数控机床电气控制 第4版 课件 学习情境五 PLC控制系统的设计、安装与调试

抢答控制系统的设计、安装与调试项目名称:

一、提出任务/知识储备

本任务是抢答控制系统的设计、安装与调试。提出任务

控制要求：

参加智力竞赛的三个人的桌上各有一个抢答按钮和一个指示灯，当主持人接通抢答允许按钮后抢答开始，先按按钮者对应的指示灯亮，后按按钮者的指示灯不亮，在主持人按下复位按钮后指示灯熄灭。

1.PLC控制系统设计的原则、内容与步骤（1）PLC控制系统设计的原则1）最大限度满足被控对象对PLC控制系统的控制要求。2）在满足控制要求的前提下，确保PLC控制系统的安全性与可靠性。3）PLC控制系统应力求简单、经济和实用。知识储备

（2）PLC控制系统设计的内容与步骤1）拟定设计任务书。

2）确定输入/输出设备。3）选择PLC机型。根据被控对象的控制要求，从PLC的I/O点数、用户存储器容量、结构与功能、I/O模块等方面选择PLC机型。

4）系统的硬件设计和软件设计。5）机电联调。

在设计、安装PLC控制系统时，注意以下问题：①为了避免其他外围设备的电干扰，PLC应远离高压电源和高压设备，不能与高压电器安装在同一个电气柜内，PLC的电源应与系统的动力设备电源分开配线。

②良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。

③对于PLC的开关量输出模块，需考虑PLC的输出信号驱动外部负载的能力，若外部负载的额定电流较大，则必须外接接触器或继电器，PLC才能正常工作。④若PLC的输出设备是感性负载，应在感性负载两端并联灭弧器（交流负载）或续流二极管（直流负载），以抑制干扰。a)交流负载b)直流负载

⑤PLC控制系统应具有联锁、短路、过载、急停等安全保护措施。2.PLC控制系统软件设计的方法

（1）PLC程序设计的内容与步骤

PLC程序设计主要包括控制流程图设计、I/O地址分配表编写、程序编写、程序调试等。（2）PLC程序设计的方法1）经验设计法

根据被控对象对PLC控制系统的要求，利用典型应用程序的基本环节，进行程序的编写，然后将程序逐步修改与完善，直至满足被控对象的控制要求。

2）顺序控制设计法

顺序控制设计法适用于较复杂的顺序控制系统的程序设计，顺序控制系统是按照规定的顺序依次完成各种操作的控制系统。对于采用大、中型PLC的顺序控制系统，可以直接用顺序功能图编写程序；对于采用小型PLC的顺序控制系统，可根据系统的工作过程编写顺序功能图，然后按照顺序功能图，并利用顺序控制指令或其他功能指令编写梯形图。

（3）PLC程序设计应注意的问题1）应注意PLC外部输入设备的触点状态（常开或常闭），然后进行程序编写，否则易出现错误结果。2）由于PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，若要保证输入信号有效，输入信号的电平保持时间必须大于PLC的一个扫描周期。

3）由于PLC采用周期性循环扫描的工作方式，会使输入、输出延迟响应，程序中各语句的位置也会对控制功能产生影响，因此，需要在程序中合理地排列语句，从而实现相应的控制功能。4）合理编写程序，尽量减少程序步数，缩短程序扫描时间。a)不合理b)合理

二、抢答控制系统的设计1.

