PLC步進(jìn)指令編程-小車多地裝、卸料循環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小車多地裝、卸料循環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄教學(xué)目的項(xiàng)目控制要求與分析項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)研討與訓(xùn)練1.基本知識(shí)目標(biāo)掌握順序功能圖的組成要素和基本結(jié)構(gòu)。2.技能培養(yǎng)目標(biāo)1)會(huì)根據(jù)工藝要求繪制單序列順序功能圖。2)會(huì)利用“起-保-?！钡木幊谭椒▽涡蛄许樞蚬δ軋D轉(zhuǎn)換為梯形圖。一、教學(xué)目的目錄教學(xué)目的項(xiàng)目控制要求與分析項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)研討與訓(xùn)練送料小車工作過程示意圖如圖1所示為。小車開始停在右側(cè)限位開關(guān)X001處，按下起動(dòng)按鈕X003，打開儲(chǔ)料斗的闡門，開始裝料（Y002)，8s后關(guān)閉儲(chǔ)料斗的閘門，小車開始左行(Y001)。碰到左側(cè)限位開關(guān)X002后停下來卸料(Y003)，10s后開始右行(Y000)，碰到限位開關(guān)X001后返回初始狀態(tài)。再次按下啟動(dòng)按鈕，小車再運(yùn)行一個(gè)周期。項(xiàng)目控制要求與分析二、項(xiàng)目控制要求與分析圖1送料小車工作過程示意圖項(xiàng)目要求用PLC控制小車多地裝卸料循環(huán)運(yùn)動(dòng)，用單序列的順序功能圖編程。Y001左行Y000右行X003起動(dòng)按鈕小車X002X001儲(chǔ)料斗Y003卸料卸料處卸料處Y002裝料目錄教學(xué)目的項(xiàng)目控制要求與分析項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)研討與訓(xùn)練順序控制設(shè)計(jì)法實(shí)際上是用輸入信號(hào)X控制代表各步的編程器件（如輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S)，再用它們控制輸出信號(hào)Y，“步”是根據(jù)輸出信號(hào)Y的狀態(tài)來劃分的。順序控制設(shè)計(jì)法又稱為步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法。所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有秩序地進(jìn)行操作。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)1.順序控制設(shè)計(jì)法在使用順序控制設(shè)計(jì)法時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖。順序功能圖主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作（或命令)5大要素組成,如圖2所示。圖2順序功能圖三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)

2.順序功能圖的組成要素初始步步1步2動(dòng)作1動(dòng)作2轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換條件3轉(zhuǎn)換條件2轉(zhuǎn)換條件1有向連線(1)步及其劃分順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是分析被控制對(duì)象的工作過程及控制要求，根據(jù)控制系統(tǒng)輸出狀態(tài)的變化將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步(Step)，可以用編程器件（如輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S)來代表各步。步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)變化來劃分的,在每一步內(nèi)，各輸出量的“ON/OFF”狀態(tài)均保持不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。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。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)步初始步結(jié)束步活動(dòng)步非活動(dòng)步(2)與步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作或命令為了敘述方便，將命令或動(dòng)作統(tǒng)稱為動(dòng)作。步并不是PLC的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，步只是控制系統(tǒng)中的一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)，可以有一個(gè)或多個(gè)PLC的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，但是也可以沒有任何輸出觸點(diǎn)動(dòng)作?！皠?dòng)作”是指某步活動(dòng)時(shí)，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令或被控系統(tǒng)應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。動(dòng)作用矩形框中的文字或符號(hào)表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)步的矩形框相連接。如果某一步有多個(gè)動(dòng)作，就可以用如圖3所示的兩種畫法來表示，但是并不隱含這些動(dòng)作之間的任何順序。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)a)畫法一圖3多個(gè)動(dòng)作的兩種畫法步2動(dòng)作1動(dòng)作2步1動(dòng)作1動(dòng)作2b)畫法二(3)有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件如圖4所示，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(dòng)狀態(tài)進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線進(jìn)行。在有向連線上無箭頭標(biāo)注時(shí)，其進(jìn)展方向是從上而下，從左到右。如果不是上述方向，就應(yīng)在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換來完成的。轉(zhuǎn)換用與有向連線垂直的短畫線來表示，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。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)圖4送料小車工作過程順序功能圖步轉(zhuǎn)換條件有向連線(3)有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件轉(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(yǔ)言、布爾代數(shù)式或圖形符號(hào)標(biāo)在表示轉(zhuǎn)換的短畫線旁邊，如圖5所示。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)圖5轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件觸點(diǎn)a與b同時(shí)閉合a·babba&(3)有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件在順序功能圖中，步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件:①該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步;②相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。當(dāng)同時(shí)具備以上兩個(gè)條件時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換。如果轉(zhuǎn)換的前級(jí)步或后續(xù)步不止一個(gè)，那么轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)稱為同步實(shí)現(xiàn),如圖6所示。為了強(qiáng)調(diào)同步實(shí)現(xiàn)，有向連線的水平部分用雙橫線表示。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)圖6轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)X005+X001M10M11M12M13根據(jù)步與步之間轉(zhuǎn)換的不同情況，順序功能圖有3種不同的基本結(jié)構(gòu)形式，即單序列結(jié)構(gòu)、選擇序列結(jié)構(gòu)和并行序列結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目所應(yīng)用的順序功能圖為單序列結(jié)構(gòu)，如圖7所示。順序功能圖的單序列結(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(gè)轉(zhuǎn)換,每一個(gè)轉(zhuǎn)換后面只有一步。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)圖7單序列結(jié)構(gòu)

