將機床中原有的"繼電器-接觸器"控制電路的功能置換用PLC梯形圖來實現(xiàn)可有兩種思路。一種思路是套用繼電器控制電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計梯形圖，采用這種方式時，先進(jìn)行電器元件的代換。具體代換方法為：按鈕、傳感器等主令傳感設(shè)備用輸入繼電器代替，接觸器等執(zhí)行器件用輸出繼電器代替，原圖中的中間繼電器、計數(shù)器、定時器則用PLC機內(nèi)的同類功能的編程元件代替：這種方式轉(zhuǎn)換的問題是轉(zhuǎn)換出來的梯形圖大多不符合梯形圖的結(jié)構(gòu)原則，還需要進(jìn)行調(diào)整。另一種思路是根據(jù)“繼電器-接觸器”控制電路圖上反映出來的電氣元件的控制邏輯要求重新進(jìn)行柳形圖的設(shè)計；這種方法可以利用PLC中有許多輔助繼電器的特點，將繼電器控制電路圖中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)化解為簡單結(jié)構(gòu)。

  識讀和分析機床PLC控制梯形圖和語句表程序的方法和步驟

  在進(jìn)行了機床設(shè)備控制的PLC技術(shù)改造之后，特別是對于較為復(fù)雜的機床設(shè)備，為了今后自己識讀或為其他用戶的工程技術(shù)人員識讀提供方便，通常還應(yīng)特別給出PLC控制電路的工作過程分析等技術(shù)文件。這就需要熟練掌握識讀和分析PLC梯形圖和語句表程序的方法和步驟。

  對于一般的PLC控制系統(tǒng)，都給出PLC控制電路與梯形圖。PLC控制電路包括PLC控制電路主電路與PLC的I/O接線。這就是識讀和分析PLC梯形圖和語句表程序的原始資料。識讀和分析機床PLC控制梯形圖和語句表程序的方法和步驟如下：

  1. 總體分析

  (1) 系統(tǒng)分析。依據(jù)控制系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)，對被控對象—機床的工藝過程、工作特點以及控制系統(tǒng)的控制過程、控制規(guī)律、功能和特征進(jìn)行詳細(xì)分析。明確輸入、輸出的物理量是開關(guān)量還是模擬量，明確劃分控制的各個階段及其特點，階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫出完整的工作流程圖和各執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表。

  (2) 看PLC控制電路主電路。通過看PLC控制電路主電路進(jìn)一步了解工藝流程和對應(yīng)的執(zhí)行裝置和元器件。

  (3) 看PLC控制系統(tǒng)的I/O配置表和PLC的I/O接線圖。通過看PLC控制系統(tǒng)的I/O配置表和PLC的I/O接線圖，了解輸入信號和對應(yīng)輸入繼電器編號、輸出繼電器的分配及其所連接對應(yīng)的負(fù)載。

  在沒有給出輸入/輸出設(shè)備定義和I/O配置的情況下，應(yīng)根據(jù)PLC的I/O接線圖或梯形圖和語句表，定義輸入/輸出設(shè)備和配置I/O。

  (4) 通過PLC的I/O接線圖了解梯形圖和語句表。PLC的I/O接線是連接PLC控制電路主電路和PLC梯形圖的紐帶。“繼電器-接觸器”電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)用PLC的輸出繼電器來控制，它們的線圈接在PLC的I/O接線的輸出端。按鈕、控制開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感測量元器件等用來價PLC提供控制命令和反饋信號，它們的觸點接在PLC的I/O接線的輸入端。

  1) 根據(jù)所用電器(如電動機、電磁閥、電加熱器等)主電路的控制電器(接觸器、繼電器)主觸點的文字符號，在PLC的I/O接線圖中找出相應(yīng)控制電器的線圈，并可得知控制該控制電器的輸出繼電器，再在梯形圖或語句表中找到該輸出繼電器的梯級或程序段，并將相應(yīng)輸出設(shè)備的文字代號標(biāo)注在梯形圖中輸出繼電器的線圈及其觸點旁。

