《LC和控制技術(shù)應(yīng)用》

1、LC和控制技術(shù)應(yīng)用 能力與知識目標(biāo) 1 2 3 4 5 1掌握編程組件掌握編程組件S的種類和特性的種類和特性 23 運行過程如下：運行過程如下： 傳送帶將托盤及工件送到加蓋單元的托盤及工件檢測位置，擺動臂上的電磁鐵從支架上吸住蓋子，然后擺動到工件一側(cè)，將蓋子放置在工件上。傳感器檢測到蓋子加上后傳送帶將托盤及已加蓋工件送往頂銷單元，一個周期完畢。 （控制）控制部分：啟動按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕、急停按鈕 控制部分：交流電源開關(guān)、直流電源開關(guān)、 狀態(tài)選擇開關(guān)（聯(lián)網(wǎng)/單機(jī)） （顯示）運行顯示（綠色指示燈）報警顯示（紅色指示燈）交流電源顯示（紅色指示燈） 直流電源顯示（綠色指示燈） （傳感器）托盤到位

2、感知（電感傳感器） 有無工件感知有無蓋子感知 （光電傳感器） 擺臂初始位置擺臂加蓋位置 （微動開關(guān)） （執(zhí)行）傳送帶電機(jī)（直流單向） 擺臂電機(jī)（直流雙向） 吸蓋電磁鐵 限位電磁鐵 （6）復(fù)位控制。）復(fù)位控制。TEXTTEXTTEXTTEXT 在以上初始狀態(tài)下按啟動按鈕，傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮并等待托盤及工件到達(dá)；當(dāng)托盤傳感器與工件傳感器為“1”時，吸蓋電磁鐵通電，2秒后擺臂電機(jī)正轉(zhuǎn)，至擺臂加蓋位置開關(guān)為“1”則擺臂電機(jī)停止，秒后吸蓋電磁鐵斷電，再1秒后擺臂電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時限位電磁鐵通電放行托盤及已加蓋工件至下一單元；擺臂電機(jī)反轉(zhuǎn)至初始位置開關(guān)為“1”后停止，一個工作周期結(jié)束。此時傳送帶電機(jī)

3、繼續(xù)運行，運行指示燈仍亮表示本單元處于工作狀態(tài)。 停止運行：在以上運行狀態(tài)下按停止按鈕，則運行指示燈滅而停止指示燈亮；如系統(tǒng)處于運行周期內(nèi)則繼續(xù)運行，至一個周期結(jié)束后運行狀態(tài)結(jié)束，傳送帶電機(jī)停止，運行指示燈滅而停止指示燈亮。 報警狀態(tài)：當(dāng)擺臂做完加蓋動作后，加蓋傳感器未檢測到工件上有蓋子時，則本站有報警情況發(fā)生，即該單元缺料，需要續(xù)加蓋子。此時報警指示燈亮，擺臂重復(fù)加蓋動作直至加蓋傳感器檢測到信號，則報警指示燈滅運行周期進(jìn)行下一步動作。 急停狀態(tài)：在以上運行狀態(tài)下按急停按鈕，則整個系統(tǒng)停止運行保持當(dāng)前狀態(tài)并運行指示燈以1秒間隔閃爍；解除急停信號后系統(tǒng)按停止前狀態(tài)繼續(xù)往下運行，運行指示燈恢復(fù)常亮

4、。 復(fù)位控制：當(dāng)電源開啟后系統(tǒng)未處于初始狀態(tài)時，按復(fù)位按鈕則系統(tǒng)自動返回初始狀態(tài)等待啟動。可編程控制器的步進(jìn)編程法 近年來，許多新生產(chǎn)的PLC在梯形圖語言之外加上了采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的SFC (Sequential Function Chart)語言，用于編制復(fù)雜的順控程序利用這種先進(jìn)的編程方法，初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序即便是熟練的電氣工程師用這種方法后也能大大提高工作效率另外這種方法也為調(diào)試、試運行帶來許多的方便. 三菱的小型PLC在基本邏輯指令之外增加了兩條簡單的步進(jìn)順控指令，同時輔之以大量狀態(tài)元件，就可以用SFC語言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖方式編程。 狀態(tài)元件與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 狀態(tài)元件是狀態(tài)梯形圖的

