可編程序控制器的應(yīng)用

1、可編程序控制器的應(yīng)可編程序控制器的應(yīng)用用第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型1. 分析被控對象，明確控制要求一般地說，應(yīng)首先向有關(guān)工藝、機(jī)械設(shè)計人員和操作維修人員詳細(xì)了解被控設(shè)備的工作原理、工藝流程和操作方法，了解被控對象機(jī)械、電氣、液壓傳動之間的配合關(guān)系，確定被控制對象的控制要求。在此基礎(chǔ)上畫出被控制對象的工作流程圖，并送相關(guān)部門會審、認(rèn)可。第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型2. 確定輸出/輸入設(shè)備及信號特點根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備數(shù)量及種類，如按鈕、開關(guān)、傳感器等；明確各輸入信號的特點，如是開關(guān)量還是模擬量、直流還是交流、電壓等級、信號幅度等；確定系統(tǒng)的輸出設(shè)備數(shù)量及種類，

2、如接觸器、電磁閥、信號燈等；明確這些設(shè)備對控制信號的要求，如：電壓電流的大小、直流還是交流、電壓等級、開關(guān)量還是模擬量等。據(jù)此確定PLC的I/O設(shè)備的類型及數(shù)量。第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型3. 選擇可編程序控制器PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制要求的前提下力爭最好的性能價格比，并有良好的售后服務(wù)。在選擇時，有以下幾點事項可供參考：(1)輸出/輸入類型根據(jù)輸入信號的類型是開關(guān)量、數(shù)字量還是模擬量，選擇及之相匹配的輸入單元。(2)結(jié)構(gòu)形式小型PLC中，整體式比模塊式便宜，體積也較小，只是硬件配置不如模塊式靈活。(3)I/O的點數(shù)I/O點數(shù)要符合生產(chǎn)要求，并有一定的余量，考慮到增加點數(shù)

3、的成本，在選型前應(yīng)將輸入、輸出點作合理的安排，從而實現(xiàn)用較少的點數(shù)來保證設(shè)備的正常操作。(4)內(nèi)存容量PLC的用戶程序存儲器容量以步為單位，每步可儲存一條指令。第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型(5)響應(yīng)速度PLC輸入信號及相應(yīng)的輸出信號間有一定的時間延遲，稱響應(yīng)延遲時間。(6)通信功能如果要求多臺PLC或PLC及其他智能化控制設(shè)備組成自動控制網(wǎng)絡(luò)，則應(yīng)考慮選擇有相應(yīng)通信聯(lián)絡(luò)功能的PLC。(7)編程軟件目前通常采用計算機(jī)配以各種編程軟件，能適用于不同類型的PLC，可明顯提高程序的編寫和調(diào)試速度。(8)系列化從長遠(yuǎn)和整體觀點出發(fā)，一個企業(yè)最好優(yōu)選一個PLC廠家的系列化產(chǎn)品，這樣可以減少PLC的

4、備件，以后建立自動化網(wǎng)絡(luò)也較方便，而且只需購置一套編程軟件，可實現(xiàn)資源共享。(9)售后服務(wù)供應(yīng)廠商能否幫助培訓(xùn)人員，幫助安裝、調(diào)試，提供備件、備品，并且保證維修等，以減少后顧之憂。第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型4. 分配I/O點地址根據(jù)已確定的I/O設(shè)備和選定的可編程序控制器，列出I/O設(shè)備及PLC的I/O點的地址對照表，以便于編制控制程序和設(shè)計接線圖及進(jìn)行硬件安裝。所以輸入點和輸出點分配時要有規(guī)律，并考慮信號特點及PLC公共端（COM端）的電流容量。5. 設(shè)計電路電路包括被控制設(shè)備的主電路及PLC外部的其他控制圖、PLC I/O接線圖、PLC主機(jī)、擴(kuò)展單元及I/O設(shè)備供電系統(tǒng)圖、電氣控

5、制柜結(jié)構(gòu)及電器設(shè)備安裝圖等。第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型6. 設(shè)計控制程序控制程序的設(shè)計包括狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、梯形圖、指令表等。7. 調(diào)試調(diào)試包括模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。模擬調(diào)試是根據(jù)I/O單元指示燈顯示、不帶輸出設(shè)備的調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試分兩步進(jìn)行，首先連接電氣柜，不帶負(fù)載（如：電動機(jī)、電磁閥等），檢查各輸出設(shè)備的工作情況。待各部分調(diào)試正常后，再帶上負(fù)載運行調(diào)試。第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型8. 技術(shù)文件整理技術(shù)文件包括設(shè)計說明書、電器元件明細(xì)表、電氣原理圖和安裝圖、狀態(tài)表、梯形圖及軟件資料、使用說明書等。圖4-1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計一、PLC輸入電路的設(shè)計

