機(jī)電傳動控制：機(jī)電傳動控制復(fù)習(xí)課一

1、機(jī)電傳動控制復(fù)習(xí)課一2010-9-29一、梯形圖的編程規(guī)則梯形圖的編程規(guī)則（一）（1）梯形圖按“自上而下、從左到右”的順序繪制。與每個繼電器線圈相連的全部支路形成一個邏輯行，即一層階梯。它們形成一組邏輯關(guān)系，控制一個動作。每一邏輯行起于左母線，終于右母線，繼電器線圈與右母線直接連接，不能在繼電器線圈與右母線之間插入其他元素。 梯形圖的編程規(guī)則（二）（2）在每一個邏輯行上，當(dāng)幾條支路并聯(lián)時，串聯(lián)觸點多的應(yīng)安排在上面；幾條支路串聯(lián)時，并聯(lián)觸點多的應(yīng)安排在左面，這樣減少編程指令。 梯形圖的編程規(guī)則（三）（3）不包含觸點的支路應(yīng)放在垂直方向，不應(yīng)放在水平方向，這樣梯形圖中的邏輯關(guān)系清楚，可以方便編程。

2、 梯形圖的編程規(guī)則（四）（4）梯形圖中的觸點應(yīng)畫在水平支路上，不應(yīng)畫在垂直支路上。 因為在梯形圖中的一個觸點是不應(yīng)有雙向電流通過，如圖 （a）中元件 3 所示，這種情況下不可編程。遇到這種情況，應(yīng)將梯形圖進(jìn)行適當(dāng)變化，變?yōu)檫壿嬯P(guān)系明晰的支路串、并聯(lián)關(guān)系，并按前面的幾項原則安排各元件的繪制順序，如圖 （b）所示。 梯形圖的編程規(guī)則（五）（5）在梯形圖中，如果兩個邏輯行之間互有牽連，邏輯關(guān)系又不清晰，應(yīng)將梯形圖進(jìn)行變化，以便編程。如圖（a）所示，可以變化為圖 （b）所示的梯形圖。 二、常用基本環(huán)節(jié)的編程（一）控制運行狀態(tài)的指示 在實際系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在操縱臺上指示 PLC 的運行狀態(tài)或者在控制器出

3、現(xiàn)故障時進(jìn)行報警。實現(xiàn)這一功能的梯形圖非常簡單。當(dāng) PLC 處于運行狀態(tài)時，線圈 Y0 總是處于接通狀態(tài)，只要控制器停止運行或出現(xiàn)故障停止掃描時，線圈 Y0 才斷開。 因此可以將線圈Y0對應(yīng)的輸出端子與操縱臺上的指示燈連接，即可完成控制器運行狀態(tài)的指示功能。 Y430M100（二）單一脈沖發(fā)生器在某些控制回路中，為了使斷電保持寄存器在電源接通時能夠初始復(fù)位，或進(jìn)行初始化設(shè)定，有時要求在電源接通時產(chǎn)生一個單脈沖信號。 在這種情況下，可以使用PLC內(nèi)部相應(yīng)的特殊輔助繼電器的功能，如F1系列PLC中的M71等，但更為通用的方法是用下圖所示的梯形圖。 M1M2M2M100（三）順序脈沖發(fā)生器 用 PL

4、C 實現(xiàn)該順序脈沖發(fā)生器的功能，梯形圖如圖（b）所示。當(dāng)輸入繼電器 X400觸點閉合時，輸出繼電器 Y430、Y431、Y432 按設(shè)定順序產(chǎn)生脈沖信號；當(dāng) X400 斷開時，所有輸出復(fù)位。用計時器產(chǎn)生這種順序脈沖，其工作過程是： 當(dāng) X400 接通時，定時器 T450開始計時，同時 Y430 產(chǎn)生脈沖，計時時間到時，T450 動斷觸點斷開，Y430 線圈斷電；T450動合觸點閉合，T451 開始計時，同時 Y431 輸出脈沖； T451 定時時間到時，其動斷觸點斷開，Y431 輸出也斷開；同時，T451 動合觸點閉合，T452開始計時，Y432 輸出脈沖； T452 定時時間到時，Y432

5、輸出斷開，此時，如果 X400還接通，則重新開始產(chǎn)生順序脈沖。 如此反復(fù)下去，直到 X400斷開為止。 (a) 波形圖(b)梯形圖（四）方波和占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器 圖 （a）所示的梯形圖由兩個定時器和一個輸出繼電器組成，可產(chǎn)生如圖 （b）所示的方波。定時器 T0控制 Y0 接通時間，T1 控制 Y0 斷開時間。T0 和T1的設(shè)定時間相同，則 Y0 輸出方波。(a) 梯形圖(b) 方波波形圖(c) 占空比可調(diào)脈沖的波形圖 調(diào)整兩個定時器的設(shè)定時間，就可以輸出占空比可調(diào)的脈沖信號。設(shè) T1 的設(shè)定時間為 1 s，即占空比為 21(輸出信號接通 2s，斷開1s)，產(chǎn)生的脈沖波形如圖 （c）所示。

