维修电工-先进控制技术

七、程序设计实例——PLC在机械手臂控制中的应用第九章PLC程序设计方法一、经验设计法二、根据继电控制电路图设计——翻译法三、顺控设计法——状态转移图法四、逻辑设计法五、复杂程序设计方法六、程序调试PLC的程序设计指PLC控制系统中用户程序的设计。设计内容控制流程图梯形图状态转移图指令表设计方法经验设计法顺控设计法——状态转移图法逻辑设计法根据继电器控制系统电路图设计法——翻译法一、PLC程序的经验设计法基本思路：在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，通过多次反复地调试和修改梯形图，增加中间编程元件和触点，以得到一个较为满意的程序。基本特点：没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系。适用场合：可用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。基本步骤：分析控制要求、选择控制原则；设计主令和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。

经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，设计的结果往往不很规范，因人而异。特点：考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯形图的可读性差、系统维护困难。

用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对旧设备、旧控制系统的技术改造。设计举例正反转

时间控制

二、根据继电控制系统电路图设计法——翻译法SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMX0X1X2Y1Y2COMSBSB1SB2KM1KM2~X1X0X0X2Y2Y1Y2Y2Y1Y1

正反转SB1SB2~COMX1X2Y1Y2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2X1X0KTY1Y2Y1T0K30

定时器三、PLC程序的顺控设计法顺序控制系统：如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行，也称为步进控制系统。顺序控制设计法——状态转移图法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。

PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图——状态转移图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。功能表图——状态转移图是专门针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。设计步骤步的划分转换条件的确定状态转移图的绘制梯形图的编制

以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。设计举例“与”逻辑关系

“或”逻辑关系

“与、或、非”逻辑关系四、逻辑设计法L(Y1)＝X0·X1·X2·M1L(Y2)＝X0+X1+M2+Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)＝(X0+X1)·X2·Y2+M10X0Y3X1Y2M10X2“与”“或”“与、或、非”五、复杂程序的设计方法实际的PLC应用系统往往比较复杂，复杂系统不仅需要的PLC输入／输出点数多，而且为了满足生产的需要，很多工业设备都需要设置多种不同的工作方式，常见的有手动和自动（连续、单周期、单步）等工作方式。设计思路与步骤确定程序的总体结构：分别设计局部程序程序的综合与调试将系统的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手动程序、自动程序等部份。手动程序和自动程序是不同时执行的，所以用跳转指令将它们分开，用工作方式的选择信号作为跳转的条件典型的程序结构1：如右图所示X10是自动/手动切换开关，CJ为条件跳转指令，X10为ON时满足跳转条件，将跳过自动程序，跳至P0处开始执行手动程序，X10为OFF时，将执行自动程序，跳过手动程序确定程序的总体结构公共程序：公共程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，以及都需要完成的任务。此种结构是使用子程序调用实现自动程序和手动程序的切换。典型的程序结构2：如右图所示PLC一运行，M8000即有效，保证了公共程序的无条件执行。X10有效时，调用手动程序。X10无效时，调用自动程序。分别设计局部程序：公共程序和手动程序相对较为简单，一般采用经验设计法进行设计；自动程序相对比较复杂，对于顺序控制系统一般采用顺序控制设计法。程序的综合与调试：进一步理顺各部分程序之间的相互关系，并进行程序的调试六、程序的调试概述PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试调试之前首先对PLC外部接线作仔细检查无误。也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能为止。模拟调试将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。在调试时应充分考虑各种可能的情况，各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的应该选择合适设定值。现场调试将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了

传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。如：MPS模块化自动生产加工系统

智能群控电梯控制系统七、PLC程序设计实例

——PLC在工业机械手臂中的应用【应用范例1】机械手臂控制①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动作）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。控制说明：③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件，经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。控制说明：⑥LS0→D点有无工件侦测用限制开关

LS5→E点有无工件侦测用限制开关

LS1→A缸前行限制开关（左极限）LS2→A缸退回限制开关（右极限）

LS3→B缸下降限制开关（下极限）LS4→B缸上升限制开关（上极限）功能分析：①原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2ON）、B缸上升至上极限位置（LS4ON）及C缸松开为机械手臂的原点。执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。②工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。③传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，应驱动传送带转动。④上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完成组合。元件分配：D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0A缸左限位传感器LS1，使用输入继电器X1A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5A缸驱动，使用输出继电器Y0B缸驱动，使用输出继电器Y1C缸驱动，使用输出继电器Y2传送带驱动，使用输出继电器Y3绘绘制状态流程图b.工件搬运流程B缸下移（Y1ON）C缸夹取工件并延时（Y2ON）B缸上升（Y1OFF）A缸前进（Y0ON）工件尚未完全搬运B缸下移（Y