6、1. 根據(jù)輸入信號類型合理選擇輸入單元在生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中，常用的輸入信號有開關(guān)量、數(shù)字量和模擬量等。若為開關(guān)量輸入信號，應(yīng)注意開關(guān)信號的頻率。當(dāng)頻率較高時，應(yīng)選用高速計數(shù)模塊。若為數(shù)字量輸入信號，應(yīng)合理選擇電壓等級。按電壓等級一般可分為交、直流24V，交、直流120V和交、直流230V或使用TTL及及TTL兼容的電平。若為模擬量輸入信號，應(yīng)首先將非標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)范圍的模擬量信號，如15V、420mA，然后選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換模塊。當(dāng)信號長距離傳送時，使用420mA的電流信號為佳。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計2. 輸入元件的接線方式開關(guān)元件的輸入接線如圖4 2所示。一般要求所有開關(guān)、按鈕

7、均為常開狀態(tài)。它的常閉觸點可通過軟件在程序中反映，從而使程序清晰明了。圖4 2a所示為PLC輸入單元中含有內(nèi)部電源的情況；圖4 2b為輸入單元中無內(nèi)部電源，由用戶外接電源的情況。圖4-2開關(guān)元件的輸入接線圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計圖4-3模擬量輸入的接線圖3. 防止輸入開關(guān)信號抖動的方法輸入開關(guān)信號的抖動有可能造成內(nèi)部控制程序的誤動作。防止輸入開關(guān)信號抖動可采用外部RC電路進(jìn)行濾波，也可在控制程序中編制一個防止抖動單元程序，以濾除抖動造成的影響。其單元程序圖見第三章單穩(wěn)態(tài)控制程序，延時時間可視開關(guān)抖動的情況而定。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計4. 減少輸入點的方法減少系統(tǒng)所需的PLC輸入點是降低硬件

8、成本的常用措施，具體方法有：1)某些具有相同性能和功能的輸入觸點可串聯(lián)或并聯(lián)后再輸入PLC，這樣它們只占PLC的一個輸入點。圖4-4傳感器輸出為集電極開路門開關(guān)信號的接線圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計2)某些功能比較簡單、及系統(tǒng)控制部分關(guān)系不大的輸入信號可放在PLC之外，如圖4-5所示，例如某些負(fù)載的手動按鈕就可設(shè)置在PLC之外，直接驅(qū)動負(fù)載。3)若系統(tǒng)具有兩種不同的工作方式，這兩種工作方式不會同時出現(xiàn)，若一種方式工作時使用某個輸入點，那么，這個輸入點可以被另一種方式工作時使用。圖4-5輸入信號設(shè)置在PLC之外第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計4)利用軟件，使一個按鈕具有多種功能。5)用矩陣輸入的方法擴(kuò)展輸

9、入點。PLC的輸入端采用矩陣的輸入方式后，其輸入繼電器就不得再及輸入信號一一對應(yīng)，必須通過梯形圖附加解碼電路，用PLC輔助繼電器代替原輸入繼電器，使輸入信號和輔助繼電器逐個對應(yīng)。梯形圖如圖4 7所示。圖4-6用矩陣輸入擴(kuò)展輸入端圖4-7解碼用梯形圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計5. 留有余量 在設(shè)計中對I/O點的安排，應(yīng)有一定的余量。當(dāng)現(xiàn)場生產(chǎn)過程需要修改控制方案時，可使用備用的I/O點；當(dāng)I/O單元中某一點損壞時，也可使用備用點，并在程序中作相應(yīng)修改。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計二、PLC輸出電路的設(shè)計1. 根據(jù)負(fù)載類型確定輸出方法對于只接受開關(guān)量信號的負(fù)載，根據(jù)其電源類型及對輸出開關(guān)信號的頻率要求，

