自動門控制系統(tǒng)

1、任務(wù)3 自動門控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標知識目標:掌握選擇序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC的畫法,并會通過狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進行步進順序控制的設(shè)計。能力目標:能根據(jù)控制要求畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,并能靈活地將以轉(zhuǎn)換為中心的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖,實現(xiàn)自動門控制系統(tǒng)的程序設(shè)計。工作任務(wù)目前許多公共場所都采用了自動門,圖3 -3 -1所示是一種玻璃自動平移門。這種平移門以前多是采用繼電一接觸器控制系統(tǒng),其受環(huán)境的影響,故障頻繁,加之元器件較多,線路復(fù)雜,不易維修。隨著PLC的廣泛應(yīng)用,利用繼電一接觸器控制系統(tǒng)控制的自動門裝置,逐漸被PLC控制系統(tǒng)所取代。本任務(wù)的主要內(nèi)容是以圖3-3-1所示的玻璃自動平移門為例,運用 PLC的順序

2、控制設(shè)計法中的選擇序列結(jié)構(gòu)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程法,完成對玻璃自動平移門的電廣e控制,如圖3-3-2所示。玻璃自動平移門的控制要求如下:(1當有人靠近自動平移門時,紅外傳感器SQ1(X000接收到信號為ON,Y000驅(qū)動電動機高速開門;當碰到開門減速開關(guān)SQ2(X001時,Y001驅(qū)動電動機低速開門;當碰到開門極限開關(guān)SQ3(X002時,驅(qū)動電動機停止轉(zhuǎn)動,完成開門控制。(2在自動門打開后,若在0.5 s內(nèi)紅外傳感器SQ1(X000檢測到無人,Y002驅(qū)動電動機高速關(guān)門;當碰到關(guān)門減速開關(guān)SQ4(X003時,Y003驅(qū)動電動機低速關(guān)門;當碰到開門極限開關(guān)SQ5(X004時,驅(qū)動電動機停止轉(zhuǎn)動,完成關(guān)

3、門控制。(3在關(guān)門期間,若紅外傳感器SQ1(X000檢測到有人,玻璃自動平移門會自動停止關(guān)門,并且會在0.5 s后自動轉(zhuǎn)換成高速開門。任務(wù)準備實施本任務(wù)教學(xué)所使用的實訓(xùn)設(shè)備及工具材料見下表。任務(wù)分析通過對上述控制要求分析可知,本任務(wù)控制也是典型的步進順序控制,在本課題任務(wù)2中曾介紹了用單序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程法,進行步迸順序控制程序的設(shè)計。該方法的特點是單序列結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有分支,它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成,每一步的后面只有一個轉(zhuǎn)換,每一個轉(zhuǎn)換后面只有一步。但在很多步進生產(chǎn)控制中,往往有兩列或多列的不僅順空過程;而在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中便有兩個或兩個以上的狀態(tài)轉(zhuǎn)移支路。按照驅(qū)動條件的不同,多分

4、支流程的步進順控可分為選擇性分支和并行性分支。本任務(wù)的目的就是通過學(xué)習(xí),掌握通過選擇序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法轉(zhuǎn)化成梯形圖控制程序,完成自動門控制系統(tǒng)的編程設(shè)計。相關(guān)知識一、用步進指令實現(xiàn)的選擇序列結(jié)構(gòu)的編程方法用步進指令實現(xiàn)的選擇序列結(jié)構(gòu)的編程方法主要有選擇序列分支的編程方法和選擇序列合并的編程方法兩種。1.選擇序列分支的編程方法如圖所示的步S20之后有一個選擇序列分支,當步S20為活動步時,如果轉(zhuǎn)換條件X002滿足,將轉(zhuǎn)換到步S21;如果轉(zhuǎn)換條件X003滿足,將轉(zhuǎn)換到步S22;如果轉(zhuǎn)換條件X004滿足,將轉(zhuǎn)換到步S23。如果某一步的后面有條選擇序列的分支,則該步的STL觸點開始的電路中應(yīng)

5、有條分別指明各轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標的并聯(lián)電路。對于圖3-3-3中步S20之后的這3條支路有3個轉(zhuǎn)換條件X002、X003和X004,可能進入步S21、步S22和步S23,所以在步S20的STL觸點開始的電路中,有3條由X002、X003和X004作為置位條件的并聯(lián)電路。STL觸點具有與主控指令(MC相同的特點,即LD點移到了STL觸點的右端,對于選擇序列分支對應(yīng)的電路設(shè)計是很方便的。用STL指令設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖時更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。2.選擇序列合并的編程方法如下圖所示的步S24之前有一個由3條支路組成的選擇序列的合并,當步S21為活動步,轉(zhuǎn)換條件X001得到滿足;或者步S22為活動步,轉(zhuǎn)換條件X

