機床電氣控制 第2版 課件 14項目十四 液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)

機床電氣控制機械工業(yè)出版社目錄0102常用機床電氣控制線路PLC控制系統(tǒng)02

液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)★學習目標★工作任務★資訊收集★作業(yè)指導掃碼看仿真項目十四學

習

目

標01項目十四液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)

學習目標資訊收集作業(yè)指導1．會使用狀態(tài)元件和步進指令。2．會分析液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)要求、繪制狀態(tài)轉移圖；掌握狀態(tài)三要素和狀態(tài)編程的方法，并能將狀態(tài)轉移圖轉換成梯形圖。3．會使用接近開關，能正確安裝、調試與監(jiān)控液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)。4.能嚴格遵守電氣線路接線規(guī)范，嫻熟細致地配線安裝、編程調試，具備企業(yè)工匠的職業(yè)技能。5.能自覺遵守安全生產規(guī)程，做到施工現(xiàn)場干凈整潔，工具擺放有序，具備企業(yè)工匠的職業(yè)素養(yǎng)。6.學習大國工匠韓利萍的榜樣故事，培養(yǎng)外化于行的工匠精神。

工作任務【素養(yǎng)園地———外化于行】工作任

務02項目十四液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)

學習目標工作任務

蘇州某機械設備生產公司金屬切削車間有一臺YT4543型組合機床，如圖14-1所示，它由通用部件(如動力頭、動力滑臺等)和部分專用部件(如主軸箱、夾具等)組合而成，其動力滑臺是組合機床上實現(xiàn)進給運動的一種通用部件，由液壓缸驅動，在電氣和機械裝置的配合下可以實現(xiàn)各種自動工作循環(huán)。資訊收集作業(yè)指導1-床身2-動力滑臺3-動力頭4-主軸5-刀具6-工件7-夾具8-工作臺9-底座圖14-1YT4543型組合機床

學習目標工作任務

公司考慮到這臺組合機床使用時間較長，內部線路出現(xiàn)老化現(xiàn)象，安排設備維修組應用PLC技術對其改造，張師傅負責液壓動力滑臺進給系統(tǒng)的裝調。要求系統(tǒng)具備快進、快退和工作進給控制功能，即初始狀態(tài)時,液壓動力滑臺停在原位，接近開關SQ1動作。按下起動按鈕后,液壓動力滑臺的進給運動如圖14-2所示,電磁閥YV1~YV4在各工步中的工作狀態(tài)見表14-1。工作一個循環(huán)后,液壓動力滑臺返回并停止在原位。并要求加強系統(tǒng)安全設計，必須具備短路保護和過載保護措施。資訊收集作業(yè)指導工步YV1YV2YV3YV4快進－＋＋－一次工進＋＋－－二次工進－＋－－快退－－＋＋圖14-2液壓動力滑臺控制示意圖表14-1電磁閥工作狀態(tài)

學習目標工作任務學習生產流程見圖14-3所示。資訊收集作業(yè)指導圖14-3學習生產流程圖資

訊

收

集03項目十四液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集1．分析控制要求，確定輸入輸出設備

（1）分析控制要求閱讀液壓動力滑臺進給控制示意圖，可將系統(tǒng)控制過程分解為圖14-4所示的5個工作步：第一步：初始準備步，滑臺停止原位，接近開關SQ1動作。第二步：按下起動按鈕，電磁閥YV2、YV3得電，滑臺快進。第三步：滑臺快進至SQ2處，YV1、YV2得電，滑臺一次工進。第四步：滑臺工進至SQ3處，YV2得電，滑臺二次工進。第五步：滑臺工進至SQ4處，YV3、YV4得電，滑臺快退，至SQ1處，滑臺停止。（2）確定輸入設備根據(jù)控制要求分析，系統(tǒng)有5個輸入信號：起動和四個位置信號。由此確定，系統(tǒng)的輸入設備有一只按鈕和四只接近開關，PLC需用5個輸入點分別與它們相連。（3）確定輸出設備綜上分析確定，系統(tǒng)輸出設備有四只電磁閥，PLC需用4個輸出點分別驅動控制它們的線圈。圖14-4液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)工作流程圖學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集2．分配I/O點

