课题三--步进顺控指令应用ppt课件

.,任务1动力头进给PLC控制,任务2机械手PLC控制,任务3多种液体混合装置PLC控制,.,任务4自动门PLC控制,任务5人行横道交通灯PLC控制,.,任务1动力头进给PLC控制,知识目标,1掌握功能图的绘制步骤。2掌握步进逻辑公式的含义，并学会利用步进逻辑公式法进行步进顺序控制的设计。,能力目标,1会根据控制要求，画出顺序控制程序分步图。2能正确编写动力头进给控制系统的程序。3能完成动力头进给控制系统的线路安装、运行与调试。,.,工作任务,某组合机床动力头的进给运动示意如下图所示，其工作过程是：动力头的初始位置在左边，限位开关SQ3受压，动力头的运动由3个电磁阀控制。按下启动按钮后，动力头向右快速进给（简称快进），碰到限位开关SQl后变为工作进给（简称工进），碰到SQ2后快速退回（简称快退），返回初始位置后自动停止。,.,动力头工作示意图,返回13页,.,任务分析,通过分析某组合机床进给动力头的控制要求可知，该系统是按照工作先后次序，遵循一定规律的典型顺序控制系统。进给动力头的一个工作周期可以分为快进、工进和快退3个步，另外还应设置等待启动的初始步，共有4个步，其控制功能如下图所示。,.,动力头控制功能图,.,相关知识,一、步进顺序控制设计法,步进顺序控制设计法又称为功能图法，其特点是规律性强，虽然编制的程序较长，但程序结构清晰，可读性好，是按照流程图的记述方法表现控制过程的执行顺序及处理内容。步进顺序控制设计法是在功能图的基础上完成程序的设计，得到梯形图。因此，绘制功能图是用顺序控制设计法的第1步。,.,1功能图的组成元素功能图是由步、有向线段、转移条件和动作说明4部分组成。2功能图的构成规则（1）1个功能图至少要有1个初始步。（2）步与步之间不能直接相连，必须用转移分开。（3）转移与转移之间必须用步分开。（4）用有向线段表示转移方向，从上向下转移时可省去箭头。3功能图的基本结构功能图从结构上可分为单一顺序结构、选择顺序结构、并发顺序结构和循环结构4种。,二、功能图的绘制步骤,.,步进逻辑公式设计法，就是通过步进逻辑公式，列出每个程序步的逻辑代数式后，再利用“启-保-停”电路，通过PLC的基本指令，画出每个程序步的梯形图的方法。,三、步进逻辑公式设计法,.,任务实施,一、编制PLC的I/O分配表,通过对本工作任务控制要求分析，可确定PLC需要4个输入点，3个输出点，其I/O地址分配见下表。,.,I/O地址分配表,.,二、绘制PLC硬件接线图,根据前图所示工作示意图及上表所示地址分配，绘制PLC硬件接线图，如下图所示，以保证硬件接线操作正确。,.,PLC系统接线图,.,三、编写PLC控制程序,本任务控制梯形图如下图所示。,动力头控制梯形图,.,四、系统安装、调试与运行,接通系统电源开关，将PLC运行方式拨至“RUN”位置，然后通过计算机上的软件“监控”监视程序运行情况，再按下表进行操作，观察并记录系统运行情况。,.,系统调试运行情况记录表,.,知识拓展,PLC为工业控制装置，一般不需要采取特别的措施，可直接用于工业环境。但必须严格按技术指标应用，才能保证长期安全运行，同时还应考虑与PLC连接的外部线路的可靠性。1工作环境和安装注意2系统供电与接地3输入、输出回路的接线及注意事项4用户程序存储,.,技能拓展,专业行车，电镀生产过程示意图如下图所示，电镀生产线采用行车架装有可升降的吊钩；行车和吊钩分别由电动机M1、M2拖动；行车进退和吊钩升降由限位开关控制，SQ6为下限位开关、SQ5为上限位开关、SQ4为左限位开关、SQ3清水槽限位开关、SQ2回收液槽限位开关、SQ1渡槽限位开关；生产线定为三槽位即清水槽、回收液槽和渡槽。工序分为：工件放入渡槽电镀5min后提起停放30s放入回收液槽32min提起后停放16s放入清水槽清洗32s提起后停16s行车返回原点。如下图的方向线所示。,.,电镀生产过程示意图,.,任务2机械手PLC控制,知识目标,1熟悉机械手控制系统各组成部件的工作原理。2掌握以转移为中心顺序控制程序的编程方法。,能力目标,1会根据控制要求，用以转移为中心的编程方法编制机械手的PLC控制程序。2能完成机械手PLC控制系统的线路安装、运行与调试。,.,工作任务,如下图所示是一台将工件从左工作台搬运到右工作台的机械手，机械手在原点位置时，上限位SQ2、左限位SQ4闭合，同时不夹紧工件，原点指示灯HL点亮，按下启动按钮SB1后，原点指示灯HL灭，机械手下降电磁阀YV1得电，机械手开始下降。