《機(jī)床電器與PLC》課件第5章

第5章PLC控制線路的設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1編程方法與規(guī)則5.2PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)5.3應(yīng)用舉例習(xí)題

5.1編程方法與規(guī)則5.1.1梯形圖編程用梯形圖編程時(shí)應(yīng)注意以下規(guī)則：

規(guī)則1

梯形圖中的階梯都是從左母線開始，終于右母線。線圈只能接在右母線上，不能直接接在左母線上，并且所有的觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊，如圖5-1所示。

規(guī)則2

多個(gè)回路串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)最多的回路放在梯形圖的最上面。多個(gè)并聯(lián)回路串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)最多的并聯(lián)回路安排在梯形圖的最左面，如圖5-2所示。圖5-1規(guī)則1的說(shuō)明(a)錯(cuò)誤；(b)正確；(c)錯(cuò)誤；(d)正確圖5-2規(guī)則2的說(shuō)明(a)錯(cuò)誤；(b)正確

規(guī)則3

在梯形圖中沒(méi)有實(shí)際的電流流動(dòng)，所謂“流動(dòng)”，只能從左到右、從上到下單向“流動(dòng)”。因此，如圖5-3(a)所示的橋式電路是不可編程的，必須按邏輯功能等效轉(zhuǎn)換成如圖5-3(b)所示的電路后才可編程。圖5-3規(guī)則3的說(shuō)明(a)不可編程的橋式電路；(b)變換后的可編程電路5.1.2命令語(yǔ)句表達(dá)式編程語(yǔ)句的編程一般是根據(jù)梯形圖來(lái)進(jìn)行的，應(yīng)遵守以下規(guī)則：

規(guī)則1

對(duì)梯形圖進(jìn)行語(yǔ)句編程時(shí)，應(yīng)遵循從左到右，自上而下的原則進(jìn)行。對(duì)于復(fù)雜的梯形圖，可將其分成若干塊，逐塊編程，然后再將各塊順次連接起來(lái)。

規(guī)則2

采用合理的編程順序和適當(dāng)?shù)碾娐纷儞Q，盡量減少程序步數(shù)，以節(jié)省內(nèi)存空間和縮短掃描周期。如圖5-4所示。圖5-4語(yǔ)句編程規(guī)則2使用說(shuō)明(a)并聯(lián)多的電路盡量靠近左母線；(b)串聯(lián)多的電路盡量放在上部5.2PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)5.2.1PLC應(yīng)用的設(shè)計(jì)步驟

PLC應(yīng)用的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)按下述幾個(gè)步驟進(jìn)行：

(1)熟悉被控對(duì)象。首先要全面、詳細(xì)地了解被控對(duì)象的機(jī)械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過(guò)程，了解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容、運(yùn)動(dòng)方式和步驟，歸納出工作循環(huán)圖或者狀態(tài)(功能)流程圖。

(2)明確控制任務(wù)與設(shè)計(jì)要求。要了解工藝過(guò)程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)電控系統(tǒng)的控制要求，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)，液壓、氣動(dòng)的控制，儀表、傳感器等的連接與驅(qū)動(dòng)等，歸納出電氣執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍表。電控系統(tǒng)的根本任務(wù)就是正確實(shí)現(xiàn)這個(gè)節(jié)拍表。以上兩個(gè)步驟所得到的圖、表，綜合而完整地反映了被控對(duì)象的全部功能和對(duì)電控系統(tǒng)的基本要求，是設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)的依據(jù)，也是設(shè)計(jì)的目標(biāo)和任務(wù)，必須仔細(xì)地分析和掌握。

(3)制定電氣控制方案。根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式，如全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、單機(jī)運(yùn)行、多機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行等。還要確定電控系統(tǒng)應(yīng)有的其它功能，如故障診斷與顯示報(bào)警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等。

(4)確定電控系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)。通過(guò)研究工藝過(guò)程或機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各個(gè)步驟、各種狀態(tài)、各種功能的發(fā)生、維持、結(jié)束、轉(zhuǎn)換和其它的相互關(guān)系，以確定各種控制信號(hào)，并檢測(cè)反饋信號(hào)、相互的轉(zhuǎn)換信號(hào)和聯(lián)系信號(hào)。還要確定哪些信號(hào)需要輸入PLC，哪些信號(hào)要由PLC輸出或者哪些負(fù)載要由PLC驅(qū)動(dòng)，分類統(tǒng)計(jì)出各輸入/輸出量的性質(zhì)及參數(shù)。