5、基本構(gòu)成因素之一，也是可編程控制器的重要軟元件之一。FX2N共有1000個狀態(tài)元件，其分類及用途如下表所示: 類別元件編號個數(shù)用途及特點初始狀態(tài)S0S910用作SFC的初始狀態(tài)返回狀態(tài)S10S1910多運行模式控制當(dāng)中，用作返回原點的狀態(tài)一般狀態(tài) S20S499480用作SFC的中間狀態(tài)掉電保持狀態(tài)S500S899400具有停電保持功能，停電恢復(fù)后需繼續(xù)執(zhí)行的場合，可用這些狀態(tài)元件信號報警狀態(tài)S900S999100用作報警元件使用狀態(tài)元件與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 如上所述，使用經(jīng)驗法及基本指令編制的梯形圖程序存在以下一些問題: 、工藝動作表達(dá)繁瑣。 、梯形圖涉及的聯(lián)鎖關(guān)系較復(fù)雜，處理起來較麻煩。 、梯形圖

6、可讀性差，很難從梯形圖看出具體控制工藝過程。 為此，人們一直尋求一種易于構(gòu)思，易于理解的圖形程序設(shè)計工具。它應(yīng)有流程圖的直觀，又有利于復(fù)雜控制邏輯關(guān)系的分解與綜合，這種圖就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。狀態(tài)元件與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 依工作順序?qū)⒐ば蜻B接成圖的稱為工序流程圖，這就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的原型，見下圖： “狀態(tài)”“工序”狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特點 顯而易見，以上二圖有以下特點： 、將復(fù)雜的任務(wù)或過程分解成若干個工序(狀態(tài))。無論多么復(fù)雜的過程均能分化為小的工序，有利于程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計。 、相對某一個具體的工序來說，控制任務(wù)實現(xiàn)了簡化。給局部程序的編制帶來了方便。 、整體程序是局部程序的綜合，只要弄清各工序成立的條件、工序轉(zhuǎn)移

7、的條件和轉(zhuǎn)移的方向，就可進(jìn)行這類圖形的設(shè)計。 、這種圖很容易理解，可讀性很強(qiáng)，能清晰地反映全部控制工藝過程。狀態(tài)的三要素 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的狀態(tài)有驅(qū)動負(fù)載、指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)和指定轉(zhuǎn)移條件三個要素。其中指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)和指定轉(zhuǎn)移圖條件是必不可少的，而驅(qū)動負(fù)載則視具體情況，也可能不進(jìn)行實際的負(fù)載驅(qū)動。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程時，先進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動處理，然后進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。負(fù)載驅(qū)動及轉(zhuǎn)移處理，首先要使用STL指令，這樣保證負(fù)載驅(qū)動和狀態(tài)轉(zhuǎn)移均是在子母線上進(jìn)行。狀態(tài)的轉(zhuǎn)移使用SET指令，但若為向上游轉(zhuǎn)移、向非相連的下游轉(zhuǎn)移或向其他流程轉(zhuǎn)移，稱為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移，非連續(xù)轉(zhuǎn)移不能使用SET產(chǎn)指令，而用OUT指令。步進(jìn)梯形圖編程注意

8、事項 1、狀態(tài)編程順序為：先進(jìn)行驅(qū)動，再進(jìn)行轉(zhuǎn)移，不能顛倒。2、對狀態(tài)處理，編程時必須使用步進(jìn)接點指令STL。3、程序的最后必須使用步進(jìn)返回指令RET，返回主母線。4、驅(qū)動負(fù)載使用OUT指令。當(dāng)同一負(fù)載需要連續(xù)多個狀態(tài)驅(qū)動，可使用多重輸出，也可使用SET指令將負(fù)載置位，等到負(fù)載不需驅(qū)動時用RST指令將其復(fù)位。在狀態(tài)程序中，不同時“激活”的“雙線圈”是允許的。另外相鄰狀態(tài)使用的T、C元件，編號不能相同。5、負(fù)載的驅(qū)動、狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件可能為多個元件的邏輯組合，視具體情況，按串、并聯(lián)關(guān)系處理，不能遺漏。6、若為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移，不能使用SET指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，應(yīng)改用OUT指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。7、在STL與