分析控制要求，确定输入/输出设备

根据控制要求，输入设备为三个抢答按钮、一个抢答允许按钮和一个复位按钮，输出设备为三个指示灯。

2．设计电路

3．确定I/O地址分配表输入信号输出信号抢答按钮SB1I0.0指示灯HL1Q0.0抢答按钮SB2I0.1指示灯HL2Q0.1抢答按钮SB3I0.2指示灯HL3Q0.2抢答允许按钮SB4I0.3复位按钮SB5I0.4

4．设计梯形图三、抢答控制系统的安装与调试

1）按照电路图进行安装、接线，检查是否有掉线、错线，接线是否牢固。

2）通电。

3）输入、编译PLC程序，将PLC程序下载到PLC。

4）调试运行。

5）排除故障。加油啊!你一定行!调试过程中出现问题时：故障的现象可能的原因解决的方法四、总结电路、梯形图设计的思路安装和调试的过程（问题，方法）对照评价标准自评

数控车床六工位刀架采用霍尔元件检测刀位，当检测到某一刀位时，霍尔元件输入信号接通，要求将六个刀位输入信号转换成BCD码输出信号。

知识拓展——数控刀架信号转换控制

I/O地址分配表输入信号输出信号1号刀位检测信号I0.0BCD码Q0.02号刀位检测信号I0.13号刀位检测信号I0.2Q0.14号刀位检测信号I0.35号刀位检测信号I0.4Q0.26号刀位检测信号I0.5

梯形图Y-Δ减压起动控制系统的设计、安装与调试项目名称:

本任务是Y-Δ减压起动控制系统的设计、安装与调试。一、提出任务

控制要求：

按下起动按钮，电动机定子绕组联结成星形减压起动，延长一段时间后，电动机定子绕组联结成三角形全压运行；按下停止按钮，电动机停转。

二、Y-Δ减压起动控制系统的设计1.

分析控制要求，确定输入/输出设备

根据控制要求，输入设备为一个起动按钮和一个停止按钮，输出设备为三个继电器，继电器控制接触器接通/断开。

2．设计电路

主电路

控制电路

3．确定I/O地址分配表输入信号输出信号起动按钮SB1I0.0继电器KA1Q0.0停止按钮SB2I0.1继电器KA2Q0.1继电器KA3Q0.2

4．设计梯形图三、

Y-Δ减压起动控制系统的安装与调试

1）按照电路图进行安装、接线，检查是否有掉线、错线，接线是否牢固。

2）通电。

3）输入、编译PLC程序，将PLC程序下载到PLC。

4）调试运行。

5）排除故障。加油啊!你一定行!调试过程中出现问题时：故障的现象可能的原因解决的方法四、总结电路、梯形图设计的思路安装和调试的过程（问题，方法）对照评价标准自评知识拓展——电动机输送控制

某磨床的切削液输送滤清系统由三台电动机驱动，需同时满足下列控制要求：1）电动机M1、M2同时起动。2）电动机M1、M2起动后，电动机M3起动。3）电动机M3先停转，延时4s后，电动机M1、M2同时停转。

I/O地址分配表输入信号输出信号M1、M2起动按钮SB1I0.0继电器KA1Q0.0M3起动按钮SB2I0.1继电器KA2Q0.1停止按钮SB3I0.2继电器KA3Q0.2

梯形图组合机床动力头控制系统的设计、安装与调试项目名称:

本任务是组合机床动力头控制系统的设计、安装与调试。提出任务一、提出任务/知识储备组合机床动力头运动过程：

控制要求：

动力头停在左端初始位置，压下限位开关SQ1。按下起动按钮，动力头向右快进，压下限位开关SQ2后变为工进，再压下限位开关SQ3后转为快退，返回初始位置后停止运动。

电磁阀YV1、YV2、YV3的状态步YV1YV2YV3初始000快进110工进010快退0011．顺序功能图

对于采用大、中型PLC的顺序控制系统，可以直接用顺序功能图编写程序。对于采用小型PLC的顺序控制系统，可根据系统的工作过程编写顺序功能图，然后按照顺序功能图，并利用顺序控制指令或其他功能指令编写梯形图。知识储备