10、選擇繼電器輸出、晶體管輸出或雙向晶閘管輸出模塊。繼電器輸出電路可驅(qū)動交流負(fù)載，也可驅(qū)動直流負(fù)載，承受瞬間過電流、過電壓的能力較強，但響應(yīng)速度較慢，其開通及關(guān)斷延遲時間約為10ms；雙向晶閘管輸出電路的開通及關(guān)斷時間約為1ms和10ms，它只能帶交流負(fù)載；晶體管輸出電路的開通及關(guān)斷時間均小于1ms，但它只能帶直流負(fù)載。對于需要模擬量驅(qū)動的負(fù)載，則應(yīng)選用合適的D/A模塊。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計2. 輸出負(fù)載的接線方式輸出負(fù)載和PLC的輸出端相連接，其接線方式如圖4 8所示。圖4 8a為交流負(fù)載的接法：相線L進(jìn)公共端COM，受PLC控制，從Y001Y004輸出；負(fù)載的另一端相連，接零線N。圖4 8

11、b為直流負(fù)載的接法，電源的正負(fù)極根據(jù)輸出模塊的極性，千萬不能接錯。不同電壓等級的負(fù)載，應(yīng)分組連接，共用一個公共點的輸出端只能驅(qū)動同一電壓等級的負(fù)載。圖4-8輸出負(fù)載的接線圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計3. 選擇輸出電流、電壓輸出模塊的額定輸出電流、電壓必須大于負(fù)載所需求的電流和電壓。如果負(fù)載實際電流較大，輸出單元無法直接驅(qū)動，可以加中間驅(qū)動環(huán)節(jié)。在安排負(fù)載的接線時，還應(yīng)考慮在同一公共端所屬輸出點的數(shù)量，同時輸出負(fù)載的電流之和必須小于公共端所允許通過的電流值。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計4. 輸出電路的保護(hù)在輸出電路中，當(dāng)負(fù)載短路時，為避免PLC內(nèi)部輸出元件的損壞，應(yīng)在輸出負(fù)載回路中加裝熔斷器，進(jìn)行短路

12、保護(hù)。圖4-9輸出電路的保護(hù)第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計5. 減少輸出點的方法(1)分組輸出當(dāng)兩組負(fù)載不同時工作時，可通過外部轉(zhuǎn)換開關(guān)或通過受PLC控制的繼電器觸點進(jìn)行切換，如圖4-10所示。圖4-10分組輸出接線圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計(2)并聯(lián)輸出當(dāng)兩負(fù)載處于相同的受控狀態(tài)時，可將兩負(fù)載并聯(lián)后接在同一個輸出端上。圖4-11矩陣輸出接線圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計(3)矩陣輸出矩陣輸出如圖所示。1)矩陣輸出中的負(fù)載和輸出觸點不是一一對應(yīng)的關(guān)系，如若要求接觸器KM4得電，則需要Y003和Y007同時有輸出。2)矩陣輸出也存在著和矩陣輸入同樣的問題，即要求在某一時刻同時有輸出的負(fù)載必須有一條公共的輸

13、出線，否則會帶來控制錯誤。(4)用普通繼電器直接控制某些相對獨立的受控設(shè)備也可用普通繼電器直接控制。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計三、供電設(shè)計及接地在實際的控制中，設(shè)計一個合理的供電及接地系統(tǒng)，是保證控制系統(tǒng)正常運行的重要環(huán)節(jié)。雖然PLC本身允許在較為惡劣的供電環(huán)境下運行。但是，整個控制系統(tǒng)的供電和接地設(shè)計不合理，也是不能投入運行的。第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計1.供電設(shè)計在一般情況下，為PLC供電回路是交流220V、50Hz普通市電，因此應(yīng)考慮電網(wǎng)頻率不能有很大波動，在供電網(wǎng)路上也不應(yīng)有大用電量用戶反復(fù)啟停設(shè)備，以造成較大的電網(wǎng)沖擊。為了提高整個系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，為PLC供電的回路可采用隔離變

14、壓器、交流穩(wěn)壓器、UPS等設(shè)備。圖4-12PLC供電系統(tǒng)示意圖第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計2.接地處理 在以PLC為核心的控制系統(tǒng)中，有多種接地方法。為了安全使用PLC，應(yīng)正確區(qū)分?jǐn)?shù)字地、信號地、模擬地、交流地、直流地、屏蔽地、保護(hù)地等接地方法。在工程施工時，應(yīng)很好地連接地線。它一般遵循以下幾項原則：1)采用專用接地或共用接地方式，如圖4-13a、b所示,但不能使用串聯(lián)接地的方式，如圖4-13c所示。圖4-13接地方式第二節(jié)PLC外圍電路設(shè)計2)交流地和信號地不能使用同一根地線。3)屏蔽地和保護(hù)地應(yīng)各自獨立地接到接地銅排上。4)模擬信號地、數(shù)字信號地、屏蔽地的接法，按PLC廠商操作手冊的要求連接。

