电气控制与PLC技术应用 课件 项目4 气动包装机械臂逻辑控制系统设计

项目4气动包装机械臂逻辑控制系统设计电气与PLC应用控制技术任务1：4线路装箱请求器控制系统设计4.1.1任务要求装箱请求器由可编程控制器控制。装箱请求器同时控制4条物料传送带，每条传送带在装箱位置都有1个传感器和1个指示灯，当物料达到装箱位置时，传感器向可编程控制器发出信号，对应传送带上的指示灯亮起，同时控制器上的蜂鸣器响1秒钟，提示装箱工人对相应传送带上的物品进行装箱。由于工人在同一时间内只能将1条传送带上的物料进行装箱，所以当一条传送带有物料到达装箱位置时，就需要将全部4条传送带停止工作，以防止工人无法及时装箱物料。当工人装箱完成时，按下复位按钮，4条传送带继续工作。4.1.2知识导入4.1.2.1逻辑取指令、输出指令和程序结束指令4.1.2知识导入4.1.2.2逻辑与和逻辑或指令AND：与指令，一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。ANI：与反指令，一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运算。ANDP：上升沿检测串联连接指令。ANDF：下降沿检测串联连接指令。OR：或指令，用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。ORI：或非指令，用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。ORP：上升沿检测并联连接指令。ORF：下降沿检测并联连接指令。4.1.2知识导入4.1.2.3“块与”和“块或”指令ANB：块与指令，两个或两个以上的触点进行或运算的电路为并联电路块，当分支并联电路块与前面的电路进行与运算时，要使用ANB指令，ANB指令不需要带操作元件。ORB：块或指令，两个或两个以上的触点进行与运算的电路为并串联电路块，当分支串联电路块与前面的电路进行或运算时，要使用ORB指令，ORB指令不需要带操作元件。4.1.2知识导入4.1.2.4置位与复位指令（1）SET：置位指令，它的作用是使被操作的目标元件置位为1并保持。（2）RST：复位指令，使被操作的目标元件复位并保持清零状态。4.1.2知识导入4.1.2.5结束指令

END：结束指令，表示程序结束。若程序的最后不写END指令，则PLC不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；若有END指令，当扫描到END时，则结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除END指令，直至调试结束。4.1.2知识导入4.1.2.6三菱PLC程序编译环境-GXDeveloper的使用创建新工程4.1.2知识导入4.1.2.6三菱PLC程序编译环境-GXDeveloper的使用软件界面4.1.2知识导入4.1.2.6三菱PLC程序编译环境-GXDeveloper的使用梯形图的输入4.1.3知识应用4.1.3.1I/O点分配4.1.3知识应用4.1.3.2电路设计4.1.3知识应用4.1.3.3控制程序编写4.1.4安装与调试要点（1）要认真核对PLC的电源规格，三菱可编程控制器的电源规格为AC100~240V，交流电源要接于专用的接线端，否则会烧坏PLC。（2）三菱可编程控制器的输入端还单独配有直流+24V输出，可以为传感器供电。（3）PLC的空端子“•”上不能接线，防止烧坏PLC。（4）在输出信号频率不高的情况下，应该选用继电器型输出的可编程控制器，这样既可以接直流负载，也可以接交流负载。4.1.5实施评价项目4设备的基本逻辑控制系统设计电气与PLC应用控制技术任务2：物料包装输送线控制系统设计4.2.1任务要求4.2.2知识导入4.2.2.1主控指令4.2.2知识导入4.2.2.1主控指令注意事项：(1)MC、MCR指令的目标元件为Y和M，但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步，MCR占2个程序步(2)MC指令的输入触点断开时，在MC和MCR之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。(3)在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数最多为8级4.2.2知识导入4.2.2.2堆栈指令4.2.2知识导入4.2.2.2堆栈指令（1）堆栈指令没有目标元件；（2）MPS和MPP必须配对使用；（3）由于栈存储单元只有11个，所以栈的层次最多11层。4.2.2知识导入4.2.2.3微分指令4.2.2.4取反与空操作指令4.2.2知识导入4.2.2.5与定时器、计数器相关的指令拓展使用定时器接力控制4.2.2知识导入4.2.2.5与定时器、计数器相关的指令拓展使用闪烁控制4.2.2知识导入4.2.2.5与定时器、计数器相关的指令拓展使用延时接通/断开电路4.2.2知识导入4.2.3技术设计4.2.3.1I/O点分配4.2.3技术设计4.2.3.2电路设计4.2.3技术设计4.2.3.3控制程序编写4.2.4安装与调试按照图4-35的接线图将电器元件与可编程控制器连接起来。在接线过程中需要注意以下几点：（1）要认真核对PLC的电源规格，在本项目中输出端接触器线圈需要采用220V交流电驱动，因此需要在输出端加入AC220V电源。（2）在控制程序中电动机停转按钮是按照常开触点进行编制的，因此在接线时也应选择常开触点。（3）指示灯的工作电压应选择与接触器的工作电压相一致，否则需要另外提供指示灯的工作电源。4.2.4安装与调试安装与调试的主要步骤如下：（1）按照接线图将电器元件与PLC连接起来。（2）用专用编程电缆将安装了GXDeveloper编程软件电脑的RS-232口与可编程控制器的RS-422口连接起来。（3）PLC上电，PLC的电源指示灯（Power）亮，将PLC的工作方式选择开关置于STOP位置，PLC进入程序下载状态。4.2.4安装与调试（4）将图4-36所示的梯形图程序利用GXDeveloper编程软件下载到PLC中。（5）对程序进行软仿真，检查程序的逻辑错误。（6）将PLC的工作方式选择开关置于RUN位置，PLC处于运行状态，按下起动按钮，观察接触器动作过程，是否符合设计要求。4.2.5实施评价项目4设备的基本逻辑控制系统设计电气与PLC应用控制技术任务3：气动包装机械臂控制系统设计4.3.1任务要求4.3.2知识导入4.3.2.1顺序框图编程与步进指令在三菱FX系列可编程控制器指令系统中，除了基本逻辑指令外，还增加了两条步进梯形图指令STL和RET指令，另外该系列的可编程控制器中还提供了数量较多的状态寄存器，这为采用顺序框图语言编写控制程序提供了基础。4.3.2知识导入4.3.2.2顺序框图语言顺序功能图由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。4.3.2知识导入4.3.2.2顺序框图语言顺序框图中，每个状态都具备下列三要素：1）驱动负载，即该状态所要执行的任务。2）转移条件，即在什么条件下状态间实现转移。3）转移目标，即转移到什么状态。4.3.2知识导入4.3.2.2顺序框图语言SFC语言的基本形式。

