三菱PLC的狀態(tài)編程法在順序控制系統(tǒng)中的應(yīng)用概要

1、HMI及PLC控制系統(tǒng)三菱PLC的狀態(tài)編程法在順序控制系統(tǒng)中的應(yīng)用簡立明，劉歡（湖南衡陽財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，湖南 衡陽 4 2 1 0 0 2 ）摘 要：介紹使用三菱FX1N40MRPLC實現(xiàn)機械動力頭自動控制的程序設(shè)計，并以此歸納總結(jié)三菱FX系列PLC用于順序控制系統(tǒng)時，采用 狀態(tài)編程法的優(yōu)點及要點。關(guān)鍵詞：三菱FX系列PLC; 狀態(tài)編程法；順序控制Mitsubishi PLC State Programmi ng Method Applied in Seque nee Con trol SystemJIAN Liming，LIU Huan(HunanHengyangFina need E

2、eonomi es andndustryVoeat ionalCollege，Hengyang4 2 1 0 0 2,China)Abstract: Thprogramdesi gnofusing MiubishiFX1N40MRPLC to implementt omatiecontrolofmeehaniealpoweheadntr odueed.Theadvantagesd mainpoinof st ateprogrammingMitsubishiFX seri esPLCusedequeneec ontr ols yst emares ummarized.Keywords: Mits

3、ubishi FX series PLC; sta te programming; sequence control0引言三菱FX系列PLC的狀態(tài)編程法在順序控制系統(tǒng)中有其獨特的優(yōu)勢，值得學 習、推廣應(yīng)用。狀態(tài)編程法是PLC程序編制的重要方法。狀態(tài)編程思想是將復(fù)雜 的順序控制過程分解成若干小的 工作狀態(tài)”先分別編程，再依據(jù)總的控制要求組合 成整體程序。使用狀態(tài)編程法設(shè)計程序，需要先根據(jù)工程項目的具體控制要求（或 工序圖、動作循環(huán)圖）畫出順序功能圖（簡稱SFC），再根據(jù)順序功能圖編成梯 形圖程序。對于三菱FX系列PLC，根據(jù)順序功能圖編成梯形圖可以使用步進梯 形指令STL、RET。下面以FX1N

4、40MRPLC實現(xiàn)機械動力頭自動控制的程序設(shè)計為例。表1機械動力頭的動作執(zhí)行元件及相應(yīng)的信號動作的執(zhí)行主電動機快速電動機電磁制動器電磁離合器信號M1M2YEYC1YC2原位壓SQ1 快進按SE 正轉(zhuǎn)+ 第一次工進壓SQ2+第次工進壓SQ3+快退壓SQ4 反轉(zhuǎn)+ 原位壓SQ1 Z電磁離合器Z2Z2Z2ZAzcZ1z主電動機電磁制動器YE快速電動機ZcZx絲杠螺母ZDZz帶螺母套筒Z3ZAZB1 系統(tǒng)概述機械動力頭的傳動系統(tǒng)示意圖如圖1所示。機械動力頭的動作執(zhí)行元件及相應(yīng) 的信號如表1所示（表中 牛”代表電動機運轉(zhuǎn)，其它電器代表得電；“一代表電動機停止，其它電器代表失電）。進行分配，并繪制電氣原理

5、圖，如圖2所示。圖1機械式動力頭的傳動示意圖2 PLC的硬件設(shè)計根據(jù)機械動力頭的傳統(tǒng)系統(tǒng)示意圖，分析控制要求，考慮PLCI/O裕量，可選三菱FX1N40MRPLC。對I/O點3 PLC的程序設(shè)計3.1 順序功能圖的設(shè)計根據(jù)機械動力頭的動作執(zhí)行元件及相應(yīng)的信號表、電氣原理圖及三菱FX系列PLC的多種工作方式的編程方法，可以設(shè)計 自動循環(huán)的順序功能圖，如圖3所示。順序功能圖的設(shè)計要點：(1)掌握好步的劃分原則。同一步以內(nèi)不能有輸出 量的狀態(tài)變化，相鄰步的總輸出量的狀態(tài)必須不同，對作者簡介：簡立明(1 9 6 8 )，電氣高級工程師，從事電氣技術(shù)工作。收稿日期：2010 11 0144www.aut