6、002得到滿足;或者步S23為活動步,轉(zhuǎn)換條件X003得到滿足時,都將使步S24變?yōu)榛顒硬?同時將步S21、步S22和步S23變?yōu)椴换顒硬?。在梯形圖中,由S21. S22和S23的STL觸點驅(qū)動的電路中均有轉(zhuǎn)換目標S24,對它們的后續(xù)步S24的置位是用SET指令來實現(xiàn)的,對相應(yīng)的前級步的復(fù)位是由系統(tǒng)程序自動完成的。其實在設(shè)計梯形圖時,沒有必要特別留意選擇序列的合并如何處理,只要正確確定每一步的轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標,就能自然地實現(xiàn)選擇序列的合并。提示值得注意的事:在分支、合并的處理程序中,不能用MPS、MRD、MPP、ANB、ORB指令。二、選擇性序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特點(1選擇性分支流程的各分支

7、狀態(tài)的轉(zhuǎn)移由各自條件選擇執(zhí)行,不能進行兩個或兩個以上的分支狀態(tài)同時轉(zhuǎn)移。(2選擇性分支流程在分支時是先分支后條件。(3選擇性分支流程在匯合時是先條件后匯合。(4FX系列的分支電路,可允許最多8列,每列允許最多250個狀態(tài)。任務(wù)實施一、分配輸入點和輸出點,寫出I/O通道地址分配表根據(jù)本任務(wù)控制要求,可確定PLC需要5個輸入點,4個輸出點,其I/O通道分配表見表3-3-2。二、畫出PLC接線圖(I/O接線圖自動門的PLC接線圖,如圖3-3-5所示。三、程序設(shè)計通過對玻璃自動平移門的控制要求分析,可得出圖3-3-6所示的控制時序圖。從時序圖上可以看到:自動門在關(guān)門時會有兩種選擇。關(guān)門期間無人要求進出

8、時,自動門會繼續(xù)完成關(guān)門動作,而如果關(guān)門期間又有人要求進出的話,自動門則會暫停關(guān)門動作,繼續(xù)開門讓人進出后再關(guān)門。1.根據(jù)控制要求畫出玻璃自動平移門控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)圖3-3-6所示的時序圖可設(shè)計出玻璃自動平移門控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,如圖3-3-7所示。從圖3-3-7所示的玻璃自動平移門控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖分析可知,其結(jié)構(gòu)具有以下特點:(1狀態(tài)S20之前有一個選擇序列合并,當SO為活動步并且轉(zhuǎn)換條件XOOO滿足,或者S25為活動步并且轉(zhuǎn)換條件T1滿足時,狀態(tài)S20都應(yīng)變?yōu)榛顒硬健?2狀態(tài)S23后有一個選擇序列分支,當它的后續(xù)步S24、S25變?yōu)榛顒硬綍r,它應(yīng)變?yōu)椴换顒硬?。同?S24之后也有一個選擇

9、序列的分支,當它的后續(xù)步S20、S25變?yōu)榛顒硬綍r,它應(yīng)變?yōu)椴换顒硬健?.基本邏輯指令步進順序控制程序的編寫利用PLC基本邏輯指令按狀態(tài)轉(zhuǎn)移編寫程序,具體的步進順控程序的編寫過程詳見下述程序的輸入內(nèi)容。四、程序輸入及仿真運行1.程序輸入(1工程名的建立啟動MELSOFT系列GX Developer編程軟件,創(chuàng)建新文件,并命名為“自動門控制系統(tǒng)”,選擇PLC類型為“FX2N”,在程序類型框內(nèi)選擇“SFC”。然后,單擊“確定”按鈕進入“自動門控制系統(tǒng)”的SFC塊畫面。(2初始化狀態(tài)的建立運用本課題任務(wù)2中的方法完成初始化狀態(tài)的建立。(3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC塊的輸入1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC塊的命名。將狀態(tài)

10、轉(zhuǎn)移圖命名為“自動門控制系統(tǒng)”,具體方法參見本課題任務(wù)202狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC塊的輸入高、低速關(guān)門期間無人進出的完整狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的輸入。運用本課題任務(wù)2中介紹的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖( SFC塊的輸入方法,先將如圖3-3-8所示的高、低速關(guān)門期間無人進出自動門時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖輸入,瓶畫面如圖3-3-9所示。高速關(guān)門期間有人進出的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的輸入。因為在高速關(guān)門時,檢測到有人進出時,自動門會立即停止關(guān)門,并會延時0.5 s,然后重新高速開門。所以,此時運用選擇性分支編程,即在高速關(guān)門狀態(tài)S23后進行選擇轉(zhuǎn)移條件(有人XOOO的分支輸入,當轉(zhuǎn)移條件得到滿足,就進入狀態(tài)S25活動步。其輸入方法及步驟如下:在圖3-3