9、RET指令之間不能使用MC、MCR指令。8、初始狀態(tài)可由其他狀態(tài)驅(qū)動，但運行開始必須用其他方法預(yù)先作好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。一般用系統(tǒng)的初始條件，若無初始條件，可用M8002（PLC從STOPRUN切換時的初始脈沖）進(jìn)行驅(qū)動。9、需在停電恢復(fù)后繼續(xù)原狀態(tài)運行時，可使用S500S899停電保持狀態(tài)元件。分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的處理 在步進(jìn)順序控制過程中，有時需要將同一控制條件轉(zhuǎn)向多條支路，或把不同條件轉(zhuǎn)向同一支路，或跳過某些工序或重復(fù)某些操作。以上這些稱之為多分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。像這種多種工作順序的狀態(tài)流程圖為分支、匯合流程圖。根據(jù)轉(zhuǎn)向分支流程的形式，可分為選擇性分支與匯合流程圖與并行分支與匯合

10、流程圖。 選擇性分支與匯合的處理 從多個流程順序中選擇執(zhí)行哪一個流程，稱為選擇性分支。下圖就是一個選擇性分支的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 。 匯合狀態(tài)的處理方法是：先進(jìn)行匯合前的驅(qū)動連接，再依順序進(jìn)行匯合狀態(tài)的連接 。并行分支與匯合的處理 多個流程分支可同時執(zhí)行的分支流程稱為并行分支，它同樣有三個順序如下圖所示。 匯合狀態(tài)的處理方法是：先進(jìn)行匯合前的驅(qū)動連接，再依順序進(jìn)行匯合 狀態(tài)的連接 前導(dǎo)訓(xùn)練 班級廣告燈箱的設(shè)計訓(xùn)練目的訓(xùn)練目的 1 練習(xí)練習(xí)SFC流程圖的編制流程圖的編制 2 練習(xí)應(yīng)用步進(jìn)指令構(gòu)建梯形圖練習(xí)應(yīng)用步進(jìn)指令構(gòu)建梯形圖 3訓(xùn)練器材訓(xùn)練器材 個人電腦個人電腦PC 1三菱三菱FX系列系列PLC 2

11、RS232數(shù)數(shù)據(jù)通信線據(jù)通信線 3指示燈控制裝指示燈控制裝置實驗板置實驗板 4導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干 5前導(dǎo)訓(xùn)練 訓(xùn)練內(nèi)容說明 設(shè)計班級廣告燈箱的閃爍控制程序，要求用四盞燈點亮班級名稱的4個字，閃爍要求如下：啟動開關(guān)閉合后，四個字逐個點亮，間隔1S，待四字全亮過后，四字同時點亮并閃爍二次，閃爍間隔為，完成一周期后重新開始，直到啟動開關(guān)斷開。 設(shè)計過程為：1、寫出I/O分配表和狀態(tài)分配表； 2、畫出SFC流程圖； 3、畫出SFC梯形圖； 4、輸入PLC并調(diào)試完畢。前導(dǎo)訓(xùn)練 1、I/O分配表： K1 X0 啟動、停止開關(guān) HL1HL4 Y0Y3 點亮班級名稱的四盞燈2、狀態(tài)分配表： S0：初始狀態(tài)； S