3.單序列結(jié)構(gòu)形式的順序功能圖2345bcde4.用“起-保-?！彪娐穼?shí)現(xiàn)的單序列的編程方法根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖的方法，稱為順序控制功能圖的編程方法。目前常用的編程方法有3種，即使用“起-保-?！彪娐返木幊谭椒?、使用STL指令的編程方法、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法。用戶可以自行選擇編程方法將順序功能圖改畫為梯形圖?！捌?保-?！彪娐穬H僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令，任何一種PLC的指令系統(tǒng)都有這一類指令，因此，這是一種通用的編程方法，可用于任意型號(hào)的PLC。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)⑴步的處理三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)用輔助繼電器M來代表步，某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器為ON狀態(tài)，某一轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí)，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步，前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步。由于很多轉(zhuǎn)換條件都是短信號(hào)，即它存在的時(shí)間比它激活后續(xù)步為活動(dòng)步的時(shí)間短，因此，應(yīng)使用有記憶（或稱保持）功能的電路（如“起-保-停”電路和置位/復(fù)位指令組成的電路）來控制代表步的輔助繼電器。⑴步的處理三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)圖8所示的步M(i-1)、M(i)、M(i+1）是順序功能圖中順序相連的3步，X(i)是步M(i)之前的轉(zhuǎn)換條件。設(shè)計(jì)“起-保-?！彪娐返年P(guān)鍵是找出它的起動(dòng)條件和停止條件。由于轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是它的前級(jí)步為活動(dòng)步，并且滿足相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件，所以步M(i)變?yōu)榛顒?dòng)步的條件是它的前級(jí)步M(i-1）為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件X(i)=1。在“起-保-?！彪娐分?，則應(yīng)將前級(jí)步M(i-1)與轉(zhuǎn)換條件X(i)對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，作為控制M(i)的“起動(dòng)”電路。圖8使用“起-保-?！彪娐返木幊谭椒╝)順序功能圖b)梯形圖M(i-1)M(i)M(i+1)Y(i)Y(i+1)X(i)X(i+1)

()M(i)

()M(i+1)

()Y(i)

()Y(i+1)M(i-1)X(i)M(i+1）M(i)M(i)M(i+1)M(i)M(i+1)X(i+1)X(i+2)051012順序控制部分輸出部分a）b）⑴步的處理三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)當(dāng)M(i)和X(i+1)均為“ON”時(shí)，步M(i+1)變?yōu)榛顒?dòng)步，這時(shí)步M(i）應(yīng)變?yōu)椴换顒?dòng)步，因此，可以將M(i+1)=l作為使輔助繼電器M(i)變?yōu)镺FF的條件，即將后續(xù)步M(i+1)的常閉觸點(diǎn)與M(i)的線圈串聯(lián)，作為“起-保-?！彪娐返耐Ｖ闺娐?。圖8所示的梯形圖可以用邏輯代數(shù)式表示為M(i)=(M(i-1)·x(i)+M(i))·M(i+1)圖8使用“起-保-?！彪娐返木幊谭椒╝)順序功能圖b)梯形圖M(i-1)M(i)M(i+1)Y(i)Y(i+1)X(i)X(i+1)

