plc应用技术与技能训练(欧姆龙cp1e型)项目四　机电一体化设备的plc控制系统设计、安装与调试

项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 工作任务 1 机械手的 PLC控制 工作任务 2 自动售货机的 PLC控制 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 工作任务 1 机械手的 PLC控制在机电一体化控制系统中很多工作要用到机械手，机械手动作一般采用气动方式进行，动作的顺序用 PLC控制，机械手工作示意图如图 4-1所示。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-1 机械手工作示意图 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 1. 控制要求(1) 工作方式可设置为自动 /手动、连续 /单周期、回原点； (2) 要有必要的电气联锁和保护功能； (3) 自动循环时应按上述顺序动作。2. 工作内容(1) 初始状态。机械手在原点位置时，压左限位为 ON，压上限位为 ON，机械手松开。(2) 启动运行。按下启动按钮，机械手按照下降 夹紧 (延时 1.5 s) 上升 右移 下降 松开 (延时 1.5 s) 上升 左移的顺序依次从左到右转送工件。下降 /上升、左移 /右移、夹紧 /松开使用电磁阀控制。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 (3) 停止操作。按下停止按钮，机械手完成当前工作过程，停在原点位置。根据控制要求，按照工作方式可将控制程序分为三部分：第一部分为自动程序，包括连续和单周期两种控制方式；第二部分为手动程序；第三部分为自动回原点程序。机械手控制系统设有手动、单周期、连续和回原点四种工作方式，机械手在最上面和最左边松开时，系统处于原点状态 (或称初始状态 )。1 I/O分配I/O分配情况如表 4-1所示。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 表 4-1 I/O分配表项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 2 PLC硬件接线PLC硬件接线图如图 4-2所示。图 4-2 PLC硬件接线图项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 3. 设计梯形图程序在进行程序设计之前，要根据控制要求先画出机械手的动作流程图，如图 4-3所示。在流程图中，能清楚地看到机械手每一步的动作内容及每步间的转换关系。再根据流程图设计出程序的总体方案，如图 4-4所示。可以看出，图中把整个程序分为手动和自动两部分。手动控制机械手的升 /降、左 /右行、工件的夹紧 /放松操作，是通过开关、启动和停止按钮的配合来完成的。根据要求设计的手动控制梯形图程序如图 4-5所示。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-3 机械手运行流程图项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-4 程序总体方案项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-5 手动控制程序 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 机械手的自动控制需要工作在连续运行方式。连续运行方式的启动必须从原位开始，如果机械手未停在原位，则要用手动操作让机械手返回原位，当机械手返回原位时，原位指示灯亮。根据控制要求设计的自动控制梯形图程序如图 4-6所示。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-6 自动控制程序 (1) 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-6 自动控制程序 (2) 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 4. 系统运行调试(1) 根据 PLC的 I/O硬件接线图完成接线安装，并检查确认接线正确； (2) 输入并下载运行程序，监控程序运行状态，分析程序运行结果； (3) 针对程序运行情况，进行系统调试，直到符合系统的控制要求为止。 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 一、跳转指令 (JMP/JME)1. 跳转指令格式跳转指令的格式如下： JMP NJME NJMP和 JME指令的梯形图符号如图 4-7所示。JMP表示开始跳转的地方， JME表示跳转指令的目的地。其中，操作数 N表示跳转编号，编号范围为 00 49。图 4-7 JMP和 JME指令的梯形图符号 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 2. 跳转指令的功能当 JMP(004)的执行条件为 OFF时，程序执行直接跳转至与 JMP(004)指令相同编号的第一个 JME(005)指令，跳过 JMP和 JME之间的程序段，转去执行 JME后面的程序；当 JMP (004)的执行条件为 ON时， JMP和 JME之间的程序段将被执行，程序如同没有跳转指令一样执行，如图 4-8所示。JMP(004)和 JME(005)通常成对使用。图 4-8 JMP和 JME指令的功能项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 3. 说明(1) JMP和 JME指令用于控制程序流向。(2) 多个 JMP可以共用一个 JME。