20项目六 任务5 送料小车 PLC控制电路设计与运行

机床电气控制与PLC任务五

送料小车PLC控制电路设计与运行项目六PLC控制与继电控制机床电气控制与PLC（1）掌握应用PLC控制送料车编程的思想和方法。（2）能够独立完成送料小车PLC控制的线路安装;（3）能够按规定进行通电调试，出现故障时，能根据设计要求独立检修，直至系统正常工作。能力目标（1）掌握步进顺序控制指令的功能及应用编程。（2）了解顺序控制设计编程法的一般步骤。（3）熟练运用编程软件进行控制系统联机调试。（4）熟悉送料小车PLC控制的工作原理和程序设计方法。知识目标（1）培养提升团队合作能力；（2）培养提升组织实施能力；（3）培养“6S”规范操作能力；（4）培养学生的工匠精神。素养目标任务目标

电工车间主任接到生产车间小刘电话，要求完成安装编号为0605号送料小车PLC控制电路设计与运行任务。电工车间主任将任务单派给了电工五组。机床电气控制与PLC工作任务安装0605号送料小车PLC控制电路设计与运行派工日期年

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日完成人员电工一组任务负责人小孔完工日期年

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日验收人验收日期年

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日任务内容1.与生产人员联系，进一步了解安装0605号小车送料电气采用PLC控制电路要求2.准备安装需要工具、仪表、器材和相关器材资料3.将相关技术材料交付车间档案室归档保存材料申请任务负责人填写：

负责人：任务验收此项填写验收时设备的主要验收技术参数，由任务完成负责人填写：

负责人：车间负责人评价负责人：

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日任务描述机床电气控制与PLC

如图所示当小车处于后端时，按下起动按钮，小车向前运行，行至前端压下前限位开关，翻斗门打开装货，7s后，关闭翻斗门，小车向后运行，行至后端，压下后限位开关'打开小车底门卸货，5s后底门关闭，完成一次动作。

S0S10S11S12S13M8002X2X0X1T0X2T1复位小车前行翻门打开7S小车后行底门打开5SX5连续X4单周期自动操作功能流程图

分析上述控制要求可见，初始状态小车停在右侧，后限位开关接通。小车的左右行走由电动机正反转控制线路实现，小车底门和漏斗翻门的电磁阀用中间继电器控制。小车左行的启动条件为后限位开关接通和按下启动按钮，停止条件为前限位开关接通。漏斗翻门的打开条件为前限位开关接通，关闭条件为定时器T0的延时(7s)时间到。小车右行的启动条件为定时器T0的延时(7s)时间到，停止条件为后限位开关接通。小车底门的打开条件为后限位开关接通，停止条件为定时器T1的延时(5s)时间到。小车左右行走应有联锁控制功能，电动机应设置过载保护装置。任务分析机床电气控制与PLCS0S10S11S12S13M8002X002X000X003T0X2T1复位小车前行翻门打开7S小车后行底门打开5SX005连续X4单周期

分析上述控制要求可见，初始状态小车停在右侧，后限位开关接通。小车的左右行走由电动机正反转控制线路实现，小车底门和漏斗翻门的电磁阀用中间继电器控制。小车左行的启动条件为后限位开关接通和按下启动按钮，停止条件为前限位开关接通。漏斗翻门的打开条件为前限位开关接通，关闭条件为定时器T0的延时(7s)时间到。小车右行的启动条件为定时器T0的延时(7s)时间到，停止条件为后限位开关接通。小车底门的打开条件为后限位开关接通，停止条件为定时器T1的延时(5s)时间到。小车左右行走应有联锁控制功能，电动机应设置过载保护装置。图6-31送料小车自动运行流程在使用PLC进行顺序控制中常采用顺序控制指令，这是一种由功能图设计梯形图的步进型指令。首先用程序流程图来描述程序的设计思想，然后用指令编写出符合程序设计思想的程序。使用顺序功能图可以描述程序的顺序执行、循环、条件分支，程序的合并等功能流程概念。顺序控制指令可以将程序顺序功能图转换成梯形图程序。顺序功能图是设计梯形图程序的基础。机床电气控制与PLCS0S20S21(Y002)(Y001)X0M8002X1X2X3知识超市（1）顺序功能图(a)顺序功能图顺序功能图是按照顺序控制的思想,根据工艺过程,根据输出量的状态变化,将一个工作周期划分为若干顺序相连的步,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。所以,可以将程序的执行分成各个程序步,通常用状态继电器S代表程序的状态步。使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件,又称步进条件。一个三步循环步进的顺序功能图如图6-32所示,顺序功能图中的每个方框代表一个状态步,如S0、S20、S21分别代表程序3步状态。1.步进顺序控制指令机床电气控制与PLC在绘制状态转移图时，应注意以下几点：1.状态转移图必须有初始态。若没有初始态，一是无法表示系统的初始状态，二是系统无法返回到停止状态。2.若状态转移顺序不是从上到下，从左到右时，有向线段的箭头不能省略。3.步与步之间不能直接连接，必须要有转移条件将两步隔开。相邻两步的状态继电器会同时接通一个扫描周期，会引发瞬时双线圈问题。如在状态转移图中同一个定时器的线圈可以在不同步中使用，这样可以节省定时器的使用数量。但有一种情况除外，即相邻两步不能使用同一个定时器。（1）顺序功能图顺序功能图对应的梯形图如图（b）所示。与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步,用S0双线框表示,初始步可以没有步动作或者在初始步进行手动复位的操作。当PLC开始运行时,M8002产生一个初始化脉冲使初始状态S0=1,在X001=1后,状态转移到S20,使S20=1,S20所在步成为活动步,同时S0自动复位,S20驱动Y001得电。当X002=1后,状态转移到S21,使S21=1,S21所在步成为活动步,同时S20自动复位,S21驱动Y002得电。当X003=1后,状态重新回到S0的初始态停下来。每步所驱动的负载,称为步动作,用方框中的文字或符号表示,并用线将该方框和相应的步相连。状态步之间用有向连线连接,表示状态步转移的方向,有向连线上没有箭头标注时,方向为自上而下,自左而右。有向连线上的短线表示状态步的转换条件。图6-32(b)梯形图机床电气控制与PLC类别元件编号个数用途及特点初始状态S0~S910用于表示SFC的初始状态返回状态S10~S1910多运行控制模式中，用于表示返回原点的状态一般状态S20~S499480用于表示SFC的中间状态掉电保持状态S500~S899400具有掉电保护功能，用于停电恢复后继续执行场合信号报警状态S900~S999100用于表示报警元件使用2.状态继电器

