林小寧-《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》模塊4任務(wù)4-1

自動化生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到物料的自動傳送、分揀、加工、裝配等自動工藝過程，這些過程往往按照一定的順序進(jìn)行。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制的應(yīng)用很廣，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無一例外地利用順序控制來實現(xiàn)加工的自動循環(huán)。PLC的設(shè)計者們繼承了順序控制的思想，為順序控制程序的編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能指令，稱為順序控制繼電器指令或步進(jìn)指令，如西門子公司的S7-200系列PLC的SCR指令、三菱公司PLC的STL指令等，使這種先進(jìn)的設(shè)計方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計的主要方法。通過5項與本模塊相關(guān)的任務(wù)的實施，在進(jìn)一步熟練掌握定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)處理指令、比較指令、邏輯運(yùn)算指令等指令的基礎(chǔ)上，掌握PLC的轉(zhuǎn)換指令、程序控制指令和功能指令，掌握運(yùn)用功能圖設(shè)計PLC控制程序的方法，對采用PLC控制的自動生產(chǎn)過程中的相關(guān)任務(wù)進(jìn)行編程與實現(xiàn)；進(jìn)一步掌握PLC的接線方法，能夠熟練運(yùn)用編程軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)4-2裝配流水線控制

任務(wù)4-3自動送料裝車控制任務(wù)4-4組合機(jī)床動力滑臺控制任務(wù)4-5機(jī)械手控制學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)目標(biāo)（1）掌握順序控制設(shè)計方法。（2）掌握功能圖的繪制。（3）掌握采用觸點、線圈指令實現(xiàn)功能圖的PLC程序設(shè)計。（4）能運(yùn)用“順序控制”設(shè)計法，采用觸點、線圈指令實現(xiàn)傳送帶控制程序，并且能夠熟練運(yùn)用編程軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識

順序控制設(shè)計法（又稱功能圖設(shè)計法或狀態(tài)流程圖設(shè)計法）實際上屬于邏輯設(shè)計法的一種。順序控制設(shè)計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段[這些階段稱為步（Step）]，并利用編程元件（如輔助繼電器M和順序控制繼電器S）來代表各步。這種設(shè)計方法容易被初學(xué)者接受，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易，并且縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計效率。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識1.功能圖的概念功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言。因此，功能圖也可用于不同專業(yè)的人員進(jìn)行技術(shù)交流。圖示為功能圖的的一般形式。它的組成要素有：步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動作等組成。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識1.功能圖的概念－1)步與動作（1）步的劃分：分析被控對象的工作過程及控制要求，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識1.功能圖的概念－1)步與動作

（1）步的劃分：分析被控對象的工作過程及控制要求，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。

步的劃分應(yīng)以PLC輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因為我們是為了設(shè)計PLC控制的程序，所以PLC輸出狀態(tài)沒有變化時，就不存在程序的變化。

步:根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進(jìn)入新的步，如圖a）所示，某液壓動力滑臺的整個工作過程可劃分為四步，即：0步A、B、C均不輸出；1步A輸出；2步A、C輸出；3步C輸出。在每一步內(nèi)PLC各輸出量狀態(tài)均保持不變。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識1.功能圖的概念－1)步與動作（1）步的劃分：分析被控對象的工作過程及控制要求，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步:也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象的狀態(tài)變化應(yīng)該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的，如圖b）所示，初始狀態(tài)是停在原位不動，當(dāng)?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進(jìn)，快進(jìn)到加工位置轉(zhuǎn)為工進(jìn)，到達(dá)終點加工結(jié)束又轉(zhuǎn)為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態(tài)。因此，液壓滑臺的整個工作過程可以劃分為停止（原位）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退四步。但這些狀態(tài)的改變都必須是由PLC輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)與PLC輸出無關(guān)．那么快進(jìn)、工進(jìn)只能算一步。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識1.功能圖的概念－1)步與動作（2）步的表示：步在功能圖中用矩形框表示，框內(nèi)的數(shù)字是該步的編號。步分為初始步、工作步兩種形式。①初始步：順序過程的初始狀態(tài)用初始步說明。初始步用雙線框表示，每個功能圖至少應(yīng)該有一個初始步。②工作步：工作步說明控制系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱為“活動步”。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識1.功能圖的概念－(1)步與動作

