行过程及输入条件与输出关系，在使用步进指令的情况下，用它设计是很方便的。
3.3 CNC与PLC的通信
CNC和PLC之间的串行通信常常被应用到机电控制系统之中，学习和掌握PC和 PLC之间的串行通信，不仅可加深对PLC、CNC机的认识，而且能拓宽知识面。 图为CNC和PLC连接示意图。RS232电缆线将PC机的COM1和PLC的FX2N-232-BD串行接口板连接起来。
CNC机和 PLC之间进行双向串行通信。一方面，CNC机作为发送方，PLC作为接收方，CNC机发送信息，PLC接收；另一方面，PLC作为发送方，CNC机作为接收方，PLC发送信息，CNC机接收.连接示意图如图3.1所示。
图 3.1 PLC和CNC连接示意图
3.4 PLC型号的选择分析
分析控制系统所需的I/O接点数
通过对自动换刀系统控制要求的分析，PLC控制输入信号输入开关10个、PLC脉冲输出一个Y1控制步进电机转动步数，可外接灯泡用灯泡的闪烁来观察，刀盘正反转控制一个，可用两个灯的亮灭来观察，一个到位显示灯，一个换刀显示灯，共五个输出口。由此可得输入接点共10个，输出接点共5个。
用户应用程序占用内存大小估算所需PLC程序容量大小。本系统为个简单控制系统，按一般经验来估算，同时由上段对I/O接点的分析主要有：
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开关量输入字节数：10 开关量输出字节数：5
总计需要200个字节数容量。加上预留30%，有1K的程序容量足够了。
由以上两个PLC本身主要方面，兼顾系统中应用到的能信功能，在众多市面上的PLC产品中FX系列可编程控制器是当今国内外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在FX系列PLC中设置通信功能，扩大了PLC的应用领域。本系统利用现有FX2N—64MR—001型PLC（输入为32 点，输出为32点）已足够可用，现有灯泡220伏五只。 由PLC型号主回路电压AC（100～240）V；输入端参数为电压DC24V，电流5/7mA；继电器输出端电压AC150V，DC30V以内。
3.5 PLC地址分配
对PLC选择时对输入输出信号分析。外部有电源开关，PLC各端子其I/O地址见下表3—1所示。
表3-1输入输出口地址分配
输入地址 X011 X010 X000 X001 X000 X002 X000 X003 X000 X004 X005 X005 X000 X006 X000 X007 X000 X010 X000 X011 对应的外部设配 刀库预设 1号刀具选择 2号刀具选择 3号刀具选择 4号刀具选择 5号刀具选择 6号刀具选择 7号刀具选择 8号刀具选择 9号刀具选择 第 23 页 共50页
陕西理工学院毕业设计论文 X002 X010 X002 X011 X001 X002 X001 X003 X001 X004 X001 X005 X001 X006 X001 X007 X001 X010 X001 X011 X002 X007 输出地址 脉冲控制信号 刀盘顺转灯 刀盘逆转灯 到位指示灯 换刀指示灯 10号刀具选择 11号刀具选择 12号刀具选择 13号刀具选择 14号刀具选择 15号刀具选择 16号刀具选择 17号刀具选择 18号刀具选择 19号刀具选择 20号刀具选择 对应的外部设配 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 3.6 PLC接线
3.6.1 PLC接线图
FX2N系列PLC只有直流输入，且在PLC内部，将输入端与内部24V电源正极相连、COM端与负极连接。
PLC电源与五只灯泡电源均为220伏交流电，他们的电源开关为SB，10个按钮分别