S是状态继电器，它也是PLC软元件之一，是组成状态转移图的重要部分。它除了在状态转移图中使用外，也可作为一般的辅助继电器使用，其触点在梯形图中使用次数不受限制。在FX2N系列PLC中共有1000个状态继电器，见表。机床电气控制与PLC

3.顺序控制指令FX2N系列PLC顺序控制用2条指令STL和RET。STL是步进开始指令，只能用于状态继电器S。当某一步被激活为活动步时，对应的STL触点接通，该步负载线圈被驱动，若后面的转移条件满足时，就执行转移，即后步状态继电器被SET或OUT置位，该步被复位，所对应的STL触点断开，其对应的负载线圈复位（SET驱动除外）。RET是STL复位指令，即步进结束指令,使程序重新回到主母线上。使用这两条指令可以方便地编制出顺序控制梯形图或指令程序。在使用顺序控制指令时应注意：①步进控制指令STL可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件线圈后应用指令。驱动负载用OUT指令。②因PLC只执行活动的步对应的电路块，故使用STL指令可以允许双线圈输出，但须注意同一个软元件的多个线圈不能同时出现在用一个活动步的STL区域内。③不能把同一编号的状态元件用在不同的程序中。例如，如果在主程序中使用S20则不能在子程序中再使用。④同一定时器可在程序中出现多次，但因相邻两步的状态继电器会同时接通一个扫描周期，故同一定时器不能出现在相邻的两步中。⑤顺序不连续转移（跳转）过程中不能使用SET指令状态转移，应用OUT指令进行状态转移。

（2）可选择的分支和连接一个控制流可能转入多个可能的控制流中的某一个，但不允许多路分支同时执行，进入哪个分支，取决于控制流前面的转移条件哪个为真时就进入哪个控制流。如图所示，这是一个电动机正、反转的控制出现。机床电气控制与PLC2.步进编程技能基本指令和方法设计满足简单顺序控制问题的程序是可行的，但对于具有并发顺序和选择顺序的问题就显得力不从心了，需要进一步深入探讨解决更广泛的顺序类型问题的程序设计方法。（1）单流程每一个状态仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个状态。（2）可选择的分支和连接如图所示，这是一个电动机正、反转的控制出现。由M8002激活初始步S0，如果按下X0，步S20被激活，为活动步，Y0线圈得电，电动机正传；如果按下X1，步S21被激活，为活动步，Y1线圈得电，电动机反转。按下停止按钮X2，电动机停机。机床电气控制与PLC选择序列设计方法与单序列设计方法基本一样。如果在某一步的后面有N条选择序列的分支，则该步的STL触点开始的电路块中应该有N条分别指向各转换条件和转换目标的并联电路。如图中，步S0之后的转换条件为X0和X1，可以分别对应进展到步S20和步S21。一个顺序控制状态流必须分成两个或者多个不同分支控制状态流时,这就是并行分支。并行分支用的是双水平线表示，当满足某一转移条件后，几条分支被同时激活，各自完成所在分支的全部动作，在所用分支的动作完成，且转移条件满足后，状态转移至公共步，故该转移条件必须出现在双水平线下。如图所示，当S20为活动步，按下X1，步S21和步S23所在的两条分支同时被执行，没有先后之分。当各分支的动作全被执行完（先执行完的要等后执行完的），且X3被置1,则S25被激活。