3）動作：所謂“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應(yīng)該執(zhí)行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)步的矩形框相連接。如果某一步有幾個動作，可以用圖示中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動作之間的任何順序。任務(wù)4-1傳送帶控制1.功能圖的概念－1)步與動作（3）動作當(dāng)步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。但應(yīng)注意表明動作是保持型還是非保持型的。保持型的動作是指該步活動時執(zhí)行該動作，該步變?yōu)椴换顒雍罄^續(xù)執(zhí)行該動作。非保持型動作是指該步活動時執(zhí)行，該步變?yōu)椴换顒訒r動作也停止執(zhí)行。一般保持型的動作在功能圖中應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動作不要標(biāo)注。前導(dǎo)知識任務(wù)4-1傳送帶控制1.功能圖的概念－2)有向連線、轉(zhuǎn)換、和轉(zhuǎn)換條件步與步之間用有向連線連接，并且用轉(zhuǎn)換將步分隔開。步的活動狀態(tài)進(jìn)展是按有向連線規(guī)定的路線進(jìn)行。有向連線上無箭頭標(biāo)注時，其進(jìn)展方向是從上到下、從左到右。如果不是上述方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態(tài)進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換來完成。轉(zhuǎn)換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)換隔開，而轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之間也同樣不能直接相連，必須有步隔開。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題。轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短劃線旁邊。

前導(dǎo)知識任務(wù)4-1傳送帶控制1.功能圖的概念－2)有向連線、轉(zhuǎn)換、和轉(zhuǎn)換條件確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件是順序控制設(shè)計法的重要步驟之一。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)人下一步的條件。常見的轉(zhuǎn)換條件有按鈕、行程開關(guān)、計時器和計數(shù)器肋點的動作（通/斷）等。如圖，滑臺由停止（原位）轉(zhuǎn)為快進(jìn)，其轉(zhuǎn)換條件是按下起動按鈕SB1（即SBl的常開觸點接通）；由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是行程開關(guān)SQ2動作；由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退的轉(zhuǎn)換條件是終點行程開關(guān)SQ3動作；由快退轉(zhuǎn)為停止（原位）的轉(zhuǎn)換條件是原位行程開關(guān)SQ1動作。轉(zhuǎn)換條件也可以是若干個信號的邏輯（與、或、非）組合，如：A1·A2、B1+B2。前導(dǎo)知識任務(wù)4-1傳送帶控制1.功能圖的概念－3)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)

步與步之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)同時具備兩個條件：①前級步必須是“活動步”；②對應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件成立。同時具備以上兩個條件，才能實現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換，即所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?，而所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒?。例如圖中n步為活動步的情況下轉(zhuǎn)換條件c成立，則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即n+1步變?yōu)榛顒?，而n步變?yōu)椴换顒?。如果轉(zhuǎn)換的前級步或后續(xù)步不止一個，則同步實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。各步的狀態(tài)可用邏輯表達(dá)式表示，如第n步的狀態(tài)可表示為Sn=(Sn-1b+Sn)Sn+1。前導(dǎo)知識任務(wù)4-1傳送帶控制2.功能圖的基本結(jié)構(gòu)形式根據(jù)步與步之間轉(zhuǎn)換的不同情況，功能圖有3種不同的基本結(jié)構(gòu)形式：單序列、選擇序列和并行序列。前導(dǎo)知識任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識2.功能圖的基本結(jié)構(gòu)形式功能圖除以上三種基本結(jié)構(gòu)外，在繪制復(fù)雜控制系統(tǒng)功能圖時，為了使總體設(shè)計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔地表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結(jié)構(gòu)形式，可避免一開始就陷人某些細(xì)節(jié)中。此外在實際使用中還經(jīng)常碰到一些特殊序列，如跳步、重復(fù)和循環(huán)序列等。任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識2.功能圖的基本結(jié)構(gòu)形式功能圖除以上三種基本結(jié)構(gòu)外，在繪制復(fù)雜控制系統(tǒng)功能圖時，為了使總體設(shè)計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔地表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結(jié)構(gòu)形式，可避免一開始就陷人某些細(xì)節(jié)中。此外在實際使用中還經(jīng)常碰到一些特殊序列，如跳步、重復(fù)和循環(huán)序列等。(a)跳步(b)重復(fù)(c)循環(huán)任務(wù)4-1傳送帶控制前導(dǎo)知識3.功能圖中應(yīng)注意的問題