  2) 根據(jù)PLC I/O接線的輸入設(shè)備及其相應(yīng)的輸入繼電器。在梯形圖(或語句表)中找出輸入繼電器的動合觸點、動斷觸點，并將相應(yīng)輸入設(shè)備的文字代號標(biāo)注在梯形圖中輸入繼電器的觸點旁。值得注意的是，在梯形圖和語句表中，沒有輸入繼電器的線圈。

  2. 梯形圖和語句表的結(jié)構(gòu)分析

  看其結(jié)構(gòu)是采用一般編程方法還是采用順序功能圖編程方法：采用順序功能圖編程時是單序列結(jié)構(gòu)還是選擇序列結(jié)構(gòu)、并行序列結(jié)構(gòu)；是使用了"啟-保-停"電路、步進(jìn)順控指令進(jìn)行編程還是用置位復(fù)位指令進(jìn)行編程。

  另外，還要注意在程序中使用了哪些功能指令，對程序中不太熟悉的指令，還要查閱相關(guān)資料。

  3. 梯形圖和語句表的分解

  由操作主令電路(如按鈕)開始，查找追蹤到主電路控制電器(如接觸器)動作，中間要經(jīng)過許多編程元件及電路，查找起來比較困難。

  無論多么復(fù)雜的梯形圖和語句表，都是由一些基本單元構(gòu)成的。按照主電路的構(gòu)成情況，可首先利用逆讀溯源法，把梯形圖和語句表分解成與主電路所用電器(如電動機)相對應(yīng)的若干個基本單元(基本環(huán)節(jié))；然后再利用順讀跟蹤法，逐個環(huán)節(jié)加以分析；最后再利用順讀跟蹤法把各環(huán)節(jié)串接起來。

  將梯形圖分解成若干個基本單元，每一個基本單元可以是梯形圖的一個梯級(包含一個輸出元件)或幾個梯級(包含幾個輸出元件)，而每個基本單元相當(dāng)于"繼電器-接觸器"控制電路的一個分支電路。

  (1)按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的配置情況及其作用。在PLC的I/O接線圖中有許多行程開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)，以及壓力繼電器、溫度繼電器等。這些電器元件沒有吸引線圈，它們觸點的動作是依靠外力或其他因素實現(xiàn)的，因此必須先找到引起這些觸點動作的外力或因素。其中行程開關(guān)由機械聯(lián)動機構(gòu)來觸壓或松開，而轉(zhuǎn)換開關(guān)一般由手工操作。這樣，使這些行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點，在設(shè)備運行過程中便處于不同的工作狀態(tài)，即觸點的閉合、斷開情況不同，以滿足不同的控制要求，這是看圖過程中的一個關(guān)鍵。

  這些行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點的不同工作狀態(tài)，單憑看電路圖有時難以描清楚，必須結(jié)合設(shè)備說明書、電器元件明細(xì)表，明確該行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的用途；操縱行程開關(guān)的機械聯(lián)動機構(gòu)；觸點在不同的閉合或斷開狀態(tài)下，電路的工作狀態(tài)等。

  (2) 采用逆讀溯源法將多負(fù)載(如多電動機電路)分解為單負(fù)載(如單電動機)電路。根據(jù)主電路中控制負(fù)載的電器主觸點文字符號，在PLC的L/O接線圖中找出控制該負(fù)載的接觸器線圈的輸出繼電器，再在梯形圖和語句表中找出控制該輸出繼電器的線圈及其相關(guān)電路，這就是控制該負(fù)載的局部電路。

  在梯形圖和語句表中，很容易找到該輸出繼電器的線圈電路及其得電、失電條件，但引起該線圈得電、失電的電路及其相關(guān)電路有時就不太容易找到，可采用逆讀溯源法去尋找。

  1) 在輸出繼電器線圈電路中串、并聯(lián)的其他編程元件觸點，這些觸點的閉合、斷開就是該輸出繼電器得電、失電的條件。

  2) 由這些觸點再找出它們的線圈電路及其相關(guān)電路，在這些線圈電路中還會有其他接觸器、繼電器的觸點。

  3) 如此找下去，直到找到輸入繼電器(主令電器)為止。

  值得注意的是，當(dāng)某編程元件得電吸合或失電釋放后，應(yīng)該把該編程元件的所有觸點所帶動的前后級編程元件的作用狀態(tài)全部找出，不得遺漏。

  找出某編程元件在其他電路中的動合觸點、動斷觸點，這些觸點為其他編程元件的得電、失電提供條件或者為互鎖、連鎖提供條件、引起其他電器元件動作，驅(qū)動執(zhí)行電器。