(5)?PLC的選型與硬件配置。根據(jù)以上各步驟所得到的結(jié)果，選擇合適的PLC型號(hào)并確定各種硬件配置。

(6)?PLC元件的編號(hào)分配。對(duì)各種輸入/輸出信號(hào)占用的PLC輸入、輸出端點(diǎn)及其它PLC元件進(jìn)行編號(hào)分配，并設(shè)計(jì)出PLC的外部接線圖。

(7)程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出梯形圖程序或語(yǔ)句表程序。

(8)模擬運(yùn)行與調(diào)試程序。將設(shè)計(jì)好的程序傳入PLC后，再逐條檢查與驗(yàn)證，并改正程序設(shè)計(jì)時(shí)的語(yǔ)法、數(shù)據(jù)等錯(cuò)誤，然后，可以在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行模擬運(yùn)行與調(diào)試程序，觀察在各種可能的情況下各個(gè)輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)要求。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改設(shè)計(jì)和已傳送到PLC中的程序，直到完全滿足工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖的要求。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和模擬運(yùn)行調(diào)試的同時(shí)，可以平行地進(jìn)行電控系統(tǒng)的其它部分，例如PLC外部電路和電氣控制柜、控制臺(tái)等的設(shè)計(jì)、裝配、安裝和接線等工作。

(9)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試。完成以上各項(xiàng)工作后，即可將已初步調(diào)試好的程序傳送到現(xiàn)場(chǎng)使用的PLC存儲(chǔ)器中，PLC接入實(shí)際輸入信號(hào)與實(shí)際負(fù)載，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試，及時(shí)解決調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，直到完全滿足設(shè)計(jì)要求，即可交付使用。5.2.2PLC的選型與硬件配置

PLC的選用一般從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：

(1)根據(jù)所需要的功能進(jìn)行選擇?；镜脑瓌t是需要什么功能，就選擇具有什么樣功能的PLC，同時(shí)也適當(dāng)?shù)丶骖櫨S修、備件的通用性以及今后設(shè)備的改進(jìn)和發(fā)展。各種新型系列的PLC，從小型到中、大型，已普遍可以進(jìn)行PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)的通信與聯(lián)網(wǎng)，具有進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、高級(jí)邏輯運(yùn)算、模擬量控制等功能。因此，在功能的選擇方面，要著重注意的是對(duì)特殊功能的需求。一方面是選擇具有所需功能的PLC主機(jī)(即CPU模塊)，另一方面，根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模塊(或擴(kuò)展選用單元)，如開關(guān)量的輸入與輸出模塊、模擬量的輸入與輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、網(wǎng)絡(luò)鏈接模塊等。

(2)根據(jù)I/O的點(diǎn)數(shù)或通道數(shù)進(jìn)行選擇。多數(shù)小型機(jī)為整體式，同一型號(hào)的整體式PLC，除按點(diǎn)數(shù)分成許多擋以外，并配以不同點(diǎn)數(shù)的I/O擴(kuò)展單元，來(lái)滿足對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)的不同需求。例如FX2型PLC，主機(jī)分成16點(diǎn)、24點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)、80點(diǎn)和128點(diǎn)六擋，同時(shí)配以I/O點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)、16點(diǎn)和24點(diǎn)的三種I/O擴(kuò)展模塊。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，采取主機(jī)模塊與輸入、輸出模塊、各種功能模塊分別選擇組合使用的方式。I/O模塊按點(diǎn)數(shù)可分為8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)等，因此可以根據(jù)需要的I/O點(diǎn)數(shù)選用I/O模塊，與主機(jī)靈活地組合使用。對(duì)于一個(gè)被控的對(duì)象，所用的I/O點(diǎn)數(shù)不會(huì)輕易發(fā)生變化，但是考慮到工藝和設(shè)備的改動(dòng)，或I/O點(diǎn)的損壞、故障等，一般應(yīng)保留1/8的裕量。

(3)根鋸輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行選擇。除了I/O點(diǎn)的數(shù)量，還要注意輸入、輸出信號(hào)的性質(zhì)、參數(shù)和特性要求等。例如，要注意輸入信號(hào)的電壓類型、等級(jí)和變化頻率；注意信號(hào)源是電壓輸出型還是電流輸出型，是NPN輸出型還是PNP輸出型，等等。要注意輸出端點(diǎn)的負(fù)載特點(diǎn)(如負(fù)載電壓、電流的類型等)、數(shù)量等級(jí)以及對(duì)響應(yīng)速度的要求等。據(jù)此，來(lái)選擇和配置適合輸入、輸出信號(hào)特點(diǎn)和要求的I/O模塊。