(3) JMP和 JME跳转指令可以嵌套使用，但必须是不同跳转号的嵌套。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 二、子程序控制指令 在编程时，有的程序段可能要多次重复使用，这样的程序段可以作为一个子程序，在满足一定条件时，中断主程序而转去执行子程序，子程序执行完毕，再返回断点处继续执行主程序。另外，有的程序段不仅要多次使用，而且要求程序段的结构不变，只是改变输入和输出的操作数。这样的程序可以作为子程序，在满足执行条件时，中断主程序的执行而转去执行子程序，并且每次调用时赋予该子程序不同的输入和输出操作数，子程序执行完毕再返回断点处继续执行主程序。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 调用子程序和跳转指令都能改变程序的流向，利用这类指令可以实现某些特殊的控制，并具有简化编程、减少程序扫描时间的作用。 OMRON CP1E系列 PLC中子程序控制指令有子程序调用指令 SBS(91)、子程序定义指令 SBN(92)、 子程序返回指令 RET(93)。程序中需要多次执行的程序段可以编成一个子程序，主程序可以重复调用子程序。在主程序调用子程序时， CPU中断主程序的执行转去执行子程序中的指令，子程序执行完毕后，从调用子程序指令的下一条指令开始执行。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 1. 子程序调用指令 (SBS)(1) 指令格式： SBS NSBS指令的梯形图符号如图 4-9所示。其中，操作数 N表示子程序的编号，编号范围为 00 49。图 4-9 SBS指令的梯形图符号 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 (2) 功能： SBS指令可在主程序中调用子程序。当执行条件为 ON时， SBS调用编号为 N的子程序。在非微分形式下，若执行条件一直为 ON，则每次扫描都要调用一次子程序N。如果要求执行条件由 OFF变为 ON时，只调用一次子程序N，则可以使用微分形式 SBS N指令。SBS指令的功能如图 4-10所示。在主程序中将 SBS放在要求执行子程序的地方。执行该指令时，便会调用编号为 N的子程序，即 SBN和 RET指令之间的程序，执行完毕后返回到 SBS指令的下一条指令，继续执行主程序。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-10 SBS指令的功能 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 主程序可以无限次调用子程序。子程序可以嵌套调用，但不能超过 16级。(3) 说明：有下列情况之一时出错标志位 25503为 ON，此时该指令不执行。 被调用的子程序不存在。 子程序自调用。 嵌套调用超过 16级。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 2. 子程序定义和子程序返回指令 (SBN/RET)(1) 指令格式： SBN NRETSBN和 RET指令的梯形图符号如图 4-11所示。其中，操作数 N表示子程序的编号，编号范围为 00 49， RET指令无操作数。图 4-11 SBN和 RET指令的梯形图符号 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 (2) 功能： SBN表示指定子程序号的子程序的开始，RET表示子程序结束，这两个指令是子程序定义指令和子程序返回指令。 SBN和 RET指令一起使用， SBN用于每段子程序的开始，定义子程序的编号为 N。 RET用于每段子程序的结尾，表示子程序的结束。两条指令都不需要执行条件，直接与母线连接。SBN和 RET指令的功能如图 4-12所示。所有的子程序都必须放在主程序之后、 END之前。 END必须放置于最后一个子程序的后面，即最后一个 RET之后。如果错误地将 SBN放在主程序中，它将屏蔽此点，即当遇到 SBN指令时，程序将返回到起始点。 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-12 SBN和 RET指令的功能 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 SBS是子程序调用指令， SBN和 RET是子程序开始指令和子程序返回指令。所编写的子程序应该在指令 SBN和 RET之间。主程序中，在需要调用子程序的地方安排 SBS指令。若使用非微分指令 SBS，则在执行条件满足时，每个扫描周期都调用一次子程序；若使用微分形式，则只在执行条件由OFF变 ON时调用一次子程序。特别要注意，在编写程序时，所有子程序必须放在主程序之后 END之前，否则，当 CPU扫描程序时，只要见到 SBN指令就会认为主程序结束。子程序调用过程如图 4-13所示。项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 图 4-13 子程序调用过程 项目四 机电一体化设备的 PLC控制系统设计、安装与调试 例 4-1 子程序调用举例如图 4-14所示，试分析程序功能。功能分析： PLC上电后经过 4 s， CNT000 ON一个扫描周期，使 100.00 ON(ON 2 s)并第一次调用编号为 002的子程序。子程序 002的功能：首先将 W10的内容加 #2，然后将W10的内容与 #10进行比较，若等于 #10，则向 W10传送 #4。每当计数器 CNT000 ON时，其设定值就加 #2。所以，100.00 ON的时间总是 2 s，而 OFF的时间依次增加 2 s，当第4次调用子程序时， CNT000 的设定值又变为 #4，且重复前面程序的执行过程。