12、25：全滅一； S20S23：逐個點亮四個字 S26：全亮二； S24：全亮一； S27：全滅二。3、SFC流程圖： 初始狀態(tài)初始狀態(tài)逐個點亮四個逐個點亮四個字字全亮一全亮一全滅一全滅一全亮二全亮二全滅二全滅二系統(tǒng)的設(shè)計與安裝 一、工藝及控制要求的回顧二、I/O的分配 根據(jù)以上控制要求及輸入輸出器件的分布，可作出以下I/O分配表： 輸入輸入輸出輸出控制部件傳感部分執(zhí)行部分顯示啟動按鈕X0托盤到位感知X6傳送帶電機(jī)Y0交流指示燈Y5停止按鈕X1有無工件感知X7擺臂電機(jī)正Y1直流指示燈Y6復(fù)位按鈕X2有無蓋子感知X10擺臂電機(jī)反Y2報警指示燈Y7急停開關(guān)X3擺臂初始位置X11吸蓋電磁鐵Y3運行指示

13、燈Y10交流開關(guān)X4擺臂加蓋位置X12限位電磁鐵Y4直流開關(guān)X5梯形圖的設(shè)計 一、工序流程的分析 根據(jù)以上控制要求分析環(huán)節(jié)得出，本單元控制任務(wù)是比較典型的周期循環(huán)控制方式，且內(nèi)部的聯(lián)鎖、互動關(guān)系復(fù)雜，因此我們采用SFC編程方式進(jìn)行編程。下面我們用工序流程分析的方法對各控制要求逐個進(jìn)行分析： 梯形圖的設(shè)計1、初始狀態(tài) 這是“準(zhǔn)備”工序（S0）。 當(dāng)交直流電源開關(guān)接通，即進(jìn)入該工序。 該工序控制任務(wù)是：交直流指示燈亮。（后續(xù)工序一直保持，不再重復(fù)說明） 同時擺臂初始位置開關(guān)閉合。由于本單元不考慮復(fù)位控制，所以當(dāng)該微動開關(guān)未閉合時可采用手動方式使其閉合，以達(dá)到初始狀態(tài)的要求。梯形圖的設(shè)計2、運行狀態(tài)

14、、工序一（S20）：條件：在準(zhǔn)備工序時，如得到啟動信號即進(jìn)入工序一。啟動信號不完全是啟動按鈕的信號，這個問題我們在停止?fàn)顟B(tài)時討論。任務(wù)：傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮。 梯形圖的設(shè)計、工序二（S21）：條件：托盤傳感器為“1”并工件傳感器為“1”，進(jìn)入工序二。任務(wù)：傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮；吸蓋電磁鐵通電。梯形圖的設(shè)計、工序三（S22）：條件：上工序2秒后即進(jìn)入工序三。任務(wù)：傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮； 吸蓋電磁鐵通電； 擺臂電機(jī)正轉(zhuǎn) 梯形圖的設(shè)計、工序四（S23）：條件：擺臂加蓋傳感器為“1”并有無蓋子傳感器為“1”即進(jìn)入工序四。任務(wù)：傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮； 吸蓋電磁鐵通電； 擺

15、臂電機(jī)停止。梯形圖的設(shè)計、工序五（S24）：條件：上工序秒后即進(jìn)入工序五。任務(wù)：傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮； 吸蓋電磁鐵斷電梯形圖的設(shè)計、工序六（S25）：條件：上工序1秒后即進(jìn)入工序六。任務(wù)：傳送帶電機(jī)運行，運行指示燈亮； 擺臂電機(jī)反轉(zhuǎn)。梯形圖的設(shè)計3、停止運行控制要求中規(guī)定：停止時按停止按鈕，系統(tǒng)完成一個工作周期后停止。因此上面所述“啟動信號”應(yīng)是啟動按鈕與停止按鈕共同控制的信號，采用自保持控制方式，用輔助繼電器完成。輔助繼電器的線圈由啟動按鈕與停止按鈕作自保持控制，而其常開觸點即成為系統(tǒng)的啟動信號。梯形圖的設(shè)計4、報警狀態(tài)：控制要求中規(guī)定：當(dāng)擺臂做完加蓋動作后，加蓋傳感器未檢測到工件上