机床电气控制与PLC（3）并行分支跳转序列是表示执行过程中跳过了某些步，循环序列是指重复执行某些状态。如图6-38所示，当S20是活动步，而X2=1，状态直接跳过了S21、S22，步S23被直接激活，就是跳转。若x1=1，程序中的工作步S20到S23依次被激活，当S23成为活动步，且X7=1时，状态重新转移到S20，再进行下一次循环，这就是循环序列。

机床电气控制与PLC（4）跳转与循环序列①两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开如图6-39，图6-40。必要时转换条件可以简化，例如将图6-41转换成图6-42。

机床电气控制与PLC（5）绘制功能表图时应注意的问题②转换条件之间不能有分支，例如图6-40应该成图6-41。机床电气控制与PLC

④只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用无断电保持功能的编程元件代表各步，则PLC开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。⑤对于汇合后再分支程序，对汇合点与分支点之间用直线连接的情况，可在中间加一个空状态来处理如图6-42。

（5）绘制功能表图时应注意的问题③功能表图中初始步是必不可少的，它一般对应于系统等待启动的初始状态，这一步可能没有什么动作执行，因此很容易遗漏这一步。如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。

机床电气控制与PLC

控制要求：按下按钮SB1，南北红灯点亮并保持15秒，在南北红灯点亮的同时东西绿灯点亮，并保持10秒，10秒到时东西绿灯闪亮3次（每次周期1秒，亮、灭各500ms）后熄灭，之后东西黄灯点亮并保持2秒，2秒到时，东西黄灯熄灭，东西红灯点亮，同时，南北红灯熄灭，南北绿灯点亮。东西红灯点亮并保持15秒，在东西红灯点亮的同时南北绿灯点亮，并保持10秒，10秒到时南北绿灯闪亮3次（每次周期1秒，亮、灭各500ms）后熄灭，之后南北黄灯点亮并保持2秒，2秒到时，南北黄灯熄灭，南北红灯点亮，同时，东西红灯熄灭，东西绿灯点亮。连续循环以上步骤。

1、I/O分配及功能输

入输

出编程元件地址功

能编程元件地址功

能X0启动开关SB1Y0南北红灯（2只）显示X1停止按钮SB2Y1南北绿灯（2只）显示Y2南北黄灯（2只）显示Y3东西绿灯（2只）显示Y4东西黄灯（2只）显示Y5东西红灯（2只）显示3.步进例题

使用步进并行序列进行本项目任务四交通灯PLC程序设计。其顺序功能图如图所示。

机床电气控制与PLC

控制要求：按下按钮SB1，南北红灯点亮并保持15秒，在南北红灯点亮的同时东西绿灯点亮，并保持10秒，10秒到时东西绿灯闪亮3次（每次周期1秒，亮、灭各500ms）后熄灭，之后东西黄灯点亮并保持2秒，2秒到时，东西黄灯熄灭，东西红灯点亮，同时，南北红灯熄灭，南北绿灯点亮。东西红灯点亮并保持15秒，在东西红灯点亮的同时南北绿灯点亮，并保持10秒，10秒到时南北绿灯闪亮3次（每次周期1秒，亮、灭各500ms）后熄灭，之后南北黄灯点亮并保持2秒，2秒到时，南北黄灯熄灭，南北红灯点亮，同时，东西红灯熄灭，东西绿灯点亮。连续循环以上步骤。

3.步进例题

使用步进并行序列进行本项目任务四交通灯PLC程序设计。其顺序功能图如图所示。图6-43交通信号灯PLC控制顺序功能图

机床电气控制与PLC3.步进例题

程序设计如图6-44所示。图6-44交通信号灯PLC控制梯形图程序

本任务需团队合作完成。老师可根据班级人数、工位及设备情况将班级学生按4-6人一组分组。分组时应充分考虑学生认知水平、学习能力及动手能力，均衡各团队水平。机床电气控制与PLC团队角色团队成员组成任务分工及说明电工车间主任教师派发任务单并指导各团队工作项目经理各团队组长（1名学生）根据团队成员特点分配具体工作任务，并填写任务单及任务自查表操作工3-5名学生按照分工进行资料搜集、绘图、元器件检查、安装及调试等安全员1名学生监督团队成员工作过程，提醒规范操作、注意用电安全。任务角色机床电气控制与PLC输

入输

出编程元件地址功

能编程元件地址功

能X000自动启动按钮Y000小车向前X001前限位开关Y001翻门打开X002后限位开关Y002小车向后X003热继电器保护Y003低门打开X004单周期X005连续任务实施１.I/O地址分配机床电气控制与PLC2.PLC控制电路接线在断电情况下,连接好通信电缆及PLC控制电路接线,如图6-45所示。图6-45送料小车PLC控制电路接线3.编写梯形图程序机床电气控制与PLC根据任务要求,编制的送料小车PLC控制的梯形图程序,如图6-46所示。图6-46送料小车PLC控制梯形图程序(1)通电调试，验证是否符合设计要求。①编写梯形图程序，编译后将梯形图程序下载到PLC中。②开关X0起动后，观察送料小车工作状态。

(2)如果出现故障，独立完成检修调试，直至能够正常工作。①检查线路连接是否正确。②检查梯形图程序中顺序控制指令的使用是否正确。