  (3) 將單負(fù)載電路的進(jìn)一步分解?？刂茊呜?fù)載的局部電路可能仍然很復(fù)雜，還需要進(jìn)一步分解，直至分解為基本單元電路。

  (4) 分解電路的注意事項。

  1) 電動機主軸連接有速度繼電器，則表明該電動機按速度控制原則組成反接制動電路。

  2) 若電動機主電路中接有整流器，表明該電動機采用能耗制動停車電路。

  4. 集零為整，綜合分析

  把基本單元電路串起來，采用順讀跟蹤法分析整個電路。綜合分析時應(yīng)注意以下幾個方面：

  1) 分析PLC梯形圖和語句表的過程與PLC掃描用戶程序的過程一樣，從左到右、自上而下，按梯級或程序段的順序逐級分析。

  2) 值得指出的是，在程序的執(zhí)行過程中，在同一周期內(nèi)，前面的邏輯運算結(jié)果影響后面的觸點，即執(zhí)行的程序用到前面的最新中間運算結(jié)果；但在同一周期內(nèi)，后面的邏輯運算結(jié)果不影響前面的邏輯關(guān)系。該掃描周期內(nèi)除輸入繼電器以外的所有內(nèi)部繼電器的最終狀態(tài)(線圈導(dǎo)通與否、觸點通斷與否)，將影響下一個掃描周期各觸點的通與斷。

  3) 某編程元件得電，其所有動合觸點均閉合、動斷觸點均斷開。某編程元件失電，其所有已閉合的動合觸點均斷開(復(fù)位)，所有已斷開的動斷觸點均閉合(復(fù)位)；因此編程元件得電、失電后，要找出其所有的動合觸點、動斷觸點，分析其對相應(yīng)編程元件的影響。

  4) 按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合后，其相對應(yīng)的輸入繼電器得電，該輸入繼電器的所有動合觸點均閉合，動斷觸點均斷開。

  再找出受該輸入繼電器動合觸點閉合、動斷觸點斷開影響的編程元件，并分析使這些編程元件產(chǎn)生什么動作，進(jìn)而確定這些編程元件的功能。值得注意的是，這些編程元件有的可能立即得電動作，有的并不立即動作而只是為其得電動作做好準(zhǔn)備。

  在“繼電器-接觸器”控制電路中，停止按鈕和熱繼電器均用動斷觸點，為了與“繼電器-接觸器”控制的控制關(guān)系相一致，在PLC梯形圖中，同樣也用動斷觸點，這樣一來，與輸入端相接的停止按鈕和熱繼電器觸點就必須用動合觸點。在識讀程序時必須注意這一點。

  5) “繼電器-接觸器”電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入繼電器和輸出繼電器無關(guān)。

  6) 設(shè)置中間單元，在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路，在梯形圖中可設(shè)置用該電路控制的輔助繼電器，輔助繼電器類似于“繼電器-接觸器”電路中的中間繼電器。

  7) 時間繼電器瞬動觸點的處理。除了延時動作的觸點外，時間繼電器還有在線圈得電或失電時馬上動作的瞬動觸點。對于有瞬動觸點的時間繼電器，可以在梯形圖中對應(yīng)的定時器線圈兩端并聯(lián)輔助繼電器，后者的觸點相當(dāng)于時間繼電器的瞬動觸點。

  8) 外部連鎖電路的設(shè)立。為了防止控制電動機正反轉(zhuǎn)的兩個接觸器同時動作、造成三相電源短路，除了在梯形圖中設(shè)置與它們對應(yīng)的輸出繼電器線圈串聯(lián)的動斷觸點組成的軟互鎖電路外，還應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬互鎖電路。

  下面對現(xiàn)實生產(chǎn)中常用的幾種典型機床設(shè)備進(jìn)行PLC技術(shù)改造的示范設(shè)計。