西門子_PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及實例

1、第7章PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及實例本章要點PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的步驟及常用的設(shè)計方法 應(yīng)用舉例PLC的裝配、檢測和維護7.1應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計概述在了解了 PLC的基本工作原理和指令系統(tǒng)之后，可以結(jié)合實際進行PLC的設(shè)計，PLC的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分，PLC設(shè)計的基本原則是：1. 充分發(fā)揮PLC的控制功能，最大限度地滿足被控制的生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的控制要 求。2. 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)經(jīng)濟、簡單，維修方便。3. 保證控制系統(tǒng)安全可靠。4. 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進，在選用PLC時，在I/O點數(shù)和內(nèi)存容量上適當留有余 地。5. 軟件設(shè)計主要是指編寫程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀

2、性強，程序簡短，占用內(nèi)存少， 掃描周期短。7.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計7.2.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計步驟1. PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容（1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，進行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計的依據(jù)。（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示 燈等執(zhí)行機構(gòu)）。（3） 選定PLC的型號（包括機型、容量、I/O模塊和電源等）。（4）分配PLC的I/O點，繪制PLC的I/O硬件接線圖。（5）編寫程序并調(diào)試。（6）設(shè)計控制系統(tǒng)的操作臺、電氣控制柜等以及安裝接線圖。（7）編寫設(shè)計說明書和使用說明書。2. 設(shè)計步驟（1）工藝分析深入了解控制對象的工藝過程、

3、工作特點、控制要求，并劃分控制的各個階段，歸納各 個階段的特點，和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫出控制流程圖或功能流程圖。(2) 選擇合適的PLC類型在選擇PLC機型時，主要考慮下面幾點：1功能的選擇。對于小型的PLC主要考慮I/O擴展模塊、A/D與D/A模塊以及指令功能 (如中斷、PID等)。2 I/O點數(shù)的確定。 統(tǒng)計被控制系統(tǒng)的開關(guān)量、模擬量的 I/O點數(shù)，并考慮以后的擴充 (一般加上10%20%的備用量)，從而選擇PLC的I/O點數(shù)和輸出規(guī)格。3內(nèi)存的估算。 用戶程序所需的內(nèi)存容量主要與系統(tǒng)的I/O點數(shù)、控制要求、程序結(jié)構(gòu) 長短等因素有關(guān)。一般可按下式估算：存儲容量 =開關(guān)量輸入點數(shù)x 10

4、+開關(guān)量輸出點數(shù)x 8+ 模擬通道數(shù)x 100+定時器/計數(shù)器數(shù)量x 2+通信接口個數(shù)x 300+備用量。(3) 分配I/O點。分配PLC的輸入/輸出點，編寫輸入/輸出分配表或畫出輸入/輸出端 子的接線圖，接著就可以進行 PLC程序設(shè)計，同時進行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。(4) 程序設(shè)計。 對于較復雜的控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫出控制流程圖或功能 流程圖，然后設(shè)計出梯形圖，再根據(jù)梯形圖編寫語句表程序清單，對程序進行模擬調(diào)試和修 改，直到滿足控制要求為止。(5) 控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。設(shè)計控制柜及操作臺的電器布置圖及安裝接 線圖；設(shè)計控制系統(tǒng)各部分的電氣互鎖圖；根據(jù)圖紙進行現(xiàn)

5、場接線，并檢查。(6) 應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試。如果控制系統(tǒng)由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進 行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(diào)試，然后連接起來總調(diào)。(7) 編制技術(shù)文件。技術(shù)文件應(yīng)包括：可編程控制器的外部接線圖等電氣圖紙，電器布 置圖，電器元件明細表，順序功能圖，帶注釋的梯形圖和說明。7.2.2 PLC的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計及調(diào)試1. PLC的硬件設(shè)計PLC硬件設(shè)計包括：PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計和抗干擾措施的設(shè)計等。 選定PLC的機型和分配I/O點后，硬件設(shè)計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設(shè) 計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計。電氣控制系統(tǒng)的原理圖

6、包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動、手動部分的詳細連接等。電器元件的選擇主要是根 據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、保護電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。2. PLC的軟件設(shè)計軟件設(shè)計包括系統(tǒng)初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應(yīng)急措施和輔助 程序的設(shè)計，小型開關(guān)量控制一般只有主程序。首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況， 確定程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出控制流程圖或功能流程圖，簡單的可以用經(jīng)驗法設(shè)計，復雜的系 統(tǒng)一般用順序控制設(shè)計法設(shè)計。3. 軟件硬件的調(diào)試調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。軟件設(shè)計好后一般先作模擬調(diào)試。模擬調(diào)試可以通過仿真軟件來代替PLC硬件在計算機上調(diào)試程

