《可编程控制器PLC实训》-模块四

项目一

冲床的PLC控制1.1学习目标1.了解顺序功能图编程方法的优越性。2.了解顺序功能图的画法和一般规定。3.利用启一保一停电路分析方法将顺序功能图转换为梯形图。4.掌握复杂程序的编程与调试方法。下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.2项目描述冲床的运动示意图如图1-1所示，初始状态时机械手在最左边，X4为ON，冲头在最上面，X3为ON,Y0为OFF。按下启动按钮X0,Y0接通，工件被夹紧并保持，2s后Y1为ON，机械手右行，直到碰到右限位开关Xl。以后顺序完成以下动作:冲头下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开，延时2s后，系统返回初始状态。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.3相关知识点1.3.1顺序功能图编程方法前面我们学习了PLC的基本概念、基本指令和经验编程法，在此基础上我们已经能够编程实现各种较简单的控制要求。但如果控制功能复杂，我们难免顾此失彼，考虑不周或者对于编程没有什么眉目，这时我们可以采用顺序功能图编程方法，仔细体会一下经验编程法和顺序功能图编程方法的区别。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制所谓顺序功能图就是使用图形方式将顺序控制的生产过程表示出来。顺序功能图编程方法是在熟悉系统功能要求的基础上，画出顺序功能图，最后利用步进指令、启-保-停电路或者置位、复位指令将其转化为梯形图。由于编程分成两步来做，难度系数大大降低，虽然过程相对来说比较繁杂，但对于复杂系统的编程，很是有效。这里我们先来认识顺序功能图，大家可以发现，它和我们前一个项目所作的程序流程图异曲同工，但更加完整，更加规范。1.顺序功能图中步的定义与划分顺序功能图主要用来描述系统的功能，将系统的一个工作周期根据输出量的不同划分为各个顺序相连的阶段，即步，可以用内部继电器R表示，写在矩形方框内。方框中可以用数字表示该步的编号。如图1-2所示。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制在任何一步内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。任何系统都有等待启动命令的相对静止状态，与此状态对应的步称为初始步，用双线方框表示。当系统处于某一步所在的阶段时，该步称为“活动步”，其前一步称为“前级步”，后一步称为“后续步”，其他各步称为“不活动步”。2.步的动作系统处于某一步可以有几个动作，一也可以没有动作。这些动作之间无顺序关系。用矩形框将“动作”与表示步的矩形框相连。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制3.步的连接顺序功能图中，代表各步的方框按照它们成为活动步的先后次序排列，并用从上到下的有向连线连接起来。步与步之间活动状态的切换按照有向连线的规定进行。有向连线从上到下的箭头可以省略，其他方向的箭头必须注明。与步与步之间有向连线垂直的短横线代表转换，旁边标注转换条件。转换条件是当前步到下一步的信号，可以是外部的输入条件，比如按钮。指令开关，限位开关的信号，一也可以是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器的触点。只有当某一步的前级步是活动步，并且转换条件接通，该步才会变成活动步。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制一般来说，进入RUN工作方式时，所有步均处于OFF状态，必须用初始化脉冲R9013作为转换条件。将初始步预置为活动步，才能接受用户输入，顺序执行，否则顺序功能图由于没有活动步，程序将无法工作。4.步的转换顺序功能图中，转换的实现完成了步的活动状态的推进，转换实现必须同时满足以下两个条件:(1)该转换所有的前级步都是活动步。(2)相应的转换条件得到满足。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制这两个条件缺一不可。为了让程序按照正确的过程执行，我们要完善设置转换的条件。比如小车自动送料装车系统中，有初始步到装料的转换条件应该是:小车处于料斗下面的初始位置并且启动按钮被按下。如果取消初始位置的限制，小车就会在任意位置启动，不符合程序的要求。实现步的转换同时，PLC要完成的操作有:该转换所有的后续步都变为活动步，所有的前级步都变为不活动步。对于单序列，每个步只有一个前级步和后续步，但对于选择和并行序列，分支处的步会有多个后续步，而合并处的步会有多个前级步。所以分析时要多加注意。