根據(jù)確定的輸入/輸出設備及輸入/輸出點數(shù)，分配I/O點見表14-3。輸入輸出元件代號功能輸入點元件代號功能輸出點SB起動X0YV1電磁閥Y4SQ1原位開關X1YV2電磁閥Y5SQ2快進到位X2YV3電磁閥Y6SQ3一次工進到位X3YV4電磁閥Y7SQ4二次工進到位X4

表14-3輸入/輸出設備及I/O點分配表學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集3．學習狀態(tài)轉移圖

圖14-4很清晰地描述了系統(tǒng)的整個工藝流程，將復雜的工作過程分解成若干步，各步包含了驅動功能、轉移條件和轉移方向。這種將整體程序分解成若干步編程的思想就是狀態(tài)編程思想，而狀態(tài)步進編程的主要方法就是應用狀態(tài)元件編制狀態(tài)轉移圖。1）狀態(tài)元件S狀態(tài)元件是狀態(tài)轉移圖的基本元素，也是一種軟元件。FX3U系列PLC的狀態(tài)元件如表14-4所示。類別元件編號個數(shù)用途初始狀態(tài)S0～S910用作初始狀態(tài)一般狀態(tài)S10～S499490用作中間狀態(tài)一般狀態(tài)S500～S40953496用作中間狀態(tài)（具有掉電保持功能）信號報警狀態(tài)S900～S999100用作報警元件使用表14-4FX3U系列

PLC的狀態(tài)元件學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集3．學習狀態(tài)轉移圖

2）狀態(tài)轉移圖將圖14-4中的初始準備步用初始狀態(tài)元件S0代替，其他步用S20開始的一般狀態(tài)元件代替，轉移條件和驅動功能用對應的軟元件代替，工作流程圖就演變?yōu)闋顟B(tài)轉移圖，如圖14-5所示。3）狀態(tài)三要素如圖14-5所示，狀態(tài)轉移圖中的狀態(tài)下有驅動的負載、向下一狀態(tài)轉移的條件和轉移的方向（轉移的下一狀態(tài)），三者構成狀態(tài)轉移圖的三要素。以S20狀態(tài)為例，驅動的負載為Y005與Y006，向下一狀態(tài)轉移的條件為X002，轉移的方向為S21。圖14-5由工作流程圖演變而成的狀態(tài)轉移圖學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集3．學習狀態(tài)轉移圖

在狀態(tài)三要素中，是否驅動負載視具體控制情況而定，而轉移條件和轉移方向是必不可少的。所以初始狀態(tài)S0也必須要有轉移條件，否則無法開啟激活它，通常采用PLC的特殊輔助繼電器M8002進行驅動轉移。M8002的作用是在PLC運行的第一個掃描周期產生初始脈沖。完整的系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖如圖14-6所示。圖14-6液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集4．學習狀態(tài)編程

（1）步進指令FX3U系列PLC的步進指令有兩條：步進接點指令STL和步進返回指令RET。1）步進接點指令（STL）指令STL用于激活某個狀態(tài)，從主母線上引出狀態(tài)接點，建立子母線，以使該狀態(tài)下的所有操作均在子母線上進行，其符號為STL。2）步進返回指令（RET）指令RET用于步進控制程序返回主母線。由于非狀態(tài)控制程序的操作在主母線上完成，而狀態(tài)控制程序均在子母線上進行，為了防止出現(xiàn)邏輯錯誤，在步進控制程序的結尾必須使用RET指令，使步進控制程序執(zhí)行完畢后返回主母線，其符號為

。學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集4．學習狀態(tài)編程

（2）狀態(tài)編程原則狀態(tài)編程的原則：先驅動負載，再轉移。如圖14-7所示，以S20狀態(tài)為例，將狀態(tài)轉移圖轉換為梯形圖?！癝TLS20”激活S20狀態(tài)，引出S20狀態(tài)接點，建立子母線，在子母線上，驅動Y005和Y006；當轉移條件X002成立時，向狀態(tài)S21轉移。圖14-7S20狀態(tài)轉移圖與梯形圖1－主母線2－子母線3－轉移條件4－轉移方向5－驅動負載6－引出狀態(tài)節(jié)點學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集4．學習狀態(tài)編程