16、有蓋子時，則本站有報警情況發(fā)生，即該單元缺料，需要續(xù)加蓋子。此時報警指示燈亮，擺臂重復(fù)加蓋動作直至加蓋傳感器檢測到信號，則報警指示燈滅運行周期進(jìn)行下一步動作。梯形圖的設(shè)計5、急停狀態(tài)：控制要求中規(guī)定：在以上運行狀態(tài)下按急停按鈕，則整個系統(tǒng)停止運行保持當(dāng)前狀態(tài)并運行指示燈以1秒間隔閃爍；解除急停信號后系統(tǒng)按停止前狀態(tài)繼續(xù)往下運行，運行指示燈恢復(fù)常亮。急停狀態(tài)是在每個輸出和轉(zhuǎn)換條件前都加入M1的長閉觸點，如下程序中的M1長閉觸點。當(dāng)按下急停按鈕時Y0輸出停止即傳送帶電機(jī)停止運行同時擺臂電機(jī)也停止正轉(zhuǎn)，并使得轉(zhuǎn)移條件不在滿足。梯形圖的設(shè)計6、 復(fù)位控制：控制要求中規(guī)定：當(dāng)電源開啟后系統(tǒng)未處于初始狀態(tài)

17、時，按復(fù)位按鈕則系統(tǒng)自動返回初始狀態(tài)等待啟動。控制電路的連接 根據(jù)控制要求和I/O分配表，可畫出以下PLC外部電路圖：系統(tǒng)的調(diào)試 對于采用SFC編程方式編制的程序，程序調(diào)試的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合順序控制流程圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的正確轉(zhuǎn)移，該轉(zhuǎn)移后的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，以及各步所帶?fù)載是否被正常驅(qū)動等。 在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，特別是那些特殊的狀態(tài)如急停、報警狀態(tài)等。同時應(yīng)注意系統(tǒng)各種不同的工作方式，如有選擇序列轉(zhuǎn)移圖中的每一條支路，各種可能的進(jìn)展線路都應(yīng)逐一測試，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下所以輸

18、入與輸出的關(guān)系完全符合控制要求為止。 如果程序中某些定時器和計數(shù)器的要求設(shè)定值較大，為了縮短時間可以在調(diào)試時將它們減小，調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的設(shè)定值。課外訓(xùn)練 鐵塔之光控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試 一、訓(xùn)練目的一、訓(xùn)練目的1、熟練掌握控制要求分析和程序步的設(shè)置；2、熟練掌握流程圖和梯形圖的設(shè)計；3、熟練掌握步進(jìn)程序的調(diào)試。 二、訓(xùn)練器材二、訓(xùn)練器材1、個人電腦PC；2、三菱FX系列PLC；3、RS232數(shù)據(jù)通信線；4、鐵塔之光控制單元一塊；5、導(dǎo)線若干。課外訓(xùn)練三、訓(xùn)練內(nèi)容說明三、訓(xùn)練內(nèi)容說明 鐵塔之光控制單元外型如右圖： 控制要求如下：按下啟動按鈕后，燈從L1-L9逐個點亮，間隔2S，期間八段碼顯示從1-9數(shù)字。然后九個燈全滅閃爍三次，間隔2S；閃爍時八段碼顯示“”“二”“三”。完畢后停3S重復(fù)。在整個過程中按停止按鈕可隨時停止運行過程。 四、訓(xùn)練步驟四、訓(xùn)練步驟1、根據(jù)控制要求寫出I/O分配表和狀態(tài)分配表；2、依據(jù)分配表編寫正確流程圖和梯形圖；3、依據(jù)I/O分配表畫出PLC外部電路圖；4、正確連接并調(diào)試程序。 【本章小結(jié)】 本章以加蓋控制系統(tǒng)為切入點介紹了可編程控制器的步進(jìn)編程方法（SFC語言），用案例描述了SFC語言的優(yōu)點與要點，并逐步介紹了該控制系統(tǒng)的編程過程及步進(jìn)程序的調(diào)試方法。 1、系統(tǒng)的工作過程可以