(4)根據(jù)程序存儲(chǔ)器容量進(jìn)行選擇。通常PLC的程序存儲(chǔ)器容量以字或步為單位，如1K字、4K步等。這里，PLC程序的單位步，是由一個(gè)字構(gòu)成的，即每個(gè)程序步占一個(gè)存儲(chǔ)器單元。

PLC應(yīng)用程序所需存儲(chǔ)器容量可以預(yù)先進(jìn)行估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)，程序所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)等于I/O信號(hào)總數(shù)乘以8；而對(duì)于有數(shù)據(jù)處理、模擬量輸入、輸出的系統(tǒng)，所需要的存儲(chǔ)器容量要大得多，例如FA-2型PLC一個(gè)模擬輸出信號(hào)需要14個(gè)字的存儲(chǔ)器容量，而外部顯示或打印則需要40個(gè)字的存儲(chǔ)器容量。大多數(shù)PLC的存儲(chǔ)器采用模塊式的存儲(chǔ)器盒，同一型號(hào)的PLC可以選配不同容量的存儲(chǔ)器盒，實(shí)現(xiàn)可選擇的多種用戶程序的存儲(chǔ)容量，例如，三菱FX2PLC可以有2K步、8K步，和泉FA-2PLC可以有1K步、4K步等。此外，還應(yīng)根據(jù)用戶程序的使用特點(diǎn)來(lái)選擇存儲(chǔ)器的類型。當(dāng)程序需要頻繁地修改時(shí)，應(yīng)選用CMOS-RAM存儲(chǔ)器。?當(dāng)程序需要長(zhǎng)期使用并保持5年以上不變時(shí)，應(yīng)選用EEPROM或EPROM存儲(chǔ)器。5.2.3PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法

1．經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是利用各種典型的控制環(huán)節(jié)和基本單元電路，依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合，直接設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)來(lái)滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過(guò)程的控制要求。用這種方法對(duì)比較簡(jiǎn)單的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以收到簡(jiǎn)便、快速的效果。但是，由于主要依賴經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因而要求設(shè)計(jì)者要具有較豐富的經(jīng)驗(yàn)，要能掌握、熟悉大量的控制系統(tǒng)的實(shí)例和各種典型環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)的結(jié)果不是唯一的，也不很規(guī)范，而且往往需經(jīng)多次反復(fù)修改和完善才能符合設(shè)計(jì)要求。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用的電控系統(tǒng)程序與任何方法一樣，首先必須詳細(xì)了解機(jī)械及工藝的控制要求，包括機(jī)械的工作循環(huán)圖，電氣執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍等。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用程序可以大致按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：分析控制要求、選擇控制原則；設(shè)置主令元件和檢測(cè)元件；確定輸入、輸出信號(hào)；設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序；檢查、修改和完善程序。在設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序時(shí)，一般又可分為以下幾個(gè)步驟：

(1)按所給的要求，將生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分成各自獨(dú)立的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，分別設(shè)計(jì)這些簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的基本控制程序。

(2)按各運(yùn)動(dòng)之間應(yīng)有的制約關(guān)系來(lái)設(shè)置聯(lián)鎖措施，選擇聯(lián)鎖觸點(diǎn)，設(shè)計(jì)聯(lián)鎖程序。這一條是電控系統(tǒng)能否成功，能否可靠、正確運(yùn)行的關(guān)鍵，必須仔細(xì)進(jìn)行。

(3)按照維持運(yùn)動(dòng)(或狀態(tài))的進(jìn)行和轉(zhuǎn)換的需要，選擇控制原則，設(shè)置主令元件、檢測(cè)元件以及繼電器等。