7、序。如果有PLC的硬件，可以用小開關(guān)和按鈕模擬 PLC的實際輸入信號(如起動、 停止信號)或反饋信號(如限位開關(guān)的接通或斷開)，再通過輸出模塊上各輸出位對應(yīng)的指示 燈，觀察輸出信號是否滿足設(shè)計的要求。需要 模擬量信號I/O時，可用電位器和萬用表配合 進行。在編程軟件中可以用狀態(tài)圖或狀態(tài)圖表監(jiān)視程序的運行或強制某些編程元件。硬件部分的模擬調(diào)試主要是對控制柜或操作臺的接線進行測試?？稍诓僮髋_的接線端子 上模擬PLC外部的開關(guān)量輸入信號，或操作按鈕的指令開關(guān)，觀察對應(yīng)PLC輸入點的狀態(tài)。用編程軟件將輸出點強制 ON/OFF，觀察對應(yīng)的控制柜內(nèi)PLC負載（指示燈、接觸器等）的 動作是否正常，或?qū)?yīng)的接

8、線端子上的輸出信號的狀態(tài)變化是否正確。聯(lián)機調(diào)試時，把編制好的程序下載到現(xiàn)場的 PLC中。調(diào)試時，主電路一定要斷電，只對 控制電路進行聯(lián)機調(diào)試。通過現(xiàn)場的聯(lián)機調(diào)試，還會發(fā)現(xiàn)新的問題或?qū)δ承┛刂乒δ艿母倪M。723 PLC程序設(shè)計常用的方法PLC程序設(shè)計常用的方法主要有經(jīng)驗設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、邏輯設(shè) 計法、順序控制設(shè)計法等。1. 經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行 選擇組合，并多次反復調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能 達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計所用的時間和設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很 大的

9、關(guān)系，所以稱為經(jīng)驗設(shè)計法。經(jīng)驗設(shè)計法用于較簡單的梯形圖設(shè)計。應(yīng)用經(jīng)驗設(shè)計法必 須熟記一些典型的控制電路，如起保停電路、脈沖發(fā)生電路等，這些電路在前面的章節(jié)中已 經(jīng)介紹過。2. 繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法繼電器接觸器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期的使用，已有一套能完成系統(tǒng)要求的控制功能并經(jīng)過驗 證的控制電路圖，而PLC控制的梯形圖和繼電器接觸器控制電路圖很相似，因此可以直接將 經(jīng)過驗證的繼電器接觸器控制電路圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。主要步驟如下：（1）熟悉現(xiàn)有的繼電器控制線路。（2）對照PLC的I/O端子接線圖，將繼電器電路圖上的被控器件（如接觸器線圈、指 示燈、電磁閥等）換成接線圖上對應(yīng)的輸出點的編號，將電路圖上的

10、輸入裝置（如傳感器、 按鈕開關(guān)、行程開關(guān)等）觸點都換成對應(yīng)的輸入點的編號。（3）將繼電器電路圖中的中間繼電器、定時器，用 PLC的輔助繼電器、定時器來代替。（4）畫出全部梯形圖，并予以簡化和修改。這種方法對簡單的控制系統(tǒng)是可行的，比較方便，但較復雜的控制電路，就不適用了?！纠?-1】圖7-1為電動機丫/ 減壓起動控制主電路和電氣控制的原理圖。（1）工作原理如下：按下啟動按鈕 SB2,KM1 KM3 KT通電并自保，電動機接成 丫型起 動，2s后，KT動作，使KM3斷電，KM2通電吸合，電動機接成型運行。按下停止按扭 SB1, 電動機停止運行。輸入輸出停止按鈕 起動按鈕 過載保護SB1:SB2:

11、FR:I0.010.110.2KM1 :KM3 :Q0.0Q0.2KM2 :Q0.1圖7-1電動機Y/ 減壓起動控制主電路和電氣控制的原理圖M2K(2) I/O分配(3)梯形圖程序tu.uq.i0Q1T38QQ2QQ2I aaqmiT 丁圖7-2 例1梯形圖程序轉(zhuǎn)換后的梯形圖程序如圖7-2所示。按照梯形圖語言中的語法規(guī)定簡化和修改梯形圖 為了簡化電路，當多個線圈都受某一串并聯(lián)電路控制時，可在梯形圖中設(shè)置該電路控制的存 儲器的位，女口 M0.0。簡化后的程序如圖7-3所示。圖7-3例1簡化后的梯形圖程序3. 邏輯設(shè)計法邏輯設(shè)計法是以布爾代數(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)過程中各工步之間的各個檢測元件(如