单流程状态转移图

选择性分支状态转移图

并行分支状态转移图4.3.2知识导入4.3.2.3步进控制指令

4.3.2知识导入4.3.2.4SFC的编制与梯形图表示（1）初始状态

初始状态编在其他状态之前，S0~S9可以用于初始状态（2）跳转和重复的编程方法

①向下跳：跳过相邻的状态步，到下面的状态步

②向上跳：跳回到上面的状态步（也叫重复）

③跳向另一条分支

④复位（3）单一顺序SFC是指状态转移只可能有一种顺序。（4）选择性分支SFC的表示及梯形图编制，当某个状态的转移条件超过一个时，需要用选择性分支编程。

4.3.3知识应用4.3.3.1I/O点分配4.3.3知识应用4.3.3.2电路设计4.3.3知识应用4.3.3.3控制程序编写梯形图方式机械手控制程序总体结构

公用程序4.3.3知识应用4.3.3.3控制程序编写梯形图方式

手动控制程序

复位程序4.3.3知识应用4.3.3.3控制程序编写梯形图方式

自动控制程序

4.3.3知识应用4.3.3.3控制程序编写顺序框图方式

自动控制程序

4.3.3知识应用4.3.3.3控制程序编写顺序框图方式

初始化手动控制程序4.3.3知识应用4.3.3.3控制程序编写顺序框图方式

复位控制程序自动控制程序

4.3.4安装与调试（1）按图4-48所示机械手控制系统控制电路连接电路。（2）接通电源，拨状态开关于"TERM"位置。（3）启动编程软件，将PLC的工作状态置于“STOP”状态。（4）本项目中控制程序分别采用了梯形图和顺序框图的编程方式，因此在调试过程中需要分别将这两个控制程序下载到PLC中进行调试。分别将图4-49到4-53所示的梯形图程序和图4-55所示的控制程序下载至PLC中。（5）将PLC的工作状态置于“RUN”，进行运行调试。4.2.2知识导入4.2.2.3微分指令4.2.2.4取反与空操作指令4.2.2知识导入4.2.2.5与定时器、计数器相关的指令拓展使用定时器接力控制4.2.2知识导入4.2.2.5与定时器、计数器相关的指令拓展使用闪烁控制4.2.2知识导入4.2.2.5与定时器、计数器相关的指令拓展使用延时接通/断开电路4.2.2知识导入4.2.3技术设计4.2.3.1I/O点分配4.2.3技术设计4.2.3.2电路设计4.2.3技术设计4.2.3.3控制程序编写4.2.4安装与调试按照图4-35的接线图将电器元件与可编程控制器连接起来。在接线过程中需要注意以下几点：（1）要认真核对PLC的电源规格，在本项目中输出端接触器线圈需要采用220V交流电驱动，因此需要在输出端加入AC220V电源。（2）在控制程序中电动机停转按钮是按照常开触点进行编制的，因此在接线时也应选择常开触点。（3）指示灯的工作电压应选择与接触器的工作电压相一致，否则需要另外提供指示灯的工作电源。4.2.4安装与调试安装与调试的主要步骤如下：（1）按照接线图将电器元件与PLC连接起来。（2）用专用编程电缆将安装了GXDeveloper编程软件电脑的RS-232口与可编程控制器的