11、-9所示的嗣面中,將光標移至第14行轉(zhuǎn)移條件“4”的位置人后單擊工具欄中的“F6”圖標,彈出如圖3-3-10所示。SFC符號輸入.對話框,單擊如圖3-3-10所示“SFC符號輸入”對話框里的-確定”按鈕,然后再根據(jù)前面所介紹的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法,輸入延時控制的狀態(tài)S25,如圖3-3-11所示低速關(guān)門期間有人進出的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的輸入。因為在低速關(guān)門時,檢測到有人進出自動門會立即停止關(guān)門,并會延時0.5 s,然后重新高速開門,所以,此時也是運用選擇性分支編程,即在低速關(guān)門狀態(tài)S24后進行選擇轉(zhuǎn)移條件(有人X000的分支輸入。當轉(zhuǎn)移條件得到滿足,就進入狀態(tài)S25活動步。其輸入方法與上述方法類似,不同

12、的是在輸入轉(zhuǎn)移條件時,光標移至第17行轉(zhuǎn)移條件“5”的位置進行設(shè)置,如圖3-3-12所示。值得一提的是,當轉(zhuǎn)移條件低速關(guān)門時有人要進出( x000得到滿足,此時會由1速關(guān)門狀態(tài)S24進入延時0.5s的S25狀態(tài);在進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程時,由于在高速關(guān)門時有人出入,已設(shè)置了一個S25狀態(tài),此時不能重復(fù)使用該狀態(tài)的編號。因此,在這里采用“跳(JUMP一的編程方法,使其轉(zhuǎn)移到S25狀態(tài)。運用本課題任務(wù)2中學(xué)過的方法進行編程,編程后的畫面與對應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖3-3-13所示。關(guān)門期間(無論是低速關(guān)門,還是高速關(guān)門檢測到有人進出時,都會停止關(guān)門,并延時0.5 s,進入重新高速開門的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的輸入方法是

13、:將光標移動到圖3-3-13畫面中的第3列、第17行,輸入轉(zhuǎn)移條件“8”;然后跳到高速開門的狀態(tài)S20,就可得到完整的玻璃自動平移門的選擇序列結(jié)構(gòu)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC,如圖3-3-14所示。(4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC塊各步及轉(zhuǎn)移條件對應(yīng)的梯形圖的輸入根據(jù)圖3 -3 -7所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,將自動門控制系統(tǒng)各狀態(tài)步和轉(zhuǎn)移條件流程圖以及所對應(yīng)的梯形圖歸納見表3 -3 -3。并通過本課題任務(wù)2中所學(xué)的梯形圖的輸入方法對應(yīng)輸入各狀態(tài)步和轉(zhuǎn)移條件的梯形圖,梯形圖輸入完畢后再進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC塊向梯形圖的轉(zhuǎn)換。(5狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖向梯形圖的轉(zhuǎn)換運用本課題任務(wù)2中介紹的方法,利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖,轉(zhuǎn)換出完整梯

14、形圖,如圖3-3-15所示。(6由梯形圖向指令表的轉(zhuǎn)換單擊快捷工具欄中的“梯形圖/列表切換”“LD”圖標,即可將梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表,如圖3-3-16所示。通過有梯形圖向指令表的轉(zhuǎn)換,可得到本任務(wù)PLC系統(tǒng)控制的完成整步進順控指令表,見表3-3-4。2.仿真運行仿真運行的方法可參照前面任務(wù)所述的方法,在此不再贅述。3.程序下載(1PLC與計算機連接仿真運行的方法可參照前面任務(wù)所述的方法,在此不再贅述。(2程序?qū)懭?1PLC與計算機連接使用專用通信電纜RS-232/RS422轉(zhuǎn)換器將PLC的編程接口與計算機的COM1串口連接。(2程序?qū)懭胂冉油ㄏ到y(tǒng)電源,將PLC的RUN/STOP開關(guān)撥到STOP位

15、置,然后通過MEL-SOFT系列的GX Developer軟件中的“PLC“菜單的“在線”欄的“PLC寫入“,就可以把仿真成功的程序?qū)懭隤LC中。五、線路安裝與調(diào)試1.安裝、接線(1檢查元器件。配齊元器件,檢查元器件的規(guī)格是否符合要求,并用萬用表檢測元器件是否完好。(2固定元器件。固定好本任務(wù)所需的元器件。(3配線安裝。據(jù)配線原則和工藝要求,進行配線安裝。(4自檢。照接線圖檢查接線是否無誤,再使用萬用表檢測電路的阻值是否與設(shè)計相符。2.通電調(diào)試(1經(jīng)自檢無誤后,在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,方可通電調(diào)試。(2先接通斷路器QF1和QF2,將PLC的RUN/STOP開關(guān)撥到“RUN”的位置,然后通過計算機上