12、行程開關(guān)、傳感器等)狀態(tài)的變化，列出檢測元件的狀態(tài)表，確定所需的中間記憶元件，再 列出各執(zhí)行兀件的工序表，然后寫出檢測兀件、中間記憶兀件和執(zhí)行兀件的邏輯表達式，再 轉(zhuǎn)換成梯形圖。該方法在單一的條件控制系統(tǒng)中，非常好用，相當于組合邏輯電路，但和時 間有關(guān)的控制系統(tǒng)中，就很復雜。下面將介紹一個交通信號燈的控制電路?！纠?-2】用PLC構(gòu)成交通燈控制系統(tǒng)。(1)控制要求：如圖7-4所示，起動后，南北紅燈亮并維持 25s。在南北紅燈亮的同時， 東西綠燈也亮，1s后，東西車燈即甲亮。到20s時，東西綠燈閃亮，3s后熄滅，在東西綠燈 熄滅后東西黃燈亮，同時甲滅。黃燈亮 2s后滅東西紅燈亮。與此同時，南北紅

13、燈滅，南北綠 燈亮。1s后，南北車燈即乙亮。南北綠燈亮了 25s后閃亮，3s后熄滅，同時乙滅，黃燈亮2s 后熄滅，南北紅燈亮，東西綠燈亮，循環(huán)。圖7-4交通燈控制示意圖(2) I/O分配輸入輸出起動按鈕：I0.0南北紅燈：Q0.0東西紅燈：Q0.3南北黃燈：Q0.1東西黃燈：Q0.4南北綠燈：Q0.2東西綠燈：Q0.5南北車燈：Q0.6東西車燈：Q0.7（3）程序設(shè)計根據(jù)控制要求首先畫出十字路口交通信號燈的時序圖，如圖7-5所示起動I0.0東西綠燈Q0.5東西車燈甲Q0.7東西黃燈Q0.4 東西紅燈Q0.3 南北綠燈Q0.2南北車燈乙Q0.6南北黃燈Q0.1南北紅燈Q0.0圖7-5十字路口交通

14、信號燈的時序圖根據(jù)十字路口交通信號燈的時序圖，用基本邏輯指令設(shè)計的信號燈控制的梯形圖如圖7-6所示。分析如下：首先，找出南北方向和東西方向燈的關(guān)系：南北紅燈亮（滅）的時間二東西紅燈滅（亮）的時間，南北紅燈亮25S（T37計時）后，東西紅燈亮30S（T41計時）后。其次，找出東西方向的燈的關(guān)系：東西紅燈亮30S后滅（T41復位）東西綠燈平光亮20S （T43計時）后一東西綠燈閃光3S（T44計時）后，綠燈滅一東西黃燈亮2S （T42計時）。 再其次，找出南北向燈的關(guān)系：南北紅燈亮25S（T37計時）后滅一南北綠燈平光25S（T38 計時）后南北綠燈閃光3S （T39計時）后，綠燈滅南北黃燈亮 2

15、S （T40計時）。最后找出車燈的時序關(guān)系：東西車燈是在南北紅燈亮后開始延時（ T49計時）1S后，東 西車燈亮，直至東西綠燈閃光滅（T44延時到）；南北車燈是在東西紅燈亮后開始延時（T50 計時）1S后，南北車燈亮，直至南北綠燈閃光滅（T39延時到）。根據(jù)上述分析列出各燈的輸出控制表達式：東西紅燈：Q0.3=T37東西綠燈：Q0.5=Q0.0 T43+T43-T44 T59東西黃燈：Q0.4=T44 T42東西車燈：Q0.7=T49 T44南北紅燈Q0.0=M0.0T3南北綠燈 Q0.2=Q0.3 T38+T38 - T39 T59南北黃燈Q0.1=T39 T40南北車燈Q0.6=T50 T

16、39起功電曲|_._MD.0TM“111-1円奇2南比紅忙計時UD074107T_1 1I1-T IfiPT網(wǎng)=*11東西如打737QD3IIC)円讀12帝開瑞燈干畑1R先)妙r+a腦TI_IIr 1IN10M11 LrwT44PI1 1 * 11i1 r簾舀鐮燈越延吋知后，來査釗T甲兗?4944CPFH1_()|Q*EI可培W東國対TT44T42Q0l4III * C)陰塔2冋北最燈羊光制E光13?159T37T3flTC W島叫巴円絡(luò)日舸；I涼打71汚計酎博Q *d茜燈TH13411HTOW1PT140袖訕甫=1鍛燈HQ.CT3?QV0TI_dC)：1塔“ *d碌幻乞啟旌廿一壯門章北備燈T