机械手下降到位后，压下限位开关SQ1，夹紧电磁阀YV2得电，机械手夹紧工件。完全夹紧后，上升电磁阀YV3得电，机械手上升。上升到上限位SQ2后，机械手右移电磁阀YV4得电，机械手右移。,.,右移到右限位SQ3后，机械手下降电磁阀YV1得电，机械手下降。下降到下限位SQ1后，机械手夹紧电磁阀YV2复位，机械手将工件松开。完全松开后，上升电磁阀YV3得电，机械手上升。上升到位后，压动上限位开关SQ2，机械手左移电磁阀YV5得电，机械手左移。左移到位后，压下左限位开关SQ4，机械手回到原点，至此一个周期的动作结束。再按一次启动按钮就开始下一个周期运行。,.,机械手控制示意图,返回33页,.,任务分析,编写PLC控制程序时应先根据机械手工艺流程设计出工作流程图，再根据流程图编程，编程时要注意机械手工作前应先进行复位，且每次进行物料搬运时均需回到原位方能执行。分析机械手控制要求可知该机械手工作流程属于顺序控制，在本任务编程中机械手控制程序采用置位、复位基本指令实现。,相关知识,一、以转移为中心的编程方法,在顺序功能图中，如果某一转移所有的前级步都是活动步并且相应的转移条件满足，则转移可实现。即所有由有向连线与相应转移符号相连的后续步都变为活动步，而所有由有向连线与相应转移符号相连的前级步都变为不活动步。在以转移为中心的编程方法中，用该转移所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转移对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对应的辅助继电器置位（使用SET指令）和使所有前级步对应的辅助继电器复位（使用RSET指令）的条件。,.,在任何情况下，代表步的辅助继电器的控制电路都可以用这一原则来设计，每一个转移对应一个这样的控制置位和复位的电路块，有多少个转移就有多少个这样的电路块。这种设计方法特别有规律，在设计复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，又不容易出错。使用这种编程方法时，不能将输出继电器的线圈与SET和RSET指令并联，这是因为前级步和转移条件对应的串联电路接通的时间是相当短的（只有一个扫描周期），转移条件满足后前级步马上被复位，在下一个扫描周期控制置位、复位的串联电路被断开，而输出继电器的线圈至少应该在某一步对应的全部时间内被接通，所以应根据顺序功能图，用代表步的辅助继电器的常开触点或它们的并联电路来驱动输出继电器线圈。,.,1气缸气缸的正确运动使物料分到相应的位置，只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出（缩回）运动，气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。2单向电控阀单向电控阀用来控制气缸单个方向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。3双向电控阀双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动。,二、气动控制系统,.,磁性开关是一种非接触式位置检测开关，这种非接触位置检测不会磨损和损伤检测对象物，响应速度高。当有磁性物质接近磁性开关传感器时，传感器动作，并输出开关信号。在实际应用中，可在被测物体（如在气缸的活塞或活塞杆）上安装磁性物质，在气缸缸筒外面的两端各安装一个磁感式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。磁性开关的内部电路如下图所示。,三、磁性开关,.,磁性开关的内部电路,.,任务实施,一、编制PLC的I/O分配表,通过对本工作任务控制要求分析，可确定PLC需要6个输入点，6个输出点，其I/O地址分配见下表。,.,I/O地址分配表,.,二、绘制PLC硬件接线图,根据前图所示工作示意图及上表所示地址分配，绘制PLC硬件接线图，如下图所示，以保证硬件接线操作正确。,.,机械手控制系统接线图,.,三、编写PLC控制程序,机械手控制系统提升气缸控制程序如右图所示。,机械手控制系统提升气缸控制程序,.,机械手控制系统夹紧气缸控制程序如下图所示。,机械手控制系统夹紧气缸控制程序,.,机械手控制系统臂气缸及原点复位控制程序如下图所示。,机械手控制系统臂气缸及原点复位控制程序,.,四、系统安装、调试与运行,接通系统电源开关，将PLC运行方式拨至“RUN”位置，然后通过计算机上的软件“监控”监视程序运行情况，再按下表进行操作，观察并记录系统运行情况。