()M(i)

()M(i+1)

()Y(i)

()Y(i+1)M(i-1)X(i)M(i+1）M(i)M(i)M(i+1)M(i)M(i+1)X(i+1)X(i+2)051012順序控制部分輸出部分a）b）⑴步的處理三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)在采用“起-保-停”電路編程方法進(jìn)行編程時(shí)，相應(yīng)步成為活動(dòng)步和成為非活動(dòng)步的條件在一個(gè)梯級(jí)中實(shí)現(xiàn)。該步相應(yīng)的命令或動(dòng)作則安排在該梯級(jí)之后，或集中安排在輸出段(見圖8)。圖8使用“起-保-?！彪娐返木幊谭椒╝)順序功能圖b)梯形圖M(i-1)M(i)M(i+1)Y(i)Y(i+1)X(i)X(i+1)

()M(i)

()M(i+1)

()Y(i)

()Y(i+1)M(i-1)X(i)M(i+1）M(i)M(i)M(i+1)M(i)M(i+1)X(i+1)X(i+2)051012順序控制部分輸出部分a）b）（2）輸出電路步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化劃分的，它們之間的關(guān)系極為簡(jiǎn)單，可以分為以下兩種情況來處理。1)如果某一輸出量?jī)H在某一步中為ON時(shí)，一種方法就是將它們的線圈分別與對(duì)應(yīng)的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián);另一種方法就是將它們的線圈分別與對(duì)應(yīng)步的輔助繼電器的線圈并聯(lián)。全部用輔助繼電器來代表步具有概念清楚、編程規(guī)范、梯形圖易于閱讀和查錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。2）在某一輸出繼電器在幾步中都為ON時(shí)，應(yīng)將代表各有關(guān)步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后，驅(qū)動(dòng)該輸出繼電器的線圈。三、項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)目錄教學(xué)目的項(xiàng)目控制要求與分析項(xiàng)目預(yù)備知識(shí)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)研討與訓(xùn)練1I/O(輸入/輸出)分配表由上述控制要求可確定PLC需要4個(gè)輸入點(diǎn)和2個(gè)輸出點(diǎn)，其I/O分配表見表1。四、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)表1I/O分配表輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器作用X000限位開關(guān)SQ0Y000接觸器KM1小車左行X001限位開關(guān)SQ1Y001接觸器KM2小車右行X002限位開關(guān)SQ2X003起動(dòng)按鈕SB02編程分析圖1可知，送料小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)工作周期分為一個(gè)初始步和4個(gè)工作步，分別用MO~M4來代表這5步。起動(dòng)按鈕X003、限位開關(guān)X000~x002的常開觸點(diǎn)是各步之間的轉(zhuǎn)換條件;M8002是脈沖信號(hào)，在PLC由STOP轉(zhuǎn)為“RUN”或在“RUN”狀態(tài)上時(shí)，該脈沖在一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON狀態(tài)，用該脈沖去激活初始狀態(tài)的輔助繼電器M0，由此畫出送料小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)的順序功能圖如圖9所示。四、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)圖9送料小車工作過程順序功能圖2編程根據(jù)上述的“起-保-?！彪娐肪幊谭椒ê晚樞蚬δ軋D，可畫出小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)的控制梯形圖，如圖10所示。在梯形圖中，步M1的前級(jí)步為M0，該步前面的轉(zhuǎn)換條件為X003，所以M1的起動(dòng)電路由M0和X003的常開觸點(diǎn)串聯(lián)而成，起動(dòng)電路還并聯(lián)了M1的自保持觸點(diǎn)。步M1的后續(xù)步是M2，所以應(yīng)將M2的常閉觸點(diǎn)與M1的線圈串聯(lián),作為控制M1的停止電路,當(dāng)M2為ON時(shí)，其常閉觸點(diǎn)斷開，使Ml的線圈失電。四、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)圖10送料小車工作過程的控制梯形圖（M0）X001M00M1M8002ENDM4M0X001M1M2（M1）M1M3

Y000（Y000）M1X001M2M3（M2）M2X002M3M4（M3）M3X000M4M0（M4）M2M4

Y000（Y001）6111621263034（M0）X002M00M1M8002ENDM4M0X003M1M2（M1）M1M3

Y000（Y000）M1X001M2M3（M2）M2X002M3M4（M3）