6、（五）起動、保持和停止電路實現(xiàn) Y0 的啟動、保持和停止的四種梯形圖如下圖所示。這些梯形圖均能實現(xiàn)啟動、保持和停止的功能。X0 為啟動信號，X1 為停止信號。圖（a）是利用 Y0 動合觸點實現(xiàn)自鎖保持，而圖（b）是利用 SET、RST 指令實現(xiàn)自鎖保持。另外，圖（a）、（b）為復(fù)位優(yōu)先（即當(dāng) X0和 X1 同時有信號時，Y0 斷開） ，而圖（c）為置位優(yōu)先（即當(dāng)X0 和 X1 同時接通時，Y0 接通）。 在實際電路中，啟動信號和停止信號可能由多個觸點組成的串、并聯(lián)電路提供。（六）延時接通和斷開回路 通常，用一個定時器就可以實現(xiàn)觸點的延時接通、瞬時斷開功能。當(dāng)需要實現(xiàn)延時接通、延時斷開功能時，可

7、用圖所示的梯形圖程序表示，圖中使用了兩個定時器。 （七）長延時定時器 一般 PLC 的定時器設(shè)定時間是有限的，如果需要計時的時間超過了設(shè)定值范圍，就需要擴(kuò)展定時器的設(shè)定值范圍。 利用定時器和計數(shù)器串聯(lián)工作可進(jìn)行長時間定時，其梯形圖如圖所示。 （八）閃爍與單穩(wěn)態(tài)在需要驅(qū)動指示閃爍時，可使用下圖所示的閃爍回路梯形圖。只要輸入 X0 通電，輸出 Y0 就周期性地“通電”和“斷電”，“通電”和“斷電”的時間分別等于 T1 和 T0 的設(shè)定值。閃爍回路實際上是一個具有正反饋的振蕩回路，T0 和 T1 的輸出信號通過它們的觸點分別控制對方的線圈，形成了正反饋。 （八）閃爍與單穩(wěn)態(tài)下圖所示梯形圖回路的功能相

8、當(dāng)于數(shù)字電路中的單穩(wěn)態(tài)電路，從X0的上升沿開始，產(chǎn)生一個脈沖寬度等于 T0 設(shè)定值的單脈沖。 三、基本指令編程實例【例 1】三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動的控制 1控制要求 從繼電接觸器控制轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動控制電路中可知，啟動過程中有三節(jié)電阻 R1、R2、R3 分別通過延時經(jīng) KM2、KM3、KM4 依次斷開。在繼電接觸器控制中使用了三個延時時間繼電器。【例 1】三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動的控制 2PLC的 I/O分配表的確定 根據(jù)控制要求可知，SB1、SB2 分別為啟動、停止按鈕，為輸入端；KM1、KM2、KM3、KM4 為輸出端。 I/O分配表見表 4-1 所示。

9、 【例 1】三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動的控制 3PLC的 I/O接線圖 根據(jù)控制要求及 I/O分配表，可畫出 I/O接線圖，如圖 所示。 【例 1】三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動的控制 4設(shè)計對應(yīng) PLC 梯形圖 根據(jù)控制要求（2）中可知，要在啟動過程中依次切除電阻，則必須在按下啟動按鈕后，依次啟動三個時間繼電器 KT1、KT2、KT3。 根據(jù)控制要求（3），如果在啟動中出現(xiàn)（如接觸器無法返回）意外的情況，R1、R2、R3 沒有接入啟動電路，則無法使電動機(jī)啟動。為此采用了將 Y2、Y3、Y4 動斷觸點串接在電動機(jī)的主控接觸器的 Y1 線圈的電路中。當(dāng)電動機(jī)啟動后，用 Y

10、1 動合觸點將之短接。 在完善控制電路時，考慮了在運行中盡量減少運行元件，采用了 Y2、Y3、Y4 的動斷觸點分別去斷開 T1、T2、T3 線圈，設(shè)計梯形圖如圖 4-34 所示。 【例 1】三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動的控制 【例 2】PLC在交通信號燈自動控制中的應(yīng)用 城市交通指揮系統(tǒng)中的許多設(shè)備也需要實現(xiàn)自動化控制，PLC 在其中的應(yīng)用也越來越多。例如十字路口交通信號燈示意圖如圖 4-38所示。 【例 2】PLC在交通信號燈自動控制中的應(yīng)用 1控制要求 十字路口交通信號燈變換規(guī)律見表 4-3。對應(yīng)的時序圖如圖 4-39 所示。 【例 2】PLC在交通信號燈自動控制中的應(yīng)用 【例