15、 由于篇幅所限，供電設(shè)計和接地可參考有關(guān)資料，這里不再詳細(xì)敘述。第三節(jié)控制程序設(shè)計一、基本電氣控制對于各種開關(guān)量控制系統(tǒng)，一般可分為聯(lián)鎖控制和按變化參量控制的兩條基本控制原則。(一)圖形轉(zhuǎn)換法圖形轉(zhuǎn)換法設(shè)計基礎(chǔ)是繼電器控制電路圖，第一章中曾講到繼電器控制電路圖和PLC控制梯形圖都表示了輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系，因此在小設(shè)備改造時，可將原繼電接觸器控制電路直接“轉(zhuǎn)換”成梯形圖?，F(xiàn)以“串電阻減壓起動和反接制動的PLC控制”為例，作一簡單介紹。第三節(jié)控制程序設(shè)計1.分清主電路和控制電路圖4-14串電阻減壓起動和反接制動控制電路第三節(jié)控制程序設(shè)計2.確定I/O元件，分配地址考慮到熱繼電器的觸點不接入P

16、LC的輸入點，中間繼電器KA用PLC的輔助繼電器代替，所以PLC的輸入元件為SB1、SB2和KS，輸出元件為KM1、KM2和KM3。地址分配見表4 1。表4-1地址分配表第三節(jié)控制程序設(shè)計3.主電路、PLC的供電和I/O接線設(shè)計去掉圖4 14中點畫線框中的控制電路，保留主電路；PLC的供電和I/O接線如圖4 15a所示，圖中PLC的供電電壓為交流220V，所以通過熔斷器FU3接到電源的L和N端；熱繼電器的動斷觸點連接在相線L和PLC的公共端COM，起到過載保護(hù)的作用；由于KM1、KM2不能同時得電，所以KM1、KM2的動斷輔助觸點互鎖。圖4-15改造后的控制部分第三節(jié)控制程序設(shè)計4.設(shè)計梯形圖

17、將點畫線框內(nèi)的控制電路除熱繼電器的動斷觸點外，按照表41“轉(zhuǎn)換”成梯形圖，如圖4 15b所示，讀者可分析經(jīng)PLC改造后的控制電路功能是否和改造前一致。圖4-15改造后的控制部分第三節(jié)控制程序設(shè)計(二)經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法是目前使用較為廣泛的設(shè)計方法。所謂經(jīng)驗，即需要兩個方面較為豐富的知識:一是熟悉繼電器控制電路，能抓住控制電路的核心所在，能將一個較復(fù)雜的控制電路分解成若干個分電路，能熟練分析各分電路的功能和各分電路之間的聯(lián)系；二是熟悉梯形圖中一些典型的單元程序，如定時、計數(shù)、單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、互鎖、起停保、脈沖輸出等。根據(jù)控制要求，運用已有的知識儲備，設(shè)計控制梯形圖。第三節(jié)控制程序設(shè)計1.繪制主

18、電路和I/O接線圖I/O元件地址分配，主電路、PLC供電和I/O接線設(shè)計均同圖形轉(zhuǎn)換法所述。2.分析電路原理，明確控制要求1)在起動時，按下起動按鈕SB2， KM1線圈得電，KM1主觸點閉合，電動機(jī)串入限流電阻R開始起動；當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到某一定值(如120r/min)時，KS的動合觸點閉合，中間繼電器KA得電并自鎖，其動合觸點閉合，使得接觸器KM3得電，KM3主觸頭閉合，短接起動電阻，電動機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，直至穩(wěn)定運行。2)制動時，按下停止按鈕SB1，使得接觸器KM1失電，其動斷觸點閉合，因中間繼電器KA得電并保持，所以KM2得電、KM3失電，電動機(jī)處于反接制動狀態(tài)，并串入電阻限制制動電流；當(dāng)