(4)設(shè)置必要的保護(hù)措施。

2．邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法的基本含義是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)方法既有嚴(yán)密可循的規(guī)律性和明確可行的設(shè)計(jì)步驟，又具有簡(jiǎn)便、直觀和十分規(guī)范的特點(diǎn)。邏輯設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，而繼電器控制系統(tǒng)的本質(zhì)是邏輯線路。電器控制線路的接通或斷開，都是通過(guò)繼電器等元件的觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故控制線路的種種功能必定取決于這些觸點(diǎn)的開、合狀態(tài)。因此電控線路從本質(zhì)上說(shuō)是一種邏輯線路，它符合邏輯運(yùn)算的各種基本規(guī)律。PLC是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在某種意義上我們可以說(shuō)PLC是“與”、“或”、“非”三種邏輯線路的組合體。而PLC的梯形圖程序的基本形式也是與、或、非的邏輯組合，它們的工作方式及其規(guī)律也完全符合邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律。因此，用變量及其函數(shù)只有“0”、“1”兩種取值的邏輯代數(shù)作為研究PLC應(yīng)用程序的工具就是順理成章的事了。邏輯設(shè)計(jì)法思路清晰，所編寫的程序易于優(yōu)化，是一種較為實(shí)用可靠的程序設(shè)計(jì)方法。5.2.4PLC控制系統(tǒng)的常見(jiàn)設(shè)計(jì)

1．三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制(啟-保-停電路單元)三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路在第2章中已經(jīng)接觸過(guò)。現(xiàn)以圖5-5為例進(jìn)行介紹。其中圖(a)為PLC的輸入/輸出接線圖，從圖中可知，啟動(dòng)按鈕接于X0，停車按鈕接于X1，交流接觸器接于Y0，這就是端子分配，實(shí)質(zhì)是為程序安排代表控制系統(tǒng)中事物的機(jī)內(nèi)元件。圖(b)為梯形圖，它是機(jī)內(nèi)元件的邏輯關(guān)系，進(jìn)而也是控制系統(tǒng)內(nèi)各事物間邏輯關(guān)系的體現(xiàn)。圖5-5三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制梯形圖(b)的工作過(guò)程分析如下。當(dāng)按鈕SB1被按下時(shí)X0接通，Y0置1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。需要停車時(shí)，按下停車按鈕SB2，串聯(lián)于Y0線圈回路中的X1的常閉觸點(diǎn)斷開，Y0置0，電動(dòng)機(jī)失電停車。梯形圖(b)稱為啟-保-停電路。這個(gè)名稱主要來(lái)源于圖中的自保持觸點(diǎn)Y0。并聯(lián)在X0常開觸點(diǎn)上的Y0常開觸點(diǎn)的作用是當(dāng)按鈕SB1松開，輸入繼電器X0斷開時(shí)，線圈Y0仍然能保持接通狀態(tài)。工程中把這個(gè)觸點(diǎn)叫做“自保持觸點(diǎn)”。啟-保-停電路是梯形圖中最典型的單元，它包含了梯形圖程序的全部要素。它們是：

(1)事件。每一個(gè)梯形圖支路都針對(duì)一個(gè)事件。事件用輸出線圈(或功能框)表示，本例中為Y0。

(2)事件發(fā)生的條件。梯形圖支路中除了線圈外還有觸點(diǎn)的組合，使線圈置1的條件即是事件發(fā)生的條件，本例中為啟動(dòng)按鈕X0置1。

(3)事件得以延續(xù)的條件。觸點(diǎn)組合中使線圈置1得以持久的條件。本例中為與X0并聯(lián)的Y0的自保持觸點(diǎn)。

(4)使事件終止的條件。觸點(diǎn)組合中使線圈置1中斷的條件。本例中為X1的常閉觸點(diǎn)斷開。

2．三相異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制(互鎖環(huán)節(jié))在上例的基礎(chǔ)上，如希望實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)，需增加一個(gè)反轉(zhuǎn)控制按鈕和一只反轉(zhuǎn)接觸器。PLC的端子分配及梯形圖如圖5-6所示，它的梯形圖設(shè)計(jì)可以這樣考慮，選兩套啟-保-停電路，一個(gè)用于正轉(zhuǎn)(通過(guò)Y0驅(qū)動(dòng)正轉(zhuǎn)接觸器KM1)，一個(gè)用于反轉(zhuǎn)(通過(guò)Y1驅(qū)動(dòng)反轉(zhuǎn)接觸器KM2)?？紤]正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)兩個(gè)接觸器不能同時(shí)接通，在兩個(gè)接觸器的驅(qū)動(dòng)回路中分別串入另一個(gè)接觸器驅(qū)動(dòng)器件的常閉觸點(diǎn)(如Y0回路串入Y1的常閉觸點(diǎn))。這樣當(dāng)代表某個(gè)轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)元件接通時(shí)，代表另一個(gè)轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)元件就不可能同時(shí)接通了。這種兩個(gè)線圈回路中互串對(duì)方常閉觸點(diǎn)的電路結(jié)構(gòu)形式叫做“互鎖”。這個(gè)例子的提示是：在多輸出的梯形圖中，要考慮多輸出間的相互制約(多輸出時(shí)這種制約稱為聯(lián)鎖)。圖5-6三相異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制