11、 2】PLC在交通信號燈自動控制中的應(yīng)用 2I/O分配表的確定 根據(jù)要求寫出 I/O分配表，見表 4-4。 【例 2】PLC在交通信號燈自動控制中的應(yīng)用 3PLC的 I/O接線圖 根據(jù)控制要求及 I/O分配表，可畫出 I/O接線圖，如圖 4-40 所示。 【例 2】PLC在交通信號燈自動控制中的應(yīng)用 4梯形圖的設(shè)計 根據(jù)控制要求，設(shè)計對應(yīng)的梯形圖，如圖 4-41所示。設(shè)計思路： （1）在紅燈亮 60s 中需劃分出 55s、58s，因此考慮用 3 個時間繼電器（T0、T1、T2）。 （2）因為東西與南北方向的紅、綠、紅燈的亮、熄的規(guī)律相同，所以成為對稱控制電路，但需要用中間繼電器（M0）來分辨。

12、 （3）綠燈閃爍需要振蕩器，采用 T4、T5，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)閃爍的時間。 【思考題】智力競賽搶答器顯示系統(tǒng)參加競賽人分為兒童組、學(xué)生組、成人組，其中兒童二人、成人二人、學(xué)生為一人，主持人一人，如圖 4-35所示。 【思考題】智力競賽搶答器顯示系統(tǒng)1控制要求 （1）當(dāng)主持人按下 SB0 后，指示燈 L0 亮，表示搶答開始，參賽者方可開始按下按鈕搶答，否則違例（此時搶答者桌面上燈閃爍）。 （2）為了公平，要求兒童組只需一人按下按鈕，其對應(yīng)的指示燈亮，而成人組需要二人同時按下二個按鈕對應(yīng)的指示燈才亮。 （3）當(dāng)一個問題回答完畢，主持人按下 SB1，一切狀態(tài)回復(fù)。 （4）成年人一人違例搶答燈 L3

13、閃爍。 （5）當(dāng)搶答開始后時間超過30s，無人搶答。此時鈴響，提示搶答時間已過，此題作廢。 【思考題】智力競賽搶答器顯示系統(tǒng)2I/O分配表的確定 根據(jù)要求寫出 I/O分配表，見表 4-2。 【思考題】智力競賽搶答器顯示系統(tǒng)3PLC的 I/O接線圖 根據(jù)控制要求及 I/O分配表，可畫出 I/O接線圖，如圖 4-36 所示。 【思考題】智力競賽搶答器顯示系統(tǒng)4梯形圖的設(shè)計 根據(jù)控制要求，設(shè)計對應(yīng)的梯形圖。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計【要求】 PLC I/O分配表I/O接線圖控制梯形圖指令表四、步進(jìn)順控指令編程實例梯形圖設(shè)計特點實際使用中，使用梯形圖來設(shè)計項目時，往往發(fā)現(xiàn)存在下列缺點： （1）工藝動作過程表

14、達(dá)不直接、不方便。 （2）可讀性差，難以從梯形圖直接看出具體工藝控制流程過程。 （3）使用梯形圖來解決連鎖關(guān)系表達(dá)較為復(fù)雜，處理起來較麻煩。 為此，人們致力于尋求一種易于構(gòu)思又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)雜控制中邏輯關(guān)系的分解與綜合，這種圖就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 SFC，也稱順序功能圖。 狀態(tài)指令編程法特點狀態(tài)編程法的指導(dǎo)思想是：將一個復(fù)雜的控制過程分解為若干個工作狀態(tài)過程，明確各個狀態(tài)的任務(wù)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向。再依照總的控制順序要求，將這些狀態(tài)組合形成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。最后按照一定規(guī)則將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)繪為梯形圖程序或指令語句表。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖各狀態(tài)器工作時的最大特點是每次只有

15、一個狀態(tài)器工作，而某一狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一狀態(tài)后前一狀態(tài)自動復(fù)位。 單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖多流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖【例一】某臺車自動往返工作過程。在一周期中控制工藝要求如下： （1）按下啟動按鈕 SB，電機(jī) M 正轉(zhuǎn)，臺車前進(jìn)，碰到限位開關(guān) SQ1 后，電機(jī) M 反轉(zhuǎn)，臺車后退。 （2）后退碰到限位開關(guān) SQ2 后，臺車電機(jī) M 停轉(zhuǎn)，5s 鐘后第二次前進(jìn)，碰到限位開關(guān) SQ3 后，再次后退。（3）當(dāng)后退再次碰到限位開關(guān) SQ2，臺車停止。 將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖 5-2?！纠弧磕撑_車自動往返工作過程?！纠弧磕撑_車自動往返工作過程。設(shè)計方法：先根據(jù)臺車工藝流程要求畫出狀態(tài)流程圖 SFC，然后根