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制5.绘制顺序功能图的注意事项(1)两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。(2)两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。(3)初始步必不可少，没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。(4)顺序功能图应该是由步和有向连线组成的闭环，完成一次工艺过程后应从最后一步返回初始步，停留在初始状态;在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一工作周期对应的第一步。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.3.2启-保-停电路分析方法学会画顺序功能图只是顺序控制设计法的第一步，松下PLC提供的编程软件不能使用顺序功能图直接进行编程，还需要将画出的顺序功能图转化为梯形图程序。那如何转化呢?我们前面曾经学过启一保一停电路，即自锁电路。在这里，我们可以把步作为控制对象，每一步可以当做被控线圈来处理。一也就是说，对顺序功能图中的每一步，我们分析它的启动条件、停止条件，再加上自锁环节。如果每一步都在我们的控制当中，具体的动作一也就口垂手可得了。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制使用启-保-停电路设计梯形图程序的关键在于找到每步的启动条件和停止条件，根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级步是活动步并且满足相应的转换条件。以图1-2为例，步R1要变为启动步，它的前级步R0必须是活动步，并且转换条件X0接通。于是我们可以将R0的常开触点与X0串联，作为控制R1启动的条件。R1一旦启动，Y0接通，T0定时，这时R0应当变为非活动步，我们可以将R1的常闭触点作为R0的停止条件，与R1的自锁触点并联作为保持条件，这样R1的启-保-停电路就构成了。后面继续将其他所有的步用这种方法来分析。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制比较特殊的是初始步R0，其前级步是R3，当R3与转换条件T1同时接通时，R3启动。但在PLC第一次执行程序(即第一个扫描周期)，应该使用R9013初始闭合继电器使R0变为活动步，以进人此循环。所以R0的启动条件有两个应该并联在一起，再并联自锁触点，最后串联R1的常闭触点作为停止条件。对应步的动作中的输出量有以下两种处理情况。(1)某一输出量仅在某一步中动作，可以将其线圈与对应步的线圈并联。(2)某一输出量在几步中都有输出，则需要将各步的常开触点并联后一起驱动该输出，以防止多重定义错误(原则上说，一个线圈在一个程序中只能出现一次)。如果在连续的几步中都有输出，还可以用置位指令和复位指令来控制。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.4项目实施1.4.1画出顺序功能图根据控制要求，用R9013启动初始步R0,系统进入等待输入阶段。初始状态为机械手松开，在最左面，冲头在最上面，此时按下启动按钮才有效，所以R1的转换条件应为X0、X3、X4常开触点与Y0的常闭触点串联。在R1中，工件被机械手夹紧，延时2s。时间到启动R2,工件右行。右行到限位开关，R3启动，冲头下行。下行到限位开关，R4接通，冲头上行。上行到限位开关，R5接通，工件左行。左行到限位开关，R6接通，机械手放松，延时2s。2s时间到，回到初始步，根据启动按钮状态，决定继续执行下一个周期，还是等待指令接通。画出顺序功能图如图1-3所示。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.4.2画出梯形图用启-保-停电路分析方法对每步进行分析，得到梯形图如图1-4所示。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.5项目拓展1.5.1功能要求按下启动按钮，引风机开始工作，5s后鼓风机开始工作，按下停止按钮X1后，鼓风机停止工作，5s后引风机再停止工作。鼓风机控制时序图如图1-5所示。1.5.2I/O分配表启动按钮X0;停止按钮X1;引风机Y0;鼓风机Y1上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.5.3利用启-保-停分析方法转化为梯形图利用启-保-停分析方法转化为梯形图，如图1-6所示。1.5.4利用置位、复位指令转化为梯形图利用置位、复位指令转化为梯形图，如图1-7所示。上一页下一页返回项目一