19、電動機(jī)轉(zhuǎn)速快速下降到某一定值(如100r/min)時，KS動合觸點斷開， KM2釋放，電動機(jī)進(jìn)入自由停車。第三節(jié)控制程序設(shè)計3.根據(jù)控制要求編寫梯形圖根據(jù)控制要求編寫的梯形圖如圖4 16所示，從圖中看出梯形圖分三條:第一條是按下SB2，KM1得電并自鎖，進(jìn)入起動狀態(tài)；第二條是在KM1得電起動后，轉(zhuǎn)速上升到設(shè)定值時，KS閉合，KM3得電，短接起動電阻，進(jìn)入運行狀態(tài)；第三條是按下SB1，KM2得電（此時在第一條中KM1失電，第二條中KM3 失電），進(jìn)入制動狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值時，KS斷開，KM2失電，電動機(jī)進(jìn)入自由停車。圖4-16用經(jīng)驗法編寫的梯形圖第三節(jié)控制程序設(shè)計(三)邏輯函數(shù)設(shè)計法邏輯函

20、數(shù)設(shè)計法就是采用數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計法來設(shè)計PLC控制程序，現(xiàn)以指示燈程序的設(shè)計來說明其設(shè)計過程。1.根據(jù)控制要求建立真值表將PLC的輸入繼電器作為真值表的邏輯變量，得電時為“1”，失電時為“0”；將輸出繼電器作為真值表的邏輯函數(shù)，得電時為“1”，失電時為“0”；邏輯變量（輸入繼電器）的組合和相應(yīng)邏輯函數(shù)（輸出繼電器）的值見表4 2。第三節(jié)控制程序設(shè)計表4-2真值表2.按真值表寫出邏輯表達(dá)式并化簡Y000=X002+X001+X000第三節(jié)控制程序設(shè)計3.按邏輯表達(dá)式畫出梯形圖上述邏輯表達(dá)式中等號右邊的是輸入觸點的組合，“ ”為觸點的串聯(lián)，“+”為觸點的并聯(lián)，“非”號表示為常閉觸點；等號左

21、邊的邏輯函數(shù)就是輸出線圈。將、等用它們的常閉觸點表示，符合上述邏輯表達(dá)式的梯形圖如圖4 17所示。圖4-17符合指示要求的梯形圖第三節(jié)控制程序設(shè)計二、順序控制(一)基礎(chǔ)設(shè)計1. 熟悉被控對象的工作過程現(xiàn)以送料小車的工作過程為例予以說明，如圖4 18所示，熟悉被控對象工作過程的目的是將工作過程分解成若干個狀態(tài)。圖4-18小車送料示意圖第三節(jié)控制程序設(shè)計圖4-19小車送料流程圖第三節(jié)控制程序設(shè)計圖4-20狀態(tài)流程及轉(zhuǎn)換條件2. 確定相鄰狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件第三節(jié)控制程序設(shè)計3. 對I/O設(shè)備按PLC的I/O點進(jìn)行分配 I/O點的分配見表4 3。應(yīng)注意，PLC的時間繼電器由軟件構(gòu)成，這里用內(nèi)部定時器T1、

22、T2分別表示裝料延時繼電器KT1和卸料延時繼電器KT2，因為它們不直接向外輸出，所以不列在表4 3中。表中增加了一個起動按鈕，用于起動送料小車的工作，停止和其他動作隨后介紹。表4-3I/O點地址分配表4. 畫出狀態(tài)表或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第三節(jié)控制程序設(shè)計 用PLC中的6個輔助繼電器(M1M6)分別作為相應(yīng)6個狀態(tài)(裝料左慢行)的狀態(tài)標(biāo)志，列出狀態(tài)表，見表4 4，表中“輸出”欄中的“+”表示繼電器線圈得電。表4-4狀態(tài)表第三節(jié)控制程序設(shè)計圖4-21狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的格式第三節(jié)控制程序設(shè)計圖4-22狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5. 使用步進(jìn)指令編寫梯形圖“狀態(tài)”在工業(yè)控制中又稱為“步”，PLC中的步進(jìn)指令是編寫順序控制最直接和有

23、效的工具，結(jié)合圖4-22所示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖4-22狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，采用步進(jìn)指令編寫的梯形圖如圖4-23所示。從圖中看出，使用步進(jìn)指令編寫的梯形圖不受同名雙線圈的影響，不需要組合輸出，可以在每個狀態(tài)下直接輸出，非常直觀，其缺點是不夠靈活。第三節(jié)控制程序設(shè)計6. 使用基本指令編寫梯形圖根據(jù)上面介紹的狀態(tài)表或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖都可以編制出用戶程序，當(dāng)使用基本指令編寫梯形圖時，可參考以下方法。用基本指令編寫的梯形圖也有一定規(guī)律，且比較靈活，能適應(yīng)各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。圖4-23使用步進(jìn)指令編寫的梯形圖第三節(jié)控制程序設(shè)計圖4-24使用基本指令的設(shè)計方法圖4-25模板的運用第三節(jié)控制程序設(shè)計 輸出Y005為例，參照狀態(tài)表的“