,.,系统调试运行情况记录表,.,知识拓展,转移JMP转移结束JME指令1梯形图符号JMP、JME指令的梯形图符号如下图所示。转移编号N：十六进制时的取值范围为0FF；十进制时的取值范围为0255。N的数据区域：CIO、WR、HR、AR、TC、DM、*DM、常数。,JMP、JME的梯形图符号,.,2功能说明JMP指令的输入条件为ON时，执行下一条指令以后的内容。输入条件为OFF时，则转移至N所指定的转移编号的JME指令，不执行JMP-JME间的指令，但输出将保持状态。在块程序区域内将不受输入条件限制而直接转移。,.,技能拓展,某液压动力滑台的工作循环、油路系统和电磁阀通断表如下图所示。SQ1为原位行程开关，SQ2为工进行程开关，在整个工进过程中SQ2一直受压，故采用长挡铁，SQ3为加工终点行程开关。本题假设液压泵电动机已启动（启动电动机不属本题设计范围，电磁阀用中间继电器控制）。控制要求：工作方式设置为自动循环、单步、单周。有必要的电气保护和联锁。自动循环时应按上述顺序动作。按启动按钮SB1后，滑台即进入循环，直至压SQ3后滑台自动退回原位；也可按快退按钮SB2，使滑台在其他任何位置上立即退回原位。,.,液压动力滑台系统,.,任务3多种液体混合装置PLC控制,知识目标,1掌握状态继电器的使用。2掌握步进顺控指令的功能及应用。3掌握单序列结构状态转移图的画法。,能力目标,1能根据控制要求正确画出状态转移图。2能正确编制液体混合控制系统的程序。3能完成液体混合控制系统的线路安装、运行与调试。,.,工作任务,如下图所示即为液体混合装置示意图。1初始状态容器初始状态是空的，各个阀门皆关闭，YV1、YV2、YV3、YV4均为OFF，传感器SL1、SL2、SL3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。2启动操作按下启动按钮，液体混合装置开始按如下顺序工作：（1）YV1=YV2=ON，液体A和B同时注入容器，当液面达到SL2时，SL2=ON，使YV1=YV2=OFF，YV3=ON，即关闭YV1和YV2阀门，打开液体C的阀门YV3。,.,（2）当液面达到SL1时，YV3=OFF，M=ON，即关闭掉阀门YV3，电动机M启动开始搅拌。（3）搅匀后（10s，M=OFF，停止搅动，H=ON，加热器开始加热。（4）当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀YV4=ON，开始放出混合液体。（5）当液面下降到SL3时，SL3从ON到OFF，再经过5s，容器放空，使YV4=OFF，开始下一周期。3停止操作按下停止按钮，在当前的混合操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。,.,液体混合装置示意图,返回55页,.,任务分析,通过对上述控制要求分析可知，本任务控制是典型的步进顺序控制。在任务1中曾介绍了用步进逻辑公式进行步进顺序控制程序的设计，该方法的特点是通过对控制要求的分析，列出各程序步的逻辑代数方程式，然后采用“启-保-停”电路，通过基本指令进行梯形图的编程设计。该方法适用于各种型号的PLC，但对于复杂的步进顺序控制系统而言，采用步进逻辑公式法进行设计将较为困难。为了提高设计的有效性和缩短设计的时间周期，一般都使用专门的步进控制指令进行设计。本任务的目的就是通过学习，掌握利用步进顺序控制指令设计梯形图控制程序，完成液体混合控制系统的编程设计。,.,相关知识,一、工序步进顺控指令,SNXT（步启动）指令和STEP（步定义）指令的作用见下表。,.,SNXT（步启动）指令和STEP（步）指令的作用,.,二、步进顺控指令SNXT/STEP应用示例,用SNXT/STEP指令实现右图所示的顺序控制功能图，其梯形图如下图所示。,顺序控制功能图,.,用SNXT/STEP指令的梯形图,.,任务实施,一、编制PLC的I/O分配表,通过对本工作任务控制要求分析，可确定PLC需要6个输入点，6个输出点，其I/O地址分配见下表。,.,I/O地址分配表,.,二、绘制PLC硬件接线图,根据前图所示工作示意图及上表所示地址分配，绘制PLC硬件接线图，如下图所示。,.,PLC硬件接线图,.,三、编写PLC控制程序,PLC控制液体加入控制梯形图如右图所示。,液体加入控制系统的梯形图,.,PLC控制液体搅拌、加热控制梯形图如右图所示。