6、o- 自動化應(yīng)用圖2 機械式動力頭的PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖比圖3中步S21、S22 可知。(2)初始狀態(tài)的設(shè)置。對于三菱FX系列PLC，采用圖3自動循環(huán)的順序控制功能圖功能強大的初始化狀態(tài)指令1ST，則自動規(guī)定三種工作方式的初始狀態(tài)：S0為手動方式的初始狀態(tài)；S1為回原點方式的初始狀態(tài)；S2為連續(xù)運行方式 （又叫自動方式）的初始狀態(tài)。（3）最后一步的設(shè)計。根據(jù)本人工程實踐經(jīng)驗，自動循環(huán)到最后一個動作，雖然工藝沒有要求延時，但實際上適當延時很有必要。例如圖3中，由S23步轉(zhuǎn)換到S24，將執(zhí)行快速電動機停止，制動電磁鐵失電?？焖匐妱訖C停止，制動 電磁鐵失電復(fù)位，都有一定的慣性作MBOODX2 X

7、3£13卜X?II-X'.IHMI及PLC控制系統(tǒng)用，在S24步適當延時可以確保最后動作的結(jié)束到位，以便為下一個動作循環(huán)做好準備。3.2 梯形圖設(shè)計根據(jù)順序功能圖采用步進梯形指令編程，設(shè)計梯形圖，如圖4所示（下轉(zhuǎn)第4 7頁）X10M0M 8 0 0 0手動方式M1M2M3X114M 8 0 0 00 自式M5X6M6X7 自動M7X0X1X2X3動止8 0 4原點SET M8043M 8 0 0 01ST M0 S20S24S0X4Y0)5MW M-5Y1Y3S2M 8 0 4 1M 8 0 4 4SET S20520Y0X1Y3SET S21521SET Y2S22SET

8、S22X3Y5S23SET S23RST Y2SET S24S24TOYO K2OS2RETEND圖4機械式動力頭PLC控制系統(tǒng)梯形圖自動化應(yīng)用2 0 112期4 5PRSTHMI及PLC控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩電流并不是輸入電機的總電流，總電流是轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流經(jīng)過一 定的轉(zhuǎn)換并復(fù)雜計算得到的。同時反饋給一級的電流也不是總電流，而是總電流經(jīng) 過逆向轉(zhuǎn)換計算得到的轉(zhuǎn)矩電流。假如將ACR與ASR同時投入使用，也能達到工藝功能，但其是一個復(fù)雜的計算與控制過程，穩(wěn)定性不高，誤差過高。而單獨使用AC R完全能滿足工藝與控制要求，這就是選擇控制方式為純電流環(huán)的原因。2 在酸洗生產(chǎn)中的應(yīng)用以首鋼京唐1 7 0

9、0 mm冷軋板帶生產(chǎn)線酸洗段為例，介紹酸洗生產(chǎn)線的張力 控制方式。在酸洗生產(chǎn)線中，對張力的要求精度并不是很高，而且張力的調(diào)節(jié)范圍也比較寬裕，在失張和鋼帶變形的范圍之內(nèi)理論上都 是可以接受的，但考慮到張力波動和生產(chǎn)穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗在其間取一定的張力 區(qū)域作為張力的控制范圍。在酸洗區(qū)域的設(shè)備中，其控制原理是基本相同的，但是 也有各自特殊的地方。在酸洗生產(chǎn)線中按張力控制方法，可分為3類設(shè)備。2.2 張力輥張力輥是生產(chǎn)線上使用最多的張力控制設(shè)備，是各個工藝段張力控制的紐帶。張力輥一般都以張力輥組的形式出現(xiàn)。這就涉及到張力的分配方式，張力應(yīng)該根據(jù) 力矩按比例分配。而力矩=切向力 X半徑，切向力與電機的