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为SB0,SB1,SB2,SB3,SB4,SB5,SB6,SB7,SB8,SB9,用它们来组合确定20把刀的刀具号。 输出的元件有脉冲控制信号有Y1端口发出，外接灯泡，当有脉冲发出时，所接灯泡闪烁，通过观察其闪烁次数确定脉冲个数，以计算并验证刀盘转过步数，Y2口接刀盘顺转指示灯，当刀盘选择顺转时，指示灯亮，转动结束，自动熄灭。Y3口接逆转指示灯，当刀盘逆转时，此指示灯亮，转动结束，自动熄灭。Y4接到位指示灯，当所需刀号转动到换到位置时，顺转或逆转指示灯熄灭，到位指示灯亮1秒后自动熄灭，Y5为换刀指示灯，当到位指示灯熄灭时换刀指示灯亮，5秒后自动熄灭。当换刀指示灯熄灭后，直到有下一次换刀指令输入，否则，整个刀盘不转动，所有指示灯也不再亮。 接线图如下图3.2PLC接线图。
图3.2 PLC接线图
3.6.2 PLC硬件接线
图3.3是PLC的输入端子接线图，总共用到X0，X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X10，X11十个端口，还有一个COM端是输入端口的公共端。
图3.4是PLC的输出端子接线图，总共用到Y1，Y2，Y3，Y，Y5五个端口，COM端是输出端口的公共端。
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图3.3PLC的输入端口接线
图3.4PLC的输出端口接线
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4 换刀控制过程
4.1换刀总过程
换刀控制过程首先由CNC发出换刀信号，换刀信号中包含所需的换刀刀具号。PLC接受换刀信号后经过一系列的处理发出信号控制刀库的转动，即控制步进电机驱动器，PLC发出的信号有脉冲控制信号、方向控制信号和脱机信号，脉冲信号控制步进电机的转动步数，每一个脉冲信号，步进电机转动一步，没有方向信号时，步进电机有默认的转动方向，当方向信号一来，步进电机按反方向转动。脱机信号只有在步进电机需要急停时接通，来控制步进电机的急停。
图4.1刀库控制
本实验由于只是整个自动换刀的一部分，CNC的换刀指令发出，采用了开关按钮替代，为了便于观察脉冲信号采用灯泡的低频闪烁来观察，电机反转信号用一只灯泡亮
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灭显示。另外，刀库正转也通过接一只灯泡观察，刀库转动完后，到位指示灯亮1秒，换刀指示灯亮 5s 后， 换刀指示灯熄灭， 换刀过程中， 其它换刀请求信号均无效； 换刀完毕， 记录当前刀号， 等待下一次换刀请求。。
4.1.1换刀控制实现的功能
通过已有的当前刀具在刀库中的存放位置（此过程只在PLC没有存储当前刀具在刀库中的存放位置时需要执行），只需按相应的按钮（代表CNC换刀指令中包含的所换刀具号）即可控制所需刀具按路径最短，自动选择正反转，一次转动到机械手换到位置。机械手实现主轴刀具与刀具库当前刀具交换。每次按相应刀具号的按钮即可实现所需刀具转动的到换到位。
4.2换刀程序过程
换刀程序分为五个步骤。
4.2.1建立刀具库映像
存储1到20号刀座上所装刀具号，以及当前换到位置刀座号，主轴刀具号，分别把数字1到20存入D1到D20中，数字1到20代表刀具号，D1到D20寄存器的下表数字1到20代表了1到20号刀座。用D26存储主轴刀号，当把y存入Dx中时，代表x号刀座存放的是第y把刀。当D1到D20及D26中存放的数字不是1到20时即代表相应刀座或主轴未存放刀具。
在本程序中用假设最初始三号刀在主轴上，其余1号刀在1号刀座，2号刀在2号刀座，相应刀在对应数字的刀座内，通过指令MOV K1 D1 , MOV K2 D2， MOV K0 D3 ......MOV K20 D20，MOV K3 D26.实现。
此过程只在PLC没有存储当前刀具在刀座中的存放位置时需要执行。
4.2.2换刀号输入
用寄存器D21存储选用的刀具号，程序MOV Kx D21.以供后续程序使用。
4.2.3得出换刀号所在的刀座号
根据选刀号，找出其所在的刀座的刀座号，即在刀具库映像中搜索所选刀具所在的刀座，程序用到了循环指令FOR，自加指令INC，变址寄存器V1，比较指令CMP，跳
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转指令CJ，循环20次，从1号刀座开始比较刀座中刀具号是否和换刀号相同，比较之后刀座号自加1，继续比较，当相同时跳转除循环，用变址寄存器传送所需刀具所转载的刀座号，放入寄存器D22.