,液体搅拌、加热控制系统的梯形图,.,PLC控制液体卸除控制梯形图如右图所示。,液体卸除控制系统的梯形图,.,四、系统安装、调试与运行,接通系统电源开关，将PLC运行方式拨至“RUN”位置，然后通过计算机上的软件“监控”监视程序运行情况，再按下表进行操作，观察并记录系统运行情况。,.,系统调试运行情况记录表,.,知识拓展,PLC的维护主要包括以下方面：1对大中型PLC系统，应制订维护保养制度，做好运行、维护、保养记录。2定期对系统进行检查保养，时间间隔为半年，最长不超过一年，特殊场合应缩短时间间隔。3检查设备安装、接线有无松动现象及焊点、接点有无松动或脱落。4除尘去污，清除杂质。5检查供电电压是否在允许范围之内。,PLC的维护,.,6重要器件或模块应有备件。7校验输入元件、信号是否正常，有无出现偏差异常现象。8机内后备电池的定期更换。锂电池使用寿命通常为35年，当电池电压降低到一定值时，电池电压指示BATTV亮。9加强PLC维护和使用人员的思想教育和业务素质的提高。,.,技能拓展,某化学反应过程如图3-3-12所示，该化学反应过程有4个容器，每个容器均有2个液位传感器(高液位传感器和低液位传感器)，它们在液面淹没时接通。泵P1、P2、P3、P4、P5、P6用于反应液的抽取。1号容器盛装碱液；2号容器盛装聚合物，它带有加热器和温度传感器；3号容器为反应池，它带有搅拌器M；4号容器为产品池。化学反应过程的具体控制要求如下：,.,（1）按下启动按钮SB，泵P1、P2启动，分别从碱和聚合物库中抽取反应液注入1号和2号容器。注满后，1号和2号容器高液位传感器SL2、SL4接通，泵P1、P2关闭。（2）2号容器容器开始加热，到60时，温度传感器发出信号，关断加热器。（3）泵P3、P4启动，分别将1号、2号容器中的溶液送到3号容器中，同时搅拌器启动，搅拌时间为的60s。一旦3号容器满(传感器SL6接通)或1号、2号容器空(即传感器SL1和SL3由通变断)，则泵P3、P4停。搅拌时间到，搅拌器M关闭。（4）泵P5启动，将混合液抽入产品池，直到4号容器容器满(传感器SL8接通)或3号容器空(传感器SL5由接通变为断开)时，泵P5停。（5）P6启动，将成品从4号容器中抽走，直到4号空(传感器SL7由接通变为断开)时，泵P6停止。整个过程结束，新的循环可以开始。,.,化学反应过程示意图,.,任务4自动门PLC控制,知识目标,1掌握选择序列结构状态转移图的画法。2掌握通过状态转移图进行步进顺序控制的设计方法。,能力目标,1能根据控制要求，正确画出状态转移图，并能转换为梯形图程序。2能正确编写自动门控制系统的控制程序。3能完成自动门控制系统的线路安装、运行与调试。,.,工作任务,本任务的主要内容是以下图所示玻璃自动平移门为例，人靠近自动门时，感应器SB1为ON，Q:100.00驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关SQ1时，变为低速开门。碰到开门极限开关SQ2时电动机停转，开始延时。若在0.5s内感应器检测到无人，Q:100.02启动电动机高速关门。碰到关门减速开关SQ3时，改为低速关门，碰到关门极限开关SQ4时电动机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，延时0.5s后自动转移为高速开门。,.,自动门系统结构示意图,返回78页,.,任务分析,通过分析任务控制要求可知，自动门控制系统在关门期间无人要求进出的时序图如下图a所示，自动门控制系统在关门期间又有人要求进出的时序图如下图b所示。从时序图上可以看到：自动门在关门时会有两种选择，关门期间无人要求进出时继续完成关门动作，而如果关门期间又有人要求进出的话，则暂停关门动作，开门让人进出后再关门。,.,a)关门期间无人进出的时序图,b)关门期间有人进出的时序图自动门控制系统时序图,.,相关知识,一、选择分支的编程方法,1选择序列的分支的编程方法如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转移到不同的步去，应将这N个后续步对应的辅助继电器的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。,.,2选择序列的合并的编程方法对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转移（即有N条分支在该步之前合并后进入该步），则代表该步的辅助继电器的启动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的辅助继电器的常开触点与相应转移条件对应的触点或电路串联而成。