3．兩臺(tái)電機(jī)分時(shí)啟動(dòng)的電路(基本延時(shí)環(huán)節(jié))兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)啟動(dòng)10?s后第二臺(tái)啟動(dòng)，共同運(yùn)行一段時(shí)間后停止。欲實(shí)現(xiàn)這一功能，給兩臺(tái)電機(jī)供電的兩只交流接觸器要占用PLC的兩個(gè)輸出口。由于是兩臺(tái)電機(jī)聯(lián)合啟/停，僅選一只啟動(dòng)按鈕和一只停止按鈕就夠了，但延時(shí)功能需一只定時(shí)器。梯形圖的設(shè)計(jì)可以依以下順序，先繪兩臺(tái)電機(jī)獨(dú)立的啟-保-停電路，第一臺(tái)電機(jī)使用啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)，第二臺(tái)電機(jī)使用定時(shí)器的常開觸點(diǎn)啟動(dòng)，兩臺(tái)電機(jī)均使用同一停止按鈕，然后再解決定時(shí)器的工作問(wèn)題。由于第一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)10s后第二臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)，第一臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是10s的計(jì)時(shí)起點(diǎn)，因而將定時(shí)器的線圈并接在第一臺(tái)電機(jī)的輸出線圈上。本例的PLC端子分配情況及梯形圖已繪于圖5-7中。圖5-7兩臺(tái)電機(jī)分時(shí)啟動(dòng)控制

4．定時(shí)器的延時(shí)擴(kuò)展環(huán)節(jié)定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間都有一個(gè)最大值，如100ms的定時(shí)器最大計(jì)時(shí)時(shí)間為3276.7s。那么，如果工程中所需的延時(shí)時(shí)間大于這個(gè)數(shù)值時(shí)該怎么辦呢？一個(gè)最簡(jiǎn)單的方法是采用定時(shí)器接力方式，即先啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到，用第一只定時(shí)器的常開觸點(diǎn)啟動(dòng)第二只定時(shí)器，再使用第二只定時(shí)器啟動(dòng)第三只定時(shí)器，以此類推，記住使用最后一只定時(shí)器的觸點(diǎn)去控制最終的控制對(duì)象就可以了。圖5-8所示的梯形圖即是一個(gè)這樣的例子。圖5-8定時(shí)器接力獲長(zhǎng)延時(shí)上例利用多定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間相加獲得長(zhǎng)延時(shí)。此外還可以利用計(jì)數(shù)器配合定時(shí)器獲得長(zhǎng)延時(shí)，如圖5-9所示。圖中常開觸點(diǎn)X1是這個(gè)電路的工作條件，當(dāng)X1保持接通時(shí)電路工作。在定時(shí)器T1的線圈回路中接有T1的常閉觸點(diǎn)，它使得T1每隔10?s接通一次，接通時(shí)間為一個(gè)掃描周期。定時(shí)器T1的每一次接通都使計(jì)數(shù)器C1計(jì)一個(gè)數(shù)，當(dāng)計(jì)到計(jì)數(shù)器的設(shè)定值時(shí)使其工作對(duì)象Y0接通，從X1接通為始點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為定時(shí)器的設(shè)定值×計(jì)數(shù)器設(shè)定值。X2為計(jì)數(shù)器C1的復(fù)位條件。圖5-9定時(shí)器配合計(jì)數(shù)器獲長(zhǎng)延時(shí)

5．定時(shí)器構(gòu)成的振蕩電路上例中定時(shí)器T1的工作實(shí)質(zhì)是構(gòu)成一種振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)間間隔為定時(shí)器的設(shè)定脈沖寬度(一個(gè)掃描周期)的方波脈沖。上例中這個(gè)脈沖序列用作了計(jì)數(shù)器C1的計(jì)數(shù)脈沖。在可編程控制器工程問(wèn)題中，這種脈沖還可以用于移位寄存器的移位脈沖及其他場(chǎng)合。