4.2.4判断刀盘转动方向并得出控制刀盘转动脉冲数
计算出刀具到位时刀盘顺转步数，当步数大于是10，选择刀盘逆传，小等于10选择顺转。计算出刀盘转动步数，刀盘转动步数乘以刀盘每转一步所需发出脉冲数，得出刀具到位所需总的脉冲数。
在本程序中为便于观察实验结果，编程时设刀盘转动一步所需发出脉冲数为1。
4.2.5发出脉冲以及控制指示灯
为了便于观察实验，发脉冲的频率在编程时取值为1.即一秒发出一个脉冲。发脉冲指令为 PLSY K1 D37 Y0001，即从Y0001端口发出脉冲频率为1的D37个脉冲。发完脉冲后自动修改当前刀具库映像。即改变当前刀座号的值，主轴刀具号及换到位刀具号。
4.3 三菱FX2N指令使用
（1）逻辑取及输出指令 指令作用
LD（取）为常开触头逻辑运算起始指令，LDI（取反）则为常闭触头逻辑运算起始指令，OUT（输出）用于线圈驱动，其驱动对象有输出继电器（Y）、辅助继电器（M）、状态继电器（S）、定时器（T）、计数器（C）等。OUT指令不能用于输入继电器，OUT指令驱动定时器（T）、计数器（C）时，必须设置常数K或数据寄存器值。 触头串联指令 指令作用
AND（与）用于常开触头串联连接，ANI则用于常闭触头串联连接。串联触头个数没有限制，理论上该指令可以无限次重复使用，实际由于图形编程器和打印机功能有限制，一般一行不超过10个触头和1个线圈，而连续输出总共不超过24行。 （2）触头并联指令 指令作用
OR（或）是常开触头并联连接指令，ORI（或反）是常闭触头并联连接指令。除第
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一行并联支路外，其余并联支路上若只有一个触头时就可使用OR、ORI指令。OR、ORI指令一般跟随LD、LDI指令后，对LD、LDI指令规定的触头再并联一个触头。 （3）边沿检测脉冲指令 指令作用
LDP（取脉冲上升沿）是上升沿检测运算开始指令，LDF（取脉冲下降沿）是下降沿脉冲运算开始指令，ANDP（与脉冲上升沿）是上升沿检测串联连接指令，ANDF（与脉冲下降沿）是下降沿检测串联连接指令，ORP（或脉冲上升沿）是上升沿检测并联连接指令，ORF（或脉冲下降沿）是下降沿检测并联连接指令。
LDP、ANDP、ORP等指令用于检测触头状态变化的上升沿，当上升沿到来时，使其操作对象接通一个扫描周期，又称为上升沿微分指令。LDF、ANDF、ORF等指令用于检测触头状态变化的下降沿，当下降沿到来时，使其操作对象接通一个扫描周期，又称为下降沿微分指令。这些指令的操作对象有X、Y、M、S、T、C等。
是由LDP、ORF、ANDP指令组成的梯形图。在X2的上升沿或X3的下降沿时线圈Y0接通。对于线圈M0，需在常开触头M3接通且T5上升沿时才接通。 （4）块或块与指令 指令作用
两个或两个以上的触头串联连接的电路称为串联电路块，块或ORB指令的作用是将串联电路块并联连接，连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束则用ORB指令。 两个或两个以上的触头并联连接的电路称为并联电路块，块与ANB指令的作用是将并联电路块串联连接，连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束则用ANB指令。 块或（ORB）和块与（ANB）指令均无操作元件，同时ORB、ANB指令均可连续使用，但均将LD、LDI指令的使用次数限制在8次以下。 (5多重输出指令 指令作用
MPS、MRD、MPP这组指令是将连接点结果存入堆栈存储器，以方便连接点后面电路的编程。FX2N系列PLC中有11个存储运算中间结果的堆栈。
堆栈采用先进后出的数据存储方式，见图6。MPS为进栈指令，其作用是将中间运算结果存入堆栈的第一个堆栈单元，同时使堆栈内各堆栈单元原有存储数据顺序下移一个堆栈单元。
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MRD为读栈指令，其作用是仅读出栈顶数据，而堆栈内数据维持原状。MRD指令可连续重复使用24次。
MPP为出栈指令，其作用是弹出堆栈中第一个堆栈单元的数据，此时该数据在堆栈中消失，同时堆栈内第二个堆栈单元至堆底的所有数据顺序上移一个单元，原第二个堆栈单元的数据进入栈顶。MPS和MPP指令必须成对使用，连续使用次数则应少于11次。
(6)主控触头指令 指令作用
MC主控指令用于公共串联触点的连接。执行MC后，表示主控区开始，该指令操作元件为Y、M（不包括特殊辅助继电器）。
MCR主控复位指令用于公共触头串联的清除。执行MCR后，表示主控区结束，该指令的操作元件为主控指令的使用次数N0~N7。 (7)置位复位指令 指令作用