,.,从上述的选择序列分支和选择序列合并的编程方法可得出选择性序列结构状态流程图的特点，其特点如下：1选择性分支流程的各分支状态的转移由各自条件选择执行，不能进行两个或两个以上的分支状态同时转移。2选择性分支流程在分支时是先分支后条件。3选择性分支流程在汇合时是先条件后汇合。,二、选择序列结构状态流程图的特点,.,三、选择序列控制功能图,选择分支顺序控制功能图,用SNXT/STEP实现的选择分支功能图如下图所示。,.,任务实施,一、编制PLC的I/O分配表,通过对本工作任务控制要求分析，可确定PLC需要6个输入点，4个输出点，其I/O地址分配见下表。,.,I/O地址分配表,.,二、绘制PLC硬件接线图,根据前图所示工作示意图及上表所示地址分配，绘制PLC硬件接线图，如下图所示。,PLC系统接线图,.,三、编写PLC控制程序,自动门控制系统开门控制程序如右图所示。,自动门控制系统开门控制程序,.,自动门控制系统关门（无人）控制程序如右图所示。,自动门控制系统关门（无人）控制程序,.,自动门控制系统检测装置/关门（有人）延时控制程序如右图所示。,自动门控制系统检测装置/关门（有人）延时控制程序,.,四、系统安装、调试与运行,接通系统电源开关，将PLC运行方式拨至“RUN”位置，然后通过计算机上的软件“监控”监视程序运行情况，再按下表进行操作，观察并记录系统运行情况。,.,系统调试运行情况记录表,.,知识拓展,1分组输入。一般系统中设有“自动”和“手动”两种方式，两种方式不会同时执行。将两种方式的输入分组，由PLC内部识别手动和自动，从而减少实际输入点。2采用硬件编码、PLC内部软件译码的方法。3采用矩阵输入方式。4输入点合并。将功能相同的常闭输入串联或常开输入并联，就只占用一个输入点。一些保护、报警信号可采用这种方式。,一、减少输入点数的方法,.,1两个通断状态完全相同的负载可并联共用一个输出点。2将输出信号先用软件编码，PLC输出后，再用硬件进行译码驱动负载。,二、减少输出点的方法,.,技能拓展,波轮式全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安装的。外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水(甩干)用。内桶的四周有许多小孔，使内、外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电动机拖动，通过电磁离合器控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶(内桶)。,.,电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转进行甩干(此时波轮不转)。水位高低分别由高水位开关和低水位开关进行检测。启动时，首先进水，到达要求水位时停止进水，开始洗涤。正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。洗涤结束后开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水(同时排水)，脱水时间为10s。这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。经过3次上述大循环后(第2、3次为漂洗)，进行洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。,.,任务5人行横道交通灯PLC控制,知识目标,1掌握并行序列结构状态功能图的画法。2掌握并行序列分支顺序控制程序的编写方法。,能力目标,1能正确编写人行横道交通灯控制系统的程序。2能正确完成人行横道交通灯控制系统的线路安装、运行与调试。,.,工作任务,如下图所示为人行横道红、绿灯交通管理器。正常情况下，汽车通行，即HL3绿灯亮、HL4红灯亮；当行人需要通过马路时，则按下按钮SB1（或SB2），30s后主干道交通灯的变化为绿灯到黄灯到红灯（其中黄灯亮10s）的时序，当主干道红灯亮时，5s后人行道从红灯转成绿灯亮，15s后人行道绿灯开始闪烁，闪烁5次后转入人行道红灯亮，5s后主干道绿灯亮。,.,人行横道交通灯示意图,返回96