24、輸出”欄代入“組合輸出模板”，如圖4-25b所示。 對每一個狀態(tài)運用“狀態(tài)轉(zhuǎn)換模板”，對每一個輸出運用“組合輸出模板”，就可得到圖4-22所示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的梯形圖，如圖4-26所示。在裝料狀態(tài)的這一條梯形圖上增加了點畫線框內(nèi)的內(nèi)容，用于起動，其作用是小車在最左面裝料點時，壓合行程開關(guān)SQ3(X003)是起動的條件，也就是說小車只有在裝料位置時才能起動。第三節(jié)控制程序設(shè)計圖4-26基本指令設(shè)計的梯形圖第三節(jié)控制程序設(shè)計(二)綜合設(shè)計考慮到各種控制的需要，增加輸入轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換多循環(huán)狀態(tài)和單循環(huán)狀態(tài)、手動狀態(tài)和自動狀態(tài)；增加按鈕來控制起動、停止和手動操作。圖4-27PLC的I/O接線圖第三節(jié)控制程序

25、設(shè)計圖4-28系統(tǒng)操作面板示意圖在圖4-27左邊的輸入端，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2觸點閉合時，使系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，反之為手動狀態(tài)；SA1觸點閉合時，系統(tǒng)處于多循環(huán)狀態(tài)，反之為單循環(huán)狀態(tài)；SA3觸點閉合時為不計數(shù)狀態(tài)，反之為計數(shù)狀態(tài)。第三節(jié)控制程序設(shè)計表4-5輸入點分配表第三節(jié)控制程序設(shè)計1. 起動及急停(1)起動設(shè)計起動設(shè)計主要考慮的是起動條件，送料小車起動的條件是小車在裝料位置，即壓合行程開關(guān)SQ3(003)，否則，按下起動按鈕SB1(X000)無效，不能起動，因此要將X003和X000串聯(lián)。(2)急停設(shè)計1)將X005(急停按鈕SB2)常閉觸點設(shè)置在循環(huán)程序段的最前面，及MC指令聯(lián)合使用，最后面使

26、用MCR指令，如圖4-29a所示。2)將X005(急停按鈕SB2)常閉觸點設(shè)置在組合輸出程序段的最前面，及MC指令聯(lián)合使用，最后面使用MCR指令，如圖4-29b所示。圖4-29急停設(shè)計2.單循環(huán)和多循環(huán)所謂單循環(huán)就是在設(shè)備完成一個循環(huán)后，回到起點并自動停止；所謂多循環(huán)就是在設(shè)備完成一個循環(huán)后，回到起點且自動開始下一個循環(huán)。圖4-30多循環(huán)/單循環(huán)轉(zhuǎn)換3.循環(huán)停止和急返系統(tǒng)除緊急停止（急停）外，還有其他停止方式,如循環(huán)停止，按下循環(huán)停止按鈕，系統(tǒng)并非立即停止，而是在系統(tǒng)做完一個循環(huán)才停止；又如急返，按下急返按鈕，系統(tǒng)循原路返回，回到起始位置時停止。(1)循環(huán)停止設(shè)計根據(jù)循環(huán)停止的要求，循環(huán)停止其

27、實就是在送料小車多循環(huán)的運行過程中，將多循環(huán)/單循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)從“多循環(huán)”切換到“單循環(huán)”處，使小車在一個循環(huán)后自動停止。(2)急返設(shè)計急返時需增加一個急返按鈕，再加寫一段急返程序，因篇幅限制，這里不再介紹。圖4-31循環(huán)停止和緊急停止4.計數(shù)循環(huán)和不計數(shù)循環(huán)所謂不計數(shù)循環(huán)就是上述多循環(huán)的例子,所謂計數(shù)循環(huán)就是在多循環(huán)的狀態(tài)下，記錄循環(huán)的個數(shù)，當(dāng)循環(huán)個數(shù)達(dá)到設(shè)定值時自動停止。圖4-32計數(shù)/不計數(shù)的切換控制5.自動和手動自動控制和手動控制是控制系統(tǒng)中的兩大控制方法。它們的關(guān)系可以是互逆的，不是自動，就是手動；也可以同時存在，但有優(yōu)先關(guān)系。本節(jié)只介紹互逆關(guān)系的自動和手動控制。圖4-33手動和自動程