6．分頻電路用PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的任意分頻，圖5-10所示是一個(gè)2分頻電路。待分頻的脈沖信號(hào)加在X0端，在第一個(gè)脈沖信號(hào)到來(lái)時(shí)，M100產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的單脈沖，使M100的常開觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期。這時(shí)確定Y0狀態(tài)的前提是Y0置0，M100置1。圖中Y0工作條件的兩個(gè)支路中1號(hào)支路接通，2號(hào)支路斷開，Y0置1。第一個(gè)脈沖到來(lái)一個(gè)掃描周期后，M100置0，Y0置1，在這樣的條件下分析Y0的狀態(tài)，第二個(gè)支路使Y0保持置1。當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，M100再產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的單脈沖，這時(shí)Y0置1，M100也置1，這使得Y0的狀態(tài)由置1變?yōu)橹?。第二個(gè)脈沖到來(lái)一個(gè)掃描周期后，Y0置0且M100也置0，Y0仍舊置0直到第三個(gè)脈沖到來(lái)。因第三個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)Y0及M100的狀態(tài)和第一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)完全相同，故Y0的狀態(tài)變化將重復(fù)前面討論過(guò)的過(guò)程。通過(guò)以上的分析可知，X0每送入兩個(gè)脈沖，Y0產(chǎn)生一個(gè)脈沖，完成了輸入信號(hào)的分頻。圖5-10分頻電路5.3應(yīng)用舉例5.3.1PLC在交通燈上的應(yīng)用十字路口交通信號(hào)燈布置如圖5-11所示。圖5-11交通指揮信號(hào)燈示意圖

1．控制要求信號(hào)燈受啟動(dòng)開關(guān)控制。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，先南、北紅燈亮，東、西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。

(1)南、北綠燈和東、西綠燈不能同時(shí)亮；如果同時(shí)亮則應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立刻報(bào)警。

(2)南、北紅燈亮維持25s。在南、北紅燈亮的同時(shí)東、西綠燈也亮，并維持20s。到20s時(shí)，東、西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。在東、西綠燈熄滅時(shí)，東、西黃燈亮，并維持2s。到2s時(shí)，東、西黃燈熄滅，東、西紅燈亮。同時(shí)，南、北紅燈熄滅，綠燈亮。

(3)東、西紅燈亮維持30s，南、北綠燈亮維持25s，然后閃亮3s后熄滅，同時(shí)南、北黃燈亮，維持2s后熄滅。這時(shí)南、北紅燈亮，東、西綠燈亮。

(4)上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。

2．設(shè)計(jì)步驟根據(jù)控制要求，畫出交通燈的狀態(tài)圖，如圖5-12所示。根據(jù)控制任務(wù)要求，可以算出I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及功能要求，選擇FX2-48MR型PC機(jī)。圖5-12交通指揮信號(hào)燈狀態(tài)圖

1)?I/O分配表該控制系統(tǒng)的I/O分配表如表5-1所示。

2)梯形圖該控制系統(tǒng)的梯形圖如圖5-13所示。圖5-13交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的梯形圖5.3.2PLC在機(jī)械手控制中的應(yīng)用

1．動(dòng)作要求對(duì)機(jī)械手的控制主要是位置識(shí)別、運(yùn)動(dòng)方向控制和判別物料是否存在。以圖5-14所示機(jī)械手為例，它的任務(wù)是將傳送帶A上的工件搬送到傳送帶B上。機(jī)械手的上升、下降、左移、右移、抓緊和放松都用雙線圈三位電磁閥驅(qū)動(dòng)缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥通電時(shí)，就保持相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，即使線圈再斷電也仍然保持，直到相反方向的線圈通電，相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作才結(jié)束。設(shè)備上裝有上、下、左、右、抓緊、放松六個(gè)限位開關(guān)，控制對(duì)應(yīng)工步的結(jié)束。傳輸帶上設(shè)有一個(gè)光電開關(guān)，監(jiān)視工件到位與否。圖5-14機(jī)械手工作示意圖

2．設(shè)計(jì)步驟機(jī)械手的工作時(shí)序如圖5-15所示。時(shí)序圖是工作流程圖的另一種表示方法，它將工作全過(guò)程的信息都包括進(jìn)去了。從圖5-15中可以看出，機(jī)械手的工步分為9步。某個(gè)輸入信號(hào)到來(lái)時(shí)，就進(jìn)入下一個(gè)相應(yīng)的工步。根據(jù)控制任務(wù)要求，可以算出I/O點(diǎn)數(shù)。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及功能要求，選擇FX2-48MR型PC機(jī)。圖5-15機(jī)械手工作時(shí)序圖