SET置位指令功能是驱动线圈并使用线圈接通（即置1），并具有维持接通状态的自锁功能。
RST复位指令功能是断开线圈并复位，具有维护断开状态的自锁功能。此外数据寄存器（D）、变址寄存器（V或Z）、积算定时器T246~T255、计数器（C）的当前值清零及输出触头复位等均可使用RST。 (8)脉冲输出指令 指令作用
前沿脉冲PLS指令在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出；后沿脉冲PLF指令则在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。PLS和PLF指令的驱动元件是Y与M，但不包括特殊辅助继电器。 (9)取反及空操作结束指令 指令作用
取反INV指令在梯形图中用一条45°短斜线表示，其作用是将之前的运算结果取反，该指令无操作元件；空操作NOP指令是一条无动作、无操作元件且占一个程序步的指令，程序中加入NOP指令主要为了预留编程过程中追加指令的程序步；结束END指令
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用于标记用户程序存储区最后一个存储单元，使END指令后的NOP指令不再运行并返回程序头，提高了PLC程序的执行效率。 （10）传送指令
MOV是传送指令： 如：LD X0 MOV K1 K1Y00 LD Y0
OUT Y1 《马达线圈》 当X0=1时则 触动MOV 这时K1=1 ，MOV就会把这个1传给K1Y00（Y0~Y3）中的Y00。则这时Y0=1，Y1=1马达线圈就得电。
（11）比较指令
CMP指令，数据比较指令，英文compare,功能号为FNC10，功能是比较两个源操作数S1和S2的大小，
如 :[CMP D0 D1 m0]比较的结果存放在目标操作数m0中，m1、m2被自动占用当D0>D1时，m0被赋1，m1=0，m2=0，D0=D1时，m1被赋1，m0=0，m2=0，D0 变址寄存器V与Z同普通的数据寄存器一样，是进行数值数据的读入，写出的16位数据寄存器，V0--V7，Z0--Z7共有16个。这种变址寄存器除了与普通的数据寄存器有相同的使用方法外，在应用指令的操作数中，还可以同其他的软元件编号或数值组合使用，可在程序中改变软元件编号和数值内容，是一个特殊寄存器。在处理32位应用指令中的软元件或者超过16位范围的数值时，必须使用Z0--Z7。10进制数的软元件，数值：例如V0=K5，执行D20V0时，被执行的软元件为D25（D20+5）。另外，也可以在程序中常改变数值。一般情况下，在程序中需要处理大量数据时，会用到变址寄存器，举个例子：DMOV D20Z0 D200，如果Z0=K2，则程序执行时，会把D22的值送到D200中。 （13）循环指令 FOR 和 NEXT 要成对使用由FOR 指定 循环执行的次数在FOR 和 NEXT之间的程序在一个中期内会被循环执行 FOR 次数 程序段 第 32 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 NEXT (14)脉冲输出指令 三菱PLC PLSY是脉冲输出功能，用来驱动步进电机或伺服电机。PLSY 有两个源操作数[S1 S2}和一个目标地址操作数[D].S1指定脉冲频率，S2指定脉冲数，D指定脉冲输出元件号(对于三菱小型PLC，如 FX系列只能选晶体管输出型且只能是 Y0 Y1 Y2).指令格式是 [PLSY K1000 K5000 Y0]这里K1000表示脉冲频率是1000Hz。K5000表示输出5000个脉冲。Y0表示脉冲输出点是Y0。 (15)跳转指令 程序中有LD x0 , CJ P0，当X0为ON时，跳转到P0指针后执行。 没有P0段程序结束的标志,当X0为ON时，跳转到P0指针后执行。程序会从P0开始执行直到END.没有P0段程序结束的标志.x0为OFF，程序不发生跳转，当程序正常执行到P0处，不会跳过P0段的程序。 4.4程序流程图 D0=D22 D0与D22 换刀号对应刀座号D22 输入换刀号D21 当前刀座号D0 建立刀具库映像 D0 D0>D22 D0+k20-D22=D23 D0-D22=D23 D23>K10 D23与10 D23 第 34 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 5 程序梯形图 第 35 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 程序第0到112步之间是建立刀具库映像，即建立刀具在刀座中的存储状态，主要信息有各刀座内存放的刀具号，以及当前换刀位刀座号和主轴上的刀具号，以实现刀库自动换刀，首先在刀具与刀座之间建立一一对应的关系，把相应刀具放入相应刀座，如 [MOV K1 D1]即把1号刀具放入1号刀座，K1表示一号刀具，用D1来存储1号刀座里存放的刀具号，在本例中。