冲床的PLC控制1.6思考与练习1.尝试用置位、复位指令修改冲床控制程序。2.画出一般交通红绿灯程序的顺序功能图。上一页返回项目二机械手控制系统2.1学习目标1.掌握选择序列的顺序功能图画法。2.掌握选择序列的梯形图编程。3.进一步掌握步进指令的应用。4.提高复杂程序读程序能力和调试能力。下一页返回项目二机械手控制系统2.2项目描述本项目要实现的是将混合的大小球进行分拣，分装到大球容器和小球容器中，需要控制机械手分辨大小球，并根据判断结果选择执行不同程序，右行到不同位置，控制示意图如图2-1所示。上一页下一页返回项目二机械手控制系统2.3相关知识点顺序功能图的基本结构包括单序列，选择序列和并行序列。前面介绍的是无任何分支的单序列顺序控制，单序列由一系列相继激活的步组成，每一步后仅有一个活动步，每一个转换后一也只能有一个步，如图2-2(a)所示。在实际应用中，用得比较多的还有选择序列的步进过程。选择系列是指在某一活动步后，根据不同转换条件激活不同的步，如图2-2(b)所示。选择序列的开始成为分支，转换条件应放在水平线的下方。选择序列的结束称为合并，转换条件应放在水平连线的上方。上一页下一页返回项目二机械手控制系统如图2-2(b)所示，在分支处，步1根据不同转换条件激活步2或步4，无论哪个后续步变成活动步，步1都变为非活动步，所以应将步2和步4的常闭触点串联作为步1的停止条件。同理，在合并处，步3为活动步并且满足转换条件c或者步5为活动步且满足转换条件f,步6都将变为活动步，所以应将两种情况并联作为步6的启动条件。上一页下一页返回项目二机械手控制系统2.4项目实施2.4.1具体控制要求(1)铁球有两种规格尺寸，一大一小，要求系统能自动识别并分别拣出放到相应的容器内，控制系统硬件结构有分拣杆:左右移动分别由改变其正反转来实现，垂直方向的运动由电磁阀控制的液压机构实现。分拣杆处于最左端和最上端时为原始位置，SQ1为左限位行程开关，SQ4为上限位行程开关，停车时应处于此位置并使磁铁失电。小球右限位开关SQ2，大球右限位开关SQ3，下限位开关SQ5，当吸住大球时不动作，吸住小球时动作。(2)打开开关，系统判断分拣杆是否在原始位置(电磁阀Y4失电、SQ1和SQ4压合)。若不在原始位置，则自动调整到原始位置。上一页下一页返回项目二机械手控制系统(3)当分拣杆处于原始位置时，系统开始工作:①磁铁下降→碰到大球→吸起大球→达到上限位→右行至大球容器处→磁铁下降释放铁球→磁铁上升并退回原位;②磁铁下降→碰到小球→吸起小球→达到上限位→右行至小球容器处→磁铁下降释放铁球→磁铁上升并退回原位。(4)磁铁下降碰球时间为2s，大球还是小球由SQ5的状态决定。考虑到工作的可靠性，规定磁铁吸牢和释放铁球的时间为1s。(5)分拣杆的垂直运动和横向运动不能同时进行。上一页下一页返回项目二机械手控制系统2.4.2I/O分配对系统功能进行分析，确定本系统I/O分配如表2-1所示。2.4.3系统顺序功能图顺序功能图编程方法第一步，是根据系统功能画出顺序功能图，如图2-3所示。2.4.4控制梯形图在正确画出系统顺序功能图的基础上，我们利用步进指令写出系统梯形图，如图2-4所示。上一页下一页返回项目二机械手控制系统2.5项目拓展多种液体混合装置如图2-5所示，上限位、下限位和中限位液位传感器被液体所淹没时为I状态，阀门Y1、Y2、Y3为电磁阀，线圈通电时阀门打开，线圈断电时阀门关闭。开始时容器是空的，各阀门关闭。按下启动按钮后，打开阀门Y1，液体A流入容器，下限位开关L3变为ON时，关闭阀门Y1，打开阀门Y2，液体B流入容器;液面上升，中限位开关L2变为ON时，关闭阀门Y2，打开阀门Y3，液体C流入容器;上限位开关L1变为ON时，关闭阀门Y3，并开始搅拌和加热。当温度传感器接通，停止加热，继续搅拌，出液阀Y4打开放出混合液体。