1）循環(huán)系統(tǒng)的啟動2）小閉環(huán)的處理任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)內(nèi)容控制要求：①啟動時，先啟動最末的皮帶機(jī)D，每間隔１s再依次起動C、B、A皮帶機(jī)；②停止時，先停止最初的皮帶機(jī)A，每間隔１s再依次停止B、C、D皮帶機(jī)；③當(dāng)某條皮帶發(fā)生故障時，該機(jī)及前面的應(yīng)立即停止，以后的每隔１s順序停止。任務(wù)4-1傳送帶控制制定計劃工作計劃:

在實際行動之前，預(yù)先對目標(biāo)和行動方案作出選擇和具體安排，計劃是預(yù)測與構(gòu)想，即預(yù)先進(jìn)行行動安排；圍繞預(yù)期的目標(biāo)，采取具體行動措施的工作過程，隨著目標(biāo)的調(diào)整進(jìn)行行動的調(diào)整。任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施1．分析控制要求，確定輸入/輸出設(shè)備通過對傳送帶控制要求的分析，可以歸納出：

6個輸入設(shè)備：啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、故障檢測裝置A～D；

4個輸出設(shè)備：傳送帶電動機(jī)接觸器KM1～KM4。任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施2．對輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行I/O地址分配任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施3．繪制PLC外部接線圖圖