除3号刀装入主轴，即放入寄存器D26.其余所有19把刀具在刀库中。把D3中存入数字0，即三号刀座没有刀具。用寄存器D26存放当前主轴刀具号，即程序步[MOV K3 D26]，当前换刀位刀座号为3，即程序步[MOV K3 D0]，用寄存器D0存放当前换刀位刀座号。 第112到272步之间的程序是记录当前请求刀号，按不同的按钮开关时表示选择不同的请求刀号，即需要换不同的刀具到主轴，把要换取的刀具号送入相应的寄存器D21，即D21存入选刀号。 第 36 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 第 37 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 第 38 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 第272到302 之间的程序是在刀具库找到选用刀具号所在的刀座号放入D22.定义 来了一个变址寄存器V1，赋予初值为0，在20次循环比较中，每一次执行比较指令之前其存放的数值自动加1，即程序步[INC V1]，当每一次V1的值不同时寄存器D0V1所表示的具体的寄存器不相同，例如，当V1的值是1时，D0V1所代表的寄存器为D1，当V1的值自动加1后，变为2，D0V1所代表的寄存器为D2，在循环中V1进行20次自加，V1的数值从1到20每次自加1，就可以实现寄存器从D1到D20的依次调用，V1的数值在1到0时之间，即代表了1到20号刀座，调用D0V1，即调用了1到20号刀座离得刀具号。 程序中的CMP指令是进行比较，即把选用刀具号和每个刀座内的刀具号进行比较，当寄存器D21和寄存器D0V1的数值相等时，即找到选用刀具号所在的刀座号，通过把变址寄存器V1的数值传送给寄存器D22，即可把选用刀具号所在的刀座号传送出来，以为刀座号在刀盘中的位置是固定的，所以只需把当前换到位的刀座号和选用刀具号所在的刀座号进行比较和计算，就可以得出把所需刀具转到换到位应该采用的刀盘转动方向和转动步数。 第 39 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 第 40 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 第303到343之间是计算出刀盘顺转步数，即可使所需刀具转至换到位时刀盘顺转步数，把步数存入D23中。 第343到365步之间是把顺转步数和10进行比较，若顺转步数小等于10，则刀盘转动时选择顺转，若顺转步数大于10，则刀盘转动时选择逆转，Y002为顺转指示灯，Y003为逆转指示灯，两灯泡程序互锁，不可同时亮，在刀库控制系统中可以用这两盏灯来控制步进电机的正反转。 第365到374步时计算出刀盘的转动步数。放入寄存器D25中。 第382到393步之间是给刀盘旋转步数乘以刀盘旋转每步电机所需的脉冲数，即可得到所需刀具转至换到位时刀时，步进电机所需接受的总的脉冲，放入寄存器D37中。 第393到434是用PLC上的发脉冲功能给步进电机，控制步进电机的转动。第393到397步是，在步进电机正反转的时候，把继电器M6置位，后面的程序步是在M6置位时，开始发出脉冲[PLSY K1 D37 Y001 ]，其中PLSY是发脉冲指令，脉冲的频率为（在本实验中便于观察），个数为D37个，从Y001口发出。 第 41 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 第434到448步是在刀具转到换到位时，到位等显示1秒，之后换刀灯显示5秒，在自动换刀系统中，只需用换刀灯信号，控制机械手开始机械换刀。 第 42 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 6软件编程 GX Developer三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。 6.1 GX Developer的特点 1. 软件的共通化 GX Developer能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU））,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。 