当液位下降到最低传感器时，停止搅拌，继续出液5s后，停止出液。程序结束。上一页下一页返回项目二机械手控制系统确定系统I/O分配表如表2-2所示。根据功能要求，画出顺序功能图，再由顺序功能图转化为PLC梯形图，如图2-6所示。上一页下一页返回项目二机械手控制系统2.6思考与练习1.假如多种液体混合程序控制要求最后做一下修改，则程序如何变化?(1)上题最后停止出液后，程序不结束，而是自动开始注入液体A,重复刚才的过程。(2)上题最后停止出液后，查看启动按钮的状态决定是否周期运行。如果启动按钮接通，则继续注入液体A,重复刚才的过程。如果启动按钮已经断开，则程序不循环。2.送料小车控制运料小车按如图2-7所示顺序运行，运行路线如图中箭头所示。小车在A处装料，需要5s;轮流在B、C处卸料，在每处卸料时间均为3s，试设计控制程序。上一页下一页返回项目二机械手控制系统3.全自动洗衣机功能要求如下，编制梯形图。(1)按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高(中、低)水位，关水。(2)2s后开始洗涤。(3)洗涤时，正转1s，停2s，然后反转1s，停2s。(4)如此循环5次，总共30s后开始排水，排空后脱水1s。(5)开始清洗，重复(2)～(5)，清洗两遍。(6)清洗完成，报警3s并自动停机。(7)若按下停车按钮，可手动排水(不脱水)和手动脱水(不计数)。上一页返回项目三剪板机的PLC控制3.1学习目标1.掌握并行序列的顺序功能图画法。2.掌握并行序列的梯形图编程。3.熟悉置位和复位指令的应用。4.进一步提高复杂程序调试能力。下一页返回项目三剪板机的PLC控制3.2项目描述某剪板机的示意图如图3-1所示，开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关X0和X1为ON，按下启动按钮，工作过程为:首先板料右行至限位开关X3,然后压钳下行，压紧板料后，压力继电器X4接通，压钳保持压紧，剪刀开始下行到X2,剪断板料后，变为ON，压钳和剪刀同时上行。它们分别碰到限位开关X0和X1后停止上行，都停止后，又开始下一周期的工作，剪完10块后停止并停在初始状态。上一页下一页返回项目三剪板机的PLC控制3.3相关知识点如果在某一活动步后，根据同一转换条件能够同时激活几步，这种序列称为并行序列。如图3-1(b)所示。并行序列的开始称为分支，为了强调转换的同步实现，水平线采用双线表示，水平双线上只允许有一个转换条件。并行序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线下只允许有一个转换符号。当水平双线上的相邻步都为活动步且满足转换条件时，才可以合并。上一页下一页返回项目三剪板机的PLC控制3.4项目实施3.4.1输入输出分配输入:压钳上限传感器X0输出:板料右行Y0

剪刀上限传感器X1压钳下行Y1

剪刀下限传感器X2剪刀下行Y2

板料右限传感器X3压钳上行Y3

压力传感器X4剪刀上行Y4

启动按钮X53.4.2顺序功能图根据系统功能要求，画出剪板机顺序功能图如图3-2所示。上一页下一页返回项目三剪板机的PLC控制3.4.3转化为梯形图此顺序功能图包含选择序列和并行序列。在并行分支环节，R3为活动步并且X2接通，使R4和R6同时变为活动步，所以R4和R6的常闭触点串联是R6的停止条件。当RS和R7都接通，并且C100没有计满10块，常闭触点闭合，返回R1，工件继续右行，所以R5、R7的常开触点与C100的常闭触点串联，可以作为R1的一个启动条件。经过一段时间以后，RS和R7又同时接通，并且C100计数满，常开触点闭合，返回R0，计数器复位，所以R5、R7的常开触点与C100的常开触点串联，可以作为R