四節(jié)傳送帶的PLC外部接線圖任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施4．功能圖設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施4．功能圖設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施4．功能圖設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施5．PLC程序設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施5．PLC程序設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施5．PLC程序設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施5．PLC程序設(shè)計任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)實施6．安裝配線按照PLC外部接線圖進(jìn)行配線，安裝方法及要求與繼電器控制電路相同。7．運(yùn)行調(diào)試任務(wù)4-1傳送帶控制檢查評價成果展示進(jìn)行按任務(wù)檢查與評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。成果展示、分組交流任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識1.使用觸點、線圈指令的編程方式觸點、線圈指令是指PLC最基本的指令，如LD、A、O、＝等。各種型號的PLC都有這一類指令，所以這種編程方式適用于各種型號PLC。編程時先用輔助繼電器M來代表各步。如圖4-12中用輔助繼電器M0.0～M0.7來代表皮帶機(jī)的初始步和各工作步。該圖中用特殊存儲器SM0.1作為初始啟動信號。根據(jù)圖4-12所示功能圖，采觸點、線圈指令并用典型的啟動、保持、停止電路，分別畫出控制M0.0～M0.7激活的電路，然后再用M0.0～M0.7來控制輸出的動作，很容易得出如圖4-13所示的梯形圖程序。任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識2.使用觸點、線圈指令的編程方式應(yīng)注意的問題（1）不允許出現(xiàn)雙線圈輸出現(xiàn)象。如果某輸出繼電器在幾步中都被接通，只能用相應(yīng)步的輔助繼電器常開觸點的并聯(lián)電路來驅(qū)動輸出繼電器的線圈。如圖4-13中Q0.2～Q0.4的接通方式。（2）如果在功能圖中含有僅由兩步組成的小閉環(huán)，當(dāng)采用觸點及線圈指令編程時，則相應(yīng)的步將無法被激活。應(yīng)采取如圖4-9（b）或如4-9（c）所示的方法加以處理。任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識實例4.1：某組合機(jī)床液壓動力滑臺的控制要求如下。（1）液壓動力滑臺具有自動和手動調(diào)整兩種工作方式，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA進(jìn)行選擇：當(dāng)SA接通時，為手動調(diào)整；當(dāng)SA斷開時，為自動方式。（2）選擇自動工作方式時，其工作過程為：按下啟動按鈕SB1，滑臺從原位開始快進(jìn)，快進(jìn)結(jié)束后轉(zhuǎn)為工進(jìn)，工進(jìn)結(jié)束后轉(zhuǎn)為快退，快退結(jié)束后停在原位，結(jié)束一個周期的自動工作。當(dāng)再次按下啟動按鈕SB1，重復(fù)上述過程。其工作循環(huán)和液壓元件動作表如圖4-14所示。（3）選擇手動調(diào)整工作方式時，用按鈕SB2和SB3分別控制滑臺的點動前進(jìn)和點動后退。任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識用PLC的輔助繼電器位M來代表功能圖中的各步。用啟動信號激活初始步M0.0后，通過選擇開關(guān)SA（I0.0）建立自動和手動調(diào)整兩個選擇序列。當(dāng)SA斷開時，通過它的常閉觸點進(jìn)入自動工作方式（M0.1），按下啟動按鈕SB1（I0.1），系統(tǒng)開始工作，并按照快進(jìn)（M0.2）→工進(jìn)（M0.3）→快退（M0.4）的步驟自動順序進(jìn)行，當(dāng)最后的工步完成時，自動返回初始步，以確保下一次自動工作的啟動。當(dāng)SA（I0.0）閉合時，通過它的常開觸點激活手動調(diào)整方式，此方式下，按下SB2（I0.2）或SB3（I0.3）可實現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)整工步并自鎖，直到后續(xù)工步開啟才能關(guān)斷。為實現(xiàn)SB2（I0.2）或SB3（I0.3）的點動調(diào)整，可采用調(diào)整按鈕的常開觸點和常閉觸點分別作為調(diào)整工步的激活條件和關(guān)斷條件，調(diào)整結(jié)束后，自動激活初始步，從而保證了后續(xù)工步的順利進(jìn)行。如果SA（I0.0）的狀態(tài)沒有發(fā)生變化，點動調(diào)整結(jié)束后仍回到手動工作步M0.5。任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識為使液壓動力滑臺只有在原位時才可以開始自動工作，采用了SA（I0.0）與SQ1（I0.4）相“與”作為進(jìn)入自動工作的轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)處于自動工作的步M0.1（原位）時，在按SB1（I0.1）之前如果又重新選擇點動應(yīng)能返回到手動調(diào)整工作方式的工作步M0.5，所以在步M0.1后加SA（I0.0）用以返回到步M0.5。同理，當(dāng)處于手動工作方式的步M0.5時，也應(yīng)能返回自動工作方式，因此在步M0.5之后又加SA·SQ1（I0.0·I0.4）用以返回自動狀態(tài)M0.1。但應(yīng)當(dāng)注意，此時從步M0.1→步M0.5或從步M0.5→步M0.1將構(gòu)成小閉環(huán)，為保證手動與自動方式的順利轉(zhuǎn)換，需增加兩個空步M1.0和M1.1。液壓動力滑臺的功能圖如圖4-15所示。任務(wù)4-1傳送帶控制相關(guān)知識圖4-15液壓動力滑臺功能圖任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)訓(xùn)練如圖4-16所示為兩種液體混合裝置，SL1、SL2、SL3分別為高、中、低液位傳感器，當(dāng)液位淹沒時接通。液體A、B分別由液體A電磁閥和液體B電磁閥控制注入液體混合裝置，混合液由混合液電磁閥控制放出，M為攪勻電動機(jī)。圖4-16兩種液體混合裝置任務(wù)4-1傳送帶控制任務(wù)訓(xùn)練控制要求：1）初始狀態(tài)當(dāng)裝置投入運(yùn)行時，液體A、B電磁閥均為關(guān)閉狀態(tài)，混合液電磁閥打開20s將容器放空后關(guān)閉。2）啟動操作按下啟動按鈕SB1，裝置開始按下列規(guī)律運(yùn)行。（1）液體A電磁閥打開，液體A流入容器。當(dāng)液位到達(dá)中液位時，SL2接通，關(guān)閉液體A電磁閥，打開液體B電磁閥。（2）當(dāng)液位到達(dá)高液位SL1時，關(guān)閉液體B電磁閥，攪勻電動機(jī)開始攪勻。（3）攪勻電動機(jī)工作1min后停止攪動，混合液體電磁閥打開，開始放出混合液體。（4）當(dāng)液位下降到低液位SL3時，SL3