（3）梯形圖根據(jù)狀態(tài)編程原則，將系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖14-6轉換為圖14-8所示的梯形圖，其執(zhí)行原理如下：1）S0狀態(tài)PLC運行的第一個掃描周期，M8002接通（轉移條件成立），激活S0狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，滑臺在原位，X001接通。當按下起動按鈕時，X000動作，向S20狀態(tài)轉移。2）S20狀態(tài)“STLS20”激活S20狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y005與Y006動作，滑臺快進。滑臺快進至SQ2處，X002動作，向S21狀態(tài)轉移。3）S21狀態(tài)“STLS21”激活S21狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y004與Y005動作，滑臺一次工進?；_工進至SQ3處，X003動作，向S22狀態(tài)轉移。圖14-8液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)梯形圖學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集4．學習狀態(tài)編程

（3）梯形圖根據(jù)狀態(tài)編程原則，將系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖14-6轉換為圖14-8所示的梯形圖，其執(zhí)行原理如下：4）S22狀態(tài)“STLS22”激活S22狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y0005動作，滑臺二次工進?；_工進至SQ4處，X004動作，向S23狀態(tài)轉移。5）S23狀態(tài)“STLS23”激活S23狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y006與Y007動作，滑臺快退?；_快退至SQ1處，X001動作，激活S0狀態(tài)，滑臺停止，等待下一次起動。對于不連續(xù)的狀態(tài)轉移，通常采用OUT指令。圖14-8液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)梯形圖學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集5．設計電路圖

1）認識接近開關圖14-9所示為部分電感式接近開關，它是一種利用位移傳感器對接近物體的敏感特性來控制開關通或斷的開關元件。接近開關的分類較多，有雙線、三線及四線等，有NPN型與PNP型等。對于FX系列PLC，只能使用NPN型接近開關輸入，其接線方式如圖14-10所示，棕色線接PLC的24V電源輸出端子，藍色線接COM端，黑色線接輸入點。棕色線，接24V電源蘭色線，接COM端黑色線，接輸入點圖14-9電感式接近開關圖14-10NPN型三線接近開關學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集5．設計電路圖2）電路圖根據(jù)分配的I/O點，設計出系統(tǒng)電路圖。系統(tǒng)電路圖如圖14-11所示。圖中YV為電磁閥，SQ為接近開關。圖14-11液壓動力滑臺控制系統(tǒng)電路圖學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集6．繪制接線圖根據(jù)圖14-11繪制接線圖，元件布置參考圖14-12。實訓時，可用交流接觸器代替電磁閥安裝調試。兩極斷路器實際使用接近開關時，需調整感應距離實訓時，可使用KM代替YV圖14-12液壓動力滑臺控制系統(tǒng)安裝板作

業(yè)

指

導04項目十四液壓動力滑臺進給控制系統(tǒng)作業(yè)指導

1.安裝電路（1）安裝元器件1）檢查元器件。按表14-2配齊所用元件，檢查元件的規(guī)格是否符合要求，檢測元件的質量是否合格。2）固定元器件。根據(jù)繪制的接線圖固定元件。（2）配線安裝1）線槽配線安裝。根據(jù)線槽配線原則及工藝要求，對照繪制的接線圖進行線槽配線安裝。①安裝控制電路。②安裝電源電路。2）外圍設備配線安裝學習目標工作任務資訊收集作業(yè)指導

1.安裝電路（3）自檢1）檢查布線。對照電路圖檢查是否掉線、錯線，是否漏編、錯編，接線是否牢固等。2）使用萬用表檢測。按表14-5，使用萬用表檢測安裝的電路，若測量阻值與正確阻值不符，應根據(jù)電路圖檢查是否有錯線、掉線、錯位、短路等。學習目標工作任務資訊收集表14-5萬用表檢測電路的過程序號檢測任務操作方法正確阻值測量阻值備注1檢測電源電路合上QF，測量XT的L1和L3之間的阻值TC一次繞組的阻值