28、序控制6.多工位循環(huán)的連接圖4-34考慮到相鄰循環(huán)的順序功能圖三、程序設(shè)計注意事項1.采用模塊化編程方法各模塊的功能在邏輯上盡可能單一化、明確化，做到模塊和功能一一對應(yīng)。模塊之間的聯(lián)系及互相影響應(yīng)盡可能地減少，對必要的聯(lián)系應(yīng)進(jìn)行明確的說明。2.程序的編寫要有可讀性圖4-35具有分支的狀態(tài)流程圖3.注意梯形圖的特殊性正確處理在單元程序中講到的一些問題。如：雙重輸出、不能編程序的電路轉(zhuǎn)換等。4.關(guān)于分支程序具有分支的狀態(tài)流程圖如圖4 35所示。圖中M2、M5為選擇條件，狀態(tài)寄存器S3或S5置位時，S2將自動復(fù)位。如果S3置位，執(zhí)行S3開始的步進(jìn)過程；如果S5置位，則執(zhí)行S5開始的步進(jìn)程序。狀態(tài)寄存

29、器S7由狀態(tài)S4和S6中相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件置位。當(dāng)S7置位時，S4和S6被復(fù)位。具有分支的狀態(tài)流程可用基本指令或步進(jìn)指令編寫。第四節(jié)應(yīng) 用 實 例圖4-36開關(guān)站面板示意圖1單項調(diào)整或自動循環(huán)開關(guān)2一次循環(huán)或連續(xù)循環(huán)開關(guān)3油泵電動機(jī)起動和指示燈按鈕4電源指示燈5主軸調(diào)整或工作開關(guān)6夾具調(diào)整或工作開關(guān)7機(jī)械手調(diào)整或工作開關(guān)8橫刀架調(diào)整或工作開關(guān)9縱刀架調(diào)整或工作開關(guān)10機(jī)床各部急返按鈕11機(jī)床循環(huán)起動按鈕12油泵停止按鈕第四節(jié)應(yīng) 用 實 例一、被改造設(shè)備概況圖4-38機(jī)床動作示意圖第四節(jié)應(yīng) 用 實 例表4-6元器件明細(xì)表第四節(jié)應(yīng) 用 實 例1.初始狀態(tài)1)機(jī)械手在原始位置，爪部持待加工件，行程開關(guān)S

30、Q4、SQ5均處于壓合狀態(tài)，電磁鐵YC5失電。2)縱刀架、橫刀架均在初始位，行程開關(guān)SQ1、SQ2釋放，SQ3、SQ6受壓，電磁鐵YC3、YC4失電。3)夾具處于張開狀態(tài)，YC1、YC2失電。4)開關(guān)位置：SA1指向“自動”位置，SA2指向“多循環(huán)”位置，SA3、SA4、SA5、SA6、SA7均指向“工作”位置。第四節(jié)應(yīng) 用 實 例2.循環(huán)操作原理按SB4夾具張開機(jī)械手裝料夾具夾緊機(jī)械手返回初始位并持料縱刀架進(jìn)刀橫刀架進(jìn)刀橫刀架返回至始位縱刀架返回至初始位夾具張開（零件落下）循環(huán)操作。3.調(diào)整功能1)機(jī)床各部分需要檢查動作或作調(diào)整時，首先將SA1轉(zhuǎn)向“調(diào)整”位置，然后根據(jù)主軸、夾具、機(jī)械手和刀

31、架的要求進(jìn)行單獨調(diào)整或配合調(diào)整。2)在試切削時，可將SA2轉(zhuǎn)至“單循環(huán)”處，試切完畢，將SA2鈕旋向“多循環(huán)”處，進(jìn)行正常工作。3)SB3為“急返”按鈕，按下后，刀架順原路返回到初始位置，機(jī)械手返回到初始位且持料，正在加工的零件繼續(xù)夾緊，主軸停止轉(zhuǎn)動。第四節(jié)應(yīng) 用 實 例4.循環(huán)起動機(jī)床處于初始狀態(tài)，按SB1（油泵起動），當(dāng)油壓到達(dá)一定壓力時，壓力繼電器動作，其常開觸點BP閉合。按SB4，進(jìn)入循環(huán)操作。5.機(jī)床的電氣保護(hù)1)FU1為主電路的短路保護(hù)；2)FR1、FR2為油泵電動機(jī)、主軸電動機(jī)的過載保護(hù)；3)FU2、FU3為控制電路的短路保護(hù)，F(xiàn)U4、FU5是照明、信號燈電路的短路保護(hù)。第四節(jié)應(yīng)