顺序功能图主要由步、转换条件及动作三要素组成。

（1）步

步代表顺序控制系统的某个任务，用方框表示，初始步用双线方框表示。

（2）转换条件

各相邻步之间有一定的转换条件，步与步之间用一个有向线段来表示转换的方向，有向线段上再用一段横线表示转换条件。

注意：从上向下的有向线段可以省略箭头，从下向上的有向线段必须有箭头，以表示方向。

（3）动作

各步具有不同的动作，只有在活动步的动作被执行。当满足一定的转换条件时，实现从活动步到下一步的转换。

2.移位指令移位指令均为无符号数操作。（1）右移位指令当右移位允许信号EN=1时，输入端IN指定的数据右移N位，结果存入OUT单元。右移位指令按操作数的数据类型可分为字节（_B）、字（_W）、双字（_DW）右移位指令。

（2）左移位指令当左移位允许信号EN=1时，输入端IN指定的数据左移N位，结果存入OUT单元。左移位指令按操作数的数据类型可分为字节（_B）、字（_W）、双字（_DW）左移位指令。

字节、字、双字移位指令的实际最大可移位数分别为8、16、32。

右移位和左移位指令，对移位后的空位自动补零。移位后SM1.1(溢出)的值就是最后一次移出的位值。如果移位的结果是0，SM1.0置位。

（3）移位寄存器指令移位寄存器指令把输入端DATA的数值送入移位寄存器，S_BIT指定移位寄存器的最低位，N指定移位寄存器的长度（从S_BIT开始，共N位）和移位的方向（正数表示左移，负数为右移）。当移位寄存器允许输入端EN有效时，每个扫描周期寄存器各位都移动一位，移出的数据影响SM1.1。N为字节型数据类型，移位寄存器的最大长度为64位。操作数DATA、S_BIT为位型数据类型。

例根据VB100中的数据，写出移位寄存器指令执行后VB100中的数据。

二、组合机床动力头控制系统的设计1.

分析控制要求，确定输入/输出设备

根据控制要求，输入设备为一个起动按钮、三个限位开关，输出设备为三个继电器，继电器控制电磁阀接通/断开。

2．设计电路

3．确定I/O地址分配表输入信号输出信号起动按钮SB1I0.0继电器KA1Q0.0限位开关SQ1I0.1继电器KA2Q0.1限位开关SQ2I0.2继电器KA3Q0.3限位开关SQ3I0.3

4．设计梯形图a)顺序功能图b)梯形图三、组合机床动力头控制系统的安装与调试

1）按照电路图进行安装、接线，检查是否有掉线、错线，接线是否牢固。

2）通电。

3）输入、编译PLC程序，将PLC程序下载到PLC。

4）调试运行。

5）排除故障。加油啊!你一定行!调试过程中出现问题时：故障的现象可能的原因解决的方法四、总结电路、梯形图设计的思路安装和调试的过程（问题，方法）对照评价标准自评生产流水线控制系统的设计、安装与调试项目名称:

本任务是生产流水线控制系统的设计、安装与调试。提出任务一、提出任务/知识储备

生产流水线的小车运动过程：

控制要求：

小车在一个周期内的运动由4段组成，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4为限位开关，小车停在左端初始位置，压下限位开关SQ1。按下起动按钮，小车顺序运动，完成一个周期运动后，开始新的一轮循环；若在顺序工作期间按下停止按钮，则小车完成本次循环后停在初始位置。1.顺序控制指令知识储备指令名称STLLAD功能操作元件装载顺序控制继电器指令LSCRS_bit顺序控制程序段开始S顺序控制继电器转换指令SCRTS_bit顺序控制程序段转换S顺序控制继电器结束指令SCRE顺序控制程序段结束无

2.顺序功能图的主要类型（1）单流程

在顺序控制流程中，仅有一个顺序控制状态流。

（2）并行分支/汇合

在顺序控制流程中，一个顺序控制状态流分成两个或多个不同分支顺序控制状态流，即并行分支，此时所有的分支顺序控制状态流必须同时激活。两个或多个不同分支顺序控制状态流合并为一个顺序控制状态流，即并行分支的汇合，此时所有的分支顺序控制状态流必须都完成。

（3）选择分支/汇合

顺序控制流程中，一个顺序控制状态流根据不同的条件进入不同分支顺序控制状态流，即选择分支。不同分支顺序控制状态流根据不同的条件进入一个顺序控制状态流，即选择分支的汇合。

二、生产流水线控制系统的设计1.