此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。 2. 利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。 3. 程序的标准化 (1) 标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。 用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。 (2) 功能块（以下，略称作FB） FB是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。 4. 能够简单设定和其他站点的链接 由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。 5. 能够用各种方法和可编程控制器CPU连接 (1) 经由串行通讯口 (2) 经由USB (3) 经由MELSECNET/10(H)计算机插板 (4) 经由MELSECNET(Ⅱ)计算机插板 (5) 经由CC-Link计算机插板 (6) 经由Ethernet计算机插板 (7) 经由CPU计算机插板 (8) 经由AF计算机插板 6. 丰富的调试功能 (1) 由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。 (a) 没有必要再和可编程控制器连接。 (b) 没有必要制作条使用的顺序程序。 (2) 在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误， 第 43 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。。 (3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。 6.2 GX Developer的编程环境 在打开gx程序绘制梯形图时，首先创建新工程，选择PLC系列为FXCPU，选择PLC类型为 FX2N(C)，点击确定，即可成功创建用于在FX2N型PLC上运行的梯形图，编写梯形图时，用工具栏第三行的程序指令工具按钮，即可绘制梯形图的不同指令部分，绘制不同软元件，键入软元件名称。 编辑器编辑区中蓝色实心阴影为当前选定区域，可以通过鼠标或键盘上的方向键选定，程序中灰色区域是编辑中选定区域，在选择不同指令工具按钮时，可以改便程序当前选定区域，在编辑值后按编译按钮即可将编辑的程序编入程序。在程序编写好保存之前必须进行转换，转换操作在工具下拉菜单中后直接用快捷按钮选定。三菱gx程序的编写梯形图如下图6.1所示。 图6.1三菱gx的编程 第 44 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 程序的在线输入。 程序的在线输入之前，先确定PLC和PC的数据传送线已连接好，并把PLC调到STOP档，程序的在线输入如下图6.2程序编译好以后，点在线下拉菜单，在下拉菜单中点击plc写入，即出现一个PLC写入对话框，选择相应的操作，主函数，软元件参数等相应设置。先清除plc内存，再点击写入新程序，等待程序的写入，程序写入以后这样就可以把刚打开的程序写入到PLC中，以供在PLC上运行程序了。 图6.2 程序的在线输入 第 45 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 致 谢 在本次论文设计过程中，对该论文从选题、构思到最后定稿的各个环节给予我细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这四年中我还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 最后，我还要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。 同时，本篇毕业论文的写作也得到了许多同学的热情帮助。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！ 第 46 页 共50页 陕西理工学院毕业设计论文 参考文献 [1]汤自春.PLC原理与应用技术.北京：高等教育出版社，2006. 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