32、 用 實 例二、設(shè)備改造過程1.熟悉設(shè)備首先讀通電氣原理圖、液壓原理圖，明確各按鈕、開關(guān)、電磁閥、限位開關(guān)等的功能。到現(xiàn)場觀察機(jī)床的動作，對循環(huán)過程中有幾個狀態(tài)、各電磁閥對應(yīng)的輸出情況以及各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件做到心中有數(shù)。對特殊要求，如“急返”、“手動”等功能，要一一試驗是否符合操作要求。同時，征求技術(shù)人員、操作工人對機(jī)床改造的意見，是否有新的動作要求，以便在編程時一并予以考慮。第四節(jié)應(yīng) 用 實 例2.選用PLC，分配I/O地址由于該設(shè)備要求輸出/輸入均為開關(guān)量，根據(jù)其點數(shù)選用FX2N-32MR可編程序控制器。對輸入/輸出點分配見表4 7。表4-7輸入/輸出點分配表第四節(jié)應(yīng) 用 實 例3. PLC

33、外圍電路設(shè)計改造后的接線可將圖4 37點畫線右面部分全部拆去，然后接上PLC主機(jī)，用壓力繼電器的觸點作為PLC的電源開關(guān)。輸入開關(guān)均為常開，輸出應(yīng)在其公共端串入510A熔斷器作為短路保護(hù)，并在交流電感性負(fù)載上并聯(lián)RC浪涌吸收電路（047F+100），以抑制噪聲的發(fā)生。PLC I/O接線圖如圖4 40所示。圖4-40PLC IO接線圖第四節(jié)應(yīng) 用 實 例4.編寫控制程序根據(jù)控制要求，所編程序應(yīng)符合圖4 41所示的流程框圖。按循環(huán)要求可設(shè)計狀態(tài)表見表4 8。程序結(jié)構(gòu)框圖如圖4 42所示，圖中前三階梯圖表示了調(diào)整、急返、自動間的邏輯關(guān)系，其中自動程序段中的順序功能圖如圖4 43所示。詳細(xì)梯形圖不再贅

34、述。圖4-41根據(jù)控制要求建立的流程框圖第四節(jié)應(yīng) 用 實 例表4-8機(jī)床動作狀態(tài)表第四節(jié)應(yīng) 用 實 例圖4-42程序結(jié)構(gòu)框圖圖4-43狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)一、PLC控制系統(tǒng)的安裝PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計的控制設(shè)備，具有很強的抗干擾能力，可直接用于工業(yè)環(huán)境。但也必須按照操作手冊的說明，在規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)下進(jìn)行安裝、使用。一般來說應(yīng)注意以下幾個問題。1. PLC控制系統(tǒng)對布線的要求電源是干擾進(jìn)入PLC的主要途徑。除在電源和接地設(shè)計中講到的注意事項外，在具體安裝施工時還要做到以下幾條：1)對PLC主機(jī)電源的配線，為防止受其他電器起動沖擊電流的影響使電壓下降，應(yīng)及動力

35、線分開配線，并保持一定距離。2)為防止由于干擾產(chǎn)生誤動作，接地端子必須接地。第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)3)輸出/輸入線應(yīng)及動力線及其他控制線分開走線，盡量不要在同一線槽內(nèi)布線。4)對于傳遞模擬量的信號線應(yīng)使用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層應(yīng)一端接地。5)因PLC基本單元和擴(kuò)展單元間傳輸?shù)男盘栃?，頻率高，易受干擾，它們之間的連接要采用廠家提供的專用連接線。6)所有電源線、輸出/輸入配線必須使用壓接端子或單線，多股線直接接在端子上容易引起打火。7)系統(tǒng)的動力線應(yīng)足夠粗，以防止大容量設(shè)備起動時引起的線路壓降。第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)2.輸出/輸入對工作環(huán)境的要求良好的工作環(huán)境是保證PLC控制系統(tǒng)正常工作、提高PLC使用壽命的重要因素。PLC對工作環(huán)境的要求，一般有以下幾點：1)避免陽光直射，周圍溫度為055。2)避免