1)?I/O分配表機(jī)械手控制的I/O分配表如表5-2所示。

2)梯形圖該控制系統(tǒng)的梯形圖如圖5-16所示。圖5-16工業(yè)機(jī)械手控制的梯形圖5.3.3PLC在四工位組合機(jī)床控制中的應(yīng)用

1.概述某機(jī)床由四個(gè)工作滑臺(tái)各載一個(gè)加工動(dòng)力頭，組成四個(gè)加工工位。圖5-17所示為該機(jī)床十字軸銑端面打中心孔的俯視示意圖。除了四個(gè)加工工位外，還有夾具，上、下料機(jī)械手和進(jìn)料器四個(gè)輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共14個(gè)部分。機(jī)床的四個(gè)加工動(dòng)力頭同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的四個(gè)端面及中心孔進(jìn)行加工。一次加工完成一個(gè)零件，由上料機(jī)械手自動(dòng)上料，下料機(jī)械手自動(dòng)取走加工完成的零件，每小時(shí)可加工80件。圖5-17四工位十字軸加工組合機(jī)床示意圖1—工作滑臺(tái)；2—主軸；3—夾具；4——上料機(jī)械手；5—進(jìn)料裝置6—下料機(jī)械手

2．機(jī)床控制流程組合機(jī)床要求有全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種工作方式。圖5-18所示為組合機(jī)床控制系統(tǒng)全自動(dòng)工作循環(huán)和半自動(dòng)工作循環(huán)時(shí)的狀態(tài)流程圖。在圖5-18中S0是初始狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)初始狀態(tài)的條件是各滑臺(tái)、各輔助裝置都處在原位，夾具為松開狀態(tài)，料道放料且潤(rùn)滑系統(tǒng)情況正常。圖5-18組合機(jī)床自動(dòng)工作狀態(tài)流程圖現(xiàn)在把組合機(jī)床全自動(dòng)和半自動(dòng)工作循環(huán)介紹一下。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，上料機(jī)械手向前，將零件送到夾具上，夾具夾緊零件，同時(shí)進(jìn)料裝置進(jìn)料。之后上料機(jī)械手退回原位，進(jìn)料裝置放料。接下來(lái)是四個(gè)工作滑臺(tái)向前，四個(gè)加工動(dòng)力頭同時(shí)加工，銑端面，打中心孔。加工完成后，各工作滑臺(tái)退回原位。下料機(jī)械手向前抓住零件，夾具松開，下料機(jī)械手退回原位并取走加工完成的零件，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。如果沒(méi)有選擇預(yù)停，則機(jī)床自動(dòng)開始下一個(gè)工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加工工作方式。如果選擇了預(yù)停，則每個(gè)工作循環(huán)完成后，機(jī)床自動(dòng)停止在初始狀態(tài)，當(dāng)再次發(fā)出工作啟動(dòng)命令后，才開始下一個(gè)工作循環(huán)，這就是半自動(dòng)工作方式。

3．PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)?PLC的選型。由PLC組成的四工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)42個(gè)，都是開關(guān)量。其中檢測(cè)元件17個(gè)、按鈕開關(guān)24個(gè)、選擇開關(guān)1個(gè)。電控系統(tǒng)有輸出信號(hào)27個(gè)，其中包括16個(gè)電磁閥、6臺(tái)電動(dòng)機(jī)的接觸器和5個(gè)指示燈。電控系統(tǒng)最后選用FX2-64MR主機(jī)和一個(gè)16點(diǎn)的輸入擴(kuò)展模塊(FX-16EX)，這樣共有48個(gè)輸入點(diǎn)(32＋16)，輸出點(diǎn)就是主機(jī)的32點(diǎn)，可以滿足42個(gè)輸入、27個(gè)輸出的要求，而且還有一定余量。

(2)輸入/輸出信號(hào)地址分配。把42個(gè)輸入信號(hào)(位置檢測(cè)傳感器開關(guān)17個(gè)：1SQ～12SQ，1YJ～5YJ；選擇開關(guān)1個(gè)：ISA；按鈕開關(guān)共24個(gè)：1SB～24SB)和27個(gè)(輸出信號(hào)電磁閥16個(gè)：1YV～16YV；接觸器6個(gè)：1KM～6KM