2檢測PLC輸入電路測量PLC的電源輸入端子L與N之間的阻值約為TC二次繞組的阻值

3測量電源輸入端子L與公共端子0V之間的阻值∞

4常態(tài)時，測量所用輸入點X與公共端子0V之間的阻值均約為幾～幾十kΩ

5按下SB，測量輸入點X0與公共端子0V之間的阻值約為0Ω

6檢測PLC輸出電路兩表棒分別搭接輸出點Y4、Y5、Y6、Y7與COM2均為TC二次繞組和YV線圈的阻值之和

7檢測完畢，斷開QF作業(yè)指導

1.安裝電路（4）通電觀察PLC的指示LED

經自檢，確認電路正確和無安全隱患后，在教師監(jiān)護下，按照表14-6，通電觀察PLC的指示LED。學習目標工作任務資訊收集表14-6指示LED工作情況記載表步驟操作內容指示LED正確結果觀察結果備注1先插上電源插頭，再合上斷路器POWER點亮

已供電，注意安全2撥動RUN/STOP開關至“RUN”位置RUN點亮

3撥動RUN/STOP開關至“STOP”位置RUN熄滅

4按下SB1IN0點亮

5金屬物接近SQ1IN1點亮

6金屬物接近SQ2IN2點亮

7金屬物接近SQ3IN3點亮

8金屬物接近SQ4IN4點亮

9拉下斷路器后，拔下電源插頭斷路器電源插頭已分斷

做了嗎？作業(yè)指導

2．輸入梯形圖（1）啟動GXDeveloper編程軟件。（2）創(chuàng)建新工程，選擇PLC的類型為FX3U。（3）輸入元件按照前面所學的方法輸入元件，新指令的輸入方法如下：1）輸入指令STL。如圖14-13所示，單擊“功能圖”窗口中的功能按鈕，在彈出的對話框中輸入“STLS0”，單擊“確認”后完成。2）輸入指令RET。單擊“功能圖”窗口中的功能按鈕，在彈出的對話框中輸入“RET”后，單擊“確認”即可。（4）變換梯形圖。（5）保存工程將工程賦名為“項目14-1.pmw”后保存。學習目標工作任務資訊收集圖14-13輸入STL指令的對話框作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（1）連接計算機與PLC用SC-09編程線纜連接計算機的串行口COM1與PLC的編程設備接口。（2）寫入程序接通系統(tǒng)電源，將PLC的RUN/STOP開關撥至“STOP”位置，進行端口設置后，寫入程序“項目14-1.pmw”。（3）調試系統(tǒng)將PLC的RUN/STOP開關撥至“RUN”位置后，按表14-7操作，觀察系統(tǒng)運行情況并做好記錄。若出現(xiàn)故障，應立即切斷電源，分析原因，檢查電路或梯形圖后重新調試，直至系統(tǒng)實現(xiàn)功能。學習目標工作任務資訊收集表14-7系統(tǒng)運行情況記載表步驟操作內容觀察內容指示LED電磁閥正確結果觀察結果正確結果觀察結果1金屬物接近SQ1，同時按下SBOUT5點亮

YV2得電

OUT6點亮

YV3得電

2金屬物接近SQ2OUT4點亮

YV1得電

OUT5點亮

YV2得電

3金屬物接近SQ3OUT5點亮

YV2得電

4金屬物接近SQ4OUT6點亮

YV3得電

OUT7點亮

YV4得電

5金屬物接近SQ1OUT6熄滅

YV3失電

OUT7熄滅

YV4失電

6按下SB不能起動7金屬物體接近SQ1，同時按下SB系統(tǒng)起動作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)