16、的MELSOFT系列GX Developer軟件中的“監(jiān)控/測試”監(jiān)視程序的運行情況,再按照下頁表所列的操作步驟進行操作,觀察系統(tǒng)運行情況并做好記錄。如出現(xiàn)故障,應(yīng)立即切斷電源,分析原因、檢查電路或梯形圖,排除故障后,方可進行重新調(diào)試,直到系統(tǒng)功能調(diào)試成功為止。操作提示在進行自動門控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計、上機編程、模擬仿真及線路安裝與調(diào)試的過程中,時常會遇到如下問題:問題:進行選擇序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖( SFC轉(zhuǎn)換成梯形圖設(shè)計時,對于初學(xué)者來普遍最容易犯的錯誤是將選擇分支線畫成雙實線,如圖3-3-17所示。后果及原因:進行選擇序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC轉(zhuǎn)換成梯形圖的設(shè)計時,如果將選擇分支線畫成

17、雙實線,將變成并行性序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,達不到選擇性控制的目的。預(yù)防措施:進行選擇序列結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC轉(zhuǎn)換成梯形圖的設(shè)計時,應(yīng)將選擇分單實線,如圖3-3-18所示。任務(wù)評測對任務(wù)實施的完成情況進行檢查,并將結(jié)果填入人物測評表,參見表3-2-9。知識拓展在步進順控應(yīng)用中,停止的處理比較復(fù)雜,可分為普通停止和緊急停止兩種。1.普通停止普通停止是指約定在執(zhí)行完當前運行周期后停止。圖3-3-19a所示是兩盞燈交替點亮控制的SFC圖?？刂葡到y(tǒng)使用一個開關(guān)(XOOO控制啟停,當XOOO為ON時,系統(tǒng)運行;若XOOO為OFF時,系統(tǒng)則在執(zhí)行完當前周期后停止輸出,XOOO在這里實現(xiàn)了普通停止。若系統(tǒng)使用

18、一個啟動按鈕(XOOO,使用一個停止按鈕( X001,對應(yīng)的SFC圖如圖3-3-19b所示。在圖3-3-19b中,PLC通電時,初始狀態(tài)SO處于激活狀態(tài);啟動時,按下按鈕,M100為ON,狀態(tài)S20激活。當TO延時時間到,S21激活,S20變?yōu)榉羌せ顟B(tài);當T1延時時間到時,T1常開觸點ON,SO激活,S21變?yōu)榉羌せ顟B(tài)。由于停止按鈕沒有按下,XO01為OFF,故M100為ON,其常開觸點閉合,轉(zhuǎn)換正常進行,系統(tǒng)處于運行狀態(tài)。若某個時刻XO01變?yōu)镺N,故M100為OFF,則轉(zhuǎn)換條件不能成立,系統(tǒng)不能正常轉(zhuǎn)換,在執(zhí)行完當前周期后停止,為普通停止。2.緊急停止緊急停止是指約定立即結(jié)束當前系統(tǒng)的運行

19、,所有狀態(tài)復(fù)位。緊急停止一般使用保持型輸入元器件,加開關(guān)、帶保持功能的按鈕等,并且一般使用常閉觸點。在圖3-3-19b例子中添加了一個緊急停止按鈕(帶保持,接在輸入X002上,使用常閉觸點,其SFC圖如圖3-3-20所示。當X002為OFF時,除初始狀態(tài)SO外,其他狀態(tài)都復(fù)位,實現(xiàn)了緊急停止。鞏固與提高一、填空題(將正確的答案填在橫線空白處1.有一些分支、匯合組合的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,它們連續(xù)地直接從匯合線移到下一個分支線而沒有中間狀態(tài),不能直接編程,處理時可插入_,之后的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就可以進行編程了。2.在分支、合并的處理程序中,不能用_、_、_、_、_指令。3.在采用選擇序列合并編程時,同一狀態(tài)繼電器的STL觸點只能在梯形圖中使用_次。串聯(lián)的STL觸點的個數(shù)不能超過_次,也就是說,一個并行序列數(shù)不能超過_個。二、分析題1.化簡圖3-3-21所示的SFC,并將其轉(zhuǎn)換成步進梯形圖和指令表。2.用以轉(zhuǎn)換為中心的SFC編程方法對如圖3-3-22所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進行梯形圖轉(zhuǎn)換。三、技能題1.題目:用選擇性序列結(jié)構(gòu)編程方法設(shè)計帶式運輸機的控制,并進行安裝與調(diào)試有一帶式運輸機裝置主要由3臺傳送帶運輸機帶1、帶2和帶3組成