分析控制要求，确定输入/输出设备

根据控制要求，输入设备为一个起动按钮、一个停止按钮和四个限位开关，输出设备为两个继电器，继电器控制接触器接通/断开。

2．设计电路

主电路

控制电路

3．确定I/O地址分配表输入信号输出信号起动按钮SB1I0.0右行继电器KA1Q0.0限位开关SQ1I0.1左行继电器KA2Q0.1限位开关SQ2I0.2限位开关SQ3I0.3限位开关SQ4I0.4停止按纽SB2I0.5

4．设计梯形图

顺序功能图

梯形图三、生产流水线控制系统的安装与调试

1）按照电路图进行安装、接线，检查是否有掉线、错线，接线是否牢固。

2）通电。

3）输入、编译PLC程序，将PLC程序下载到PLC。

4）调试运行。

5）排除故障。加油啊!你一定行!调试过程中出现问题时：故障的现象可能的原因解决的方法四、总结电路、梯形图设计的思路安装和调试的过程（问题，方法）对照评价标准自评运货小车控制系统的设计、安装与调试项目名称:一、提出任务/知识储备提出任务

本任务是运货小车控制系统的设计、安装与调试。

运货小车运动过程：

控制要求：

小车停在后端初始位置，压下限位开关SQ2，小车底门关闭。按下循环起动按钮，小车向前运动直到压下前限位开关SQ1，漏斗翻门打开，货物通过漏斗卸下，7s后关闭翻门，小车向后运动直到压下限位开关SQ2，小车底门打开，货物卸下，5s后关闭底门。要求采用手动、单周期、自动循环三个工作方式控制小车的运行。

手动控制过程：小车停在后端初始位置，压下限位开关SQ2，底门关闭。按下向前按钮，小车向前运动直到压下前限位开关SQ1；按下翻门按钮，翻门打开，货物通过漏斗卸下，7s后关闭翻门；按下向后按钮，小车向后运动直到压下后限位开关SQ2；按下底门按钮，底门打开，货物卸下，5s后关闭底门。

单周期运行：小车停在后端初始位置，压下限位开关SQ2，底门关闭。按下循环起动按钮，小车将自动执行一个周期的动作后，停在后端等待下次起动。

自动循环与单周期的区别在于它不只是完成一次循环，而是将连续自动循环下去。

1.结束指令MEND和END无条件结束指令MEND：结束主程序。条件结束指令END：执行条件成立时，结束主程序。MEND指令和END指令均无操作数。知识储备——程序控制指令2．停止指令STOP

停止指令STOP：执行条件成立时，可使主机的工作方式由RUN方式切换到STOP方式，从而立即终止程序的执行。STOP指令无操作数。

3．跳转指令JMP和标号指令LBL

跳转指令JMP：执行条件成立时，使程序的执行跳转到指定的标号n。

标号指令LBL：指定跳转的目标标号n。JMP指令和LBL指令的操作数n为0~255。JMP指令和LBL指令必须在同一类程序内。

二、运货小车控制系统的设计1.

分析控制要求，确定输入/输出设备

根据控制要求，输入设备为五个按钮、两个限位开关、一个三位选择开关，输出设备为四个继电器，继电器控制接触器和电磁阀接通/断开。

2．设计电路

主电路

控制电路

3．确定I/O地址分配表输入信号输出信号循环起动按钮SB1I0.0向前继电器KA1Q0.0前限位开关SQ1I0.1向后继电器KA2Q0.2后限位开关SQ2I0.2翻门继电器KA3