注意：FX3U系列PLC的狀態(tài)元件S具有掉電保持功能，為了保證正常調試程序，可在程序的開始增編復位程序，以復位狀態(tài)元件，如圖14-14所示。學習目標工作任務資訊收集圖14-14調試用狀態(tài)元件復位程序作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖1）執(zhí)行[在線]－[監(jiān)視]－[監(jiān)視開始]命令，進入梯形圖監(jiān)視狀態(tài)。將PLC的RUN/STOP開關從“STOP”位置撥至“RUN”位置，S0狀態(tài)激活，如圖14-15所示。學習目標工作任務資訊收集圖14-15PLC運行時的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖2）如圖14-16所示，同時動作SQ1和起動按鈕SB后，S0狀態(tài)被關閉，S20狀態(tài)被激活，Y005與Y006動作，滑臺快進。學習目標工作任務資訊收集圖14-16滑臺快進的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖3）如圖14-17所示，動作SQ2，S20狀態(tài)被關閉，S21狀態(tài)被激活，Y004與Y005動作，滑臺一次工進。學習目標工作任務資訊收集圖14-17滑臺一次工進的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖4）如圖14-18所示，動作SQ3，S21狀態(tài)被關閉，S22狀態(tài)被激活，Y005動作，滑臺二次工進。學習目標工作任務資訊收集圖14-18滑臺二次工進的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖5）如圖14-19所示，動作SQ4，S22狀態(tài)被關閉，S23狀態(tài)被激活，Y006與Y007動作，滑臺快退。學習目標工作任務資訊收集圖14-19滑臺快退的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖6）動作SQ1，S23狀態(tài)被關閉，S0狀態(tài)被激活，滑臺停止原位。7）在S0狀態(tài)下，只動作SB，不能向S20狀態(tài)轉移，如圖14-20所示。學習目標工作任務資訊收集圖14-20只動作SB的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（4）監(jiān)視梯形圖8）某狀態(tài)未被激活時，即使轉移條件成立，也不能向下一狀態(tài)轉移。如圖14-21所示，S20狀態(tài)關閉，X002為ON，不能向S21狀態(tài)轉移。9）停止監(jiān)視梯形圖。學習目標工作任務資訊收集圖14-21動作SQ2不能轉移的梯形圖監(jiān)控窗口作業(yè)指導

3．通電調試、監(jiān)控系統(tǒng)（5）分析調試結果1）系統(tǒng)工作時，前一個狀態(tài)必須被“激活”，下一個狀態(tài)才可能轉移。即若對應的狀態(tài)是“開啟”的，負載驅動和狀態(tài)轉移才有可能，反之對應的狀態(tài)是“關閉”的，就不可能實現(xiàn)驅動負載和狀態(tài)轉移。2）PLC能夠實現(xiàn)單流程順序控制。一旦系統(tǒng)的下一個狀態(tài)被“激活”，上一個狀態(tài)將自動“關閉”。所謂“激活”是指該狀態(tài)下的程序被掃描執(zhí)行，所謂“關閉”是指該狀態(tài)的程序停止掃描，不被執(zhí)行。學習目標工作任務資訊收集作業(yè)指導

4．學習指令將視圖切換至指令表窗口，閱讀指令表，各指令功能見表14-8。學習目標工作任務資訊收集表14-8

系統(tǒng)指令表功能程序步指令元件號指令功能0LDM8002主母線上取常開觸點M80021ZRSTS20S20～S24區(qū)間復位6LDM8002主母線上取常開觸點M80027SETS0向S0狀態(tài)轉移9STLS0激活S0狀態(tài)，建立子母線10LDX001子母線上取常開觸點X00111ANDX000串聯(lián)常開觸點X00012SETS20向S20狀態(tài)轉移14STLS20激活S20狀態(tài)，建立子母線15OUTY005子母線上驅動負載Y00516OUTY006子母線上驅動負載Y00617LDX002子母線上取常開觸點X00218SETS21向S21狀態(tài)轉移20STLS21激活S21狀態(tài)，建立子母線21OUTY004子母線上驅動負載Y00422OUTY005子母線上驅動負載Y00523LDX003子母線上取常開觸點X00324SETS22向S22狀態(tài)轉移26STLS22激活S22狀態(tài)，建立子母線27OUTY005子母線上驅動負載Y00528LDX004子母線上取常開觸點X00429SETS23向S23狀態(tài)轉移31STLS23激活S23狀態(tài)，建立子母線32OUTY006子母線上驅動負載Y00633OUTY007子母線上驅動負載Y00734LDX001子母線上取常開觸點X00135OUTS0向S0狀態(tài)轉移37RET

回到主母線38END

結束指令學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集5．修改梯形圖，實現(xiàn)自動循環(huán)

要求：滑臺快退至原位后，系統(tǒng)自動進入新循環(huán)。解決方法：將狀態(tài)轉移圖中S23狀態(tài)下的轉移方向設定為S20。圖14-22為修改后的系統(tǒng)程序。圖14-22修改后的系統(tǒng)程序學習目標工作任務作業(yè)指導

資訊收集5．修改梯形圖，實現(xiàn)自動循環(huán)

（1）修改梯形圖將梯形圖“項目14-1.pmw”修改變換后另存為“項目14-2.pmw”。（2）調試