10、功率成正比，而張力輥 組的各個張力輥的直徑都基本相同，些微差距可以忽略不計。所以張力輥組各個張 力輥上的張力是根據(jù)電機功率按比例分配的。張力輥的轉(zhuǎn)動慣量是固定不變的，所 以其慣性補償電流只與其加速度有關(guān)，并與加速度成正比。2.1開卷機開卷機是整個生產(chǎn)線首個線上設(shè)備，其張力控制方式也有其特殊性。(1) 變電流的控制方式。開卷機有特殊的位置和特殊的工藝功能。當開卷機正常運行時，其芯軸上的帶 鋼逐漸減少，所以其轉(zhuǎn)動慣量是不斷的變化的。同時由于鋼卷半徑的不斷縮小，而 生產(chǎn)線的速度是恒定的，所以芯軸角速度一直處于加速狀態(tài)。根據(jù)上面對電流組成 部分的描述，其慣性補償電流是不斷變化的，最終導致總電流的不斷變

11、化。(2) 控制方式為純電流環(huán)。一級與傳動有速度和電流兩個接口，絕大多數(shù)設(shè)備都是由速度和電流聯(lián)合控制 的，但是開卷機例外。實際上開卷機ACR和ASR兩種控制方式都具有，但是它 們在點動狀態(tài)下才聯(lián)合作用。當正常運行時，一級發(fā)給傳動的只有電流信號。開卷機是一個變力矩、變速度的特殊運行單位。(上接第45頁)設(shè)計梯形圖的要點及程序解釋：(1)初始化程序的設(shè)計。三菱FX系列PL C采用初始化狀態(tài)指令1ST時，對與工作方式有關(guān)的8個輸入量有嚴格的順序要 求，如果這8個輸入量沒有按1ST規(guī)定的順序分配，或者多種工作方式不齊全， 則必須采用輔助繼電器M過渡，對照圖2中PLC的輸入點與圖4中的MO M7 可知。

12、(2)原點條件的確定。將設(shè)備各機構(gòu)原始位置的有效行程開關(guān)及應(yīng)有的保護 條件作為特殊輔助繼電器M8O44的驅(qū)動條件，見圖4中M8O44的驅(qū)動。(3) 回原點完成的設(shè)計。對于沒有回原點方式的系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗，利用原點 條件將特殊輔助繼電器M8O43置位即可，見圖4中M8O43的處理。(4) 初始化狀態(tài)指令1ST的設(shè)計。MO _M7代表與工2.3活套活套的特殊的工藝功能決定了其控制有一定的不穩(wěn)定性?；钐资巧a(chǎn)線上一種比較特殊的設(shè)備，活套小車是卷揚機通過鋼絲繩帶動的， 因為鋼絲繩較長，所以其穩(wěn)定性較弱?；钐椎膹埩刂?，張力是通過對小車位置的 調(diào)整進行微調(diào)，在設(shè)備運行時，工藝要求活套要不斷地對小車進行位置調(diào)整，所以 工藝的位置調(diào)整容易影響張力調(diào)整。鋼絲繩較長導致的不穩(wěn)定性，以及工藝對張力 調(diào)整的影響，是活套容易出現(xiàn)失張或斷帶的原因。3 結(jié)語介紹了一級與傳動是如何對張力進行控制的，又對專門的設(shè)備進行了張力控制的特殊性的介紹，其中的計算方法與控制方法還 不是非常完善，一些設(shè)備的控制方法還存在著缺點。作方式有關(guān)的連續(xù)8個輸入信息，S20、S24分別代表自動循環(huán)的第一步 與最后一步。（5）最后一步必須使用步進返回指令RET，見圖4的S24步的處