17、=H1珈QQ1T _d)円齋30*沖匸主需供周朗匸片空比50茬的方按舊號*用咋信號燈月光控fMQDTK0159FT圖7-6基本邏輯指令設(shè)計的信號燈控制的梯形圖4. 順序控制設(shè)計法根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計下去，直至完成。此法的 關(guān)鍵是畫出功能流程圖。首先將被控制對象的工作過程按輸出狀態(tài)的變化分為若干步，并指 出工步之間的轉(zhuǎn)換條件和每個工步的控制對象。這種工藝流程圖集中了工作的全部信息。在 進行程序設(shè)計時，可以用中間繼電器 M來記憶工步，一步一步地順序進行，也可以用順序控 制指令來實現(xiàn)。下面將詳細介紹功能流程圖的種類及編程方法。(1) 單流程及編程方法aXn-1動作X

18、n 動作Xn+1 動作圖7-7單流程結(jié)構(gòu)功能流程圖的單流程結(jié)構(gòu)形式簡單，如圖7-7所示，其特點是：每一步后面只有一個轉(zhuǎn)換， 每個轉(zhuǎn)換后面只有一步。各個工步按順序執(zhí)行，上一工步執(zhí)行結(jié)束，轉(zhuǎn)換條件成立，立即開 通下一工步，同時關(guān)斷上一工步。用順序控制指令來實現(xiàn)功能流程圖的編程方法，在前面的 章節(jié)已經(jīng)介紹過了，在這里將重點介紹用中間繼電器M來記憶工步的編程方法。在圖7-7中，當n-1為活動步時，轉(zhuǎn)換條件b成立，則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，n步變?yōu)榛顒硬?，同時 n-1步關(guān)斷。由此可見，第n步成為活動步的條件是：Xn-i=1，b=1 ;第n步關(guān)斷的條件只有 一個Xn+i=1。用邏輯表達式表示功能流程圖的第 n步開通和關(guān)

19、斷條件為：Xn (Xn i ?b Xn)?Xn i式中等號左邊的Xn為第n步的狀態(tài)，等號右邊Xn+i表示關(guān)斷第n步的條件，Xn表示自保持信號，b表示轉(zhuǎn)換條件?！纠?-3】根據(jù)圖7-8所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序。將結(jié)合本例介紹常用的編程方 法。I使用起保停電路模式的編程方法在梯形圖中，為了實現(xiàn)前級步為活動步且轉(zhuǎn)換條件成立時，才能進行步的轉(zhuǎn)換，總是將 代表前級步的中間繼電器的常開接點與轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的接點串聯(lián)，作為代表后續(xù)步的中間繼 電器得電的條件。當后續(xù)步被激活，應(yīng)將前級步關(guān)斷，所以用代表后續(xù)步的中間繼電器常閉 接點串在前級步的電路中。M0.0MO.”SM0.110.0Q0.0M0.2Q0

20、.0 Q0.1I0.2圖7-8例7-3題圖如圖7-8所示的功能流程圖，對應(yīng)的狀態(tài)邏輯關(guān)系為:M0.0(SM0.1 M 0.2?I0.2 M0.0)?M 0.1M0.1 (MO.O?IO.O M0.1)?M 0.2M0.2 （M 0.1?I 0.1M0.2）?M 0.0QO.O M0.1M0.2Q0.1M0.2對于輸出電路的處理應(yīng)注意：Q0.0輸出繼電器在M0.1、M0.2步中都被接通，應(yīng)將M0.1 和M0.2的常開接點并聯(lián)去驅(qū)動 Q0.0; Q0.1輸出繼電器只在M0.2步為活動步時才接通，所 以用M0.2的常開接點驅(qū)動Q0.1。使用起保停電路模式編制的梯形圖程序如圖7-9所示。2使用置位、復

21、位指令的編程方法S7-200系列PLC有置位和復位指令，且對同一個線圈置位和復位指令可分開編程，所以可以實現(xiàn)以轉(zhuǎn)換條件為中心的編程。當前步為活動步且轉(zhuǎn)換條件成立時，用S將代表后續(xù)步的中間繼電器置位 （激活），同時用R將本步復位（關(guān)斷）。圖7-8所示的功能流程圖中，如用M0.0的常開接點和轉(zhuǎn)換條件I0.0的常開接點串聯(lián)作為 M0.1置位的條件，同時作為M0.0復位的條件。這種編程方法很有規(guī)律，每一個轉(zhuǎn)換都對應(yīng) 一個S/R的電路塊，有多少個轉(zhuǎn)換就有多少個這樣的電路塊。用置位、復位指令編制的梯形 圖程序如圖7-10所示。網(wǎng)第1SM01MO.OT U1M 2MD.0IOLOM111圖7-9 例7-3梯

22、形圖程序圖7-10置位、復位指令編制的梯形圖3使用移位寄存器指令編程的方法單流程的功能流程圖各步總是順序通斷，并且同時只有一步接通，因此很容易采用移位 寄存器指令實現(xiàn)這種控制。對于圖7-8所示的功能流程圖，可以指定一個兩位的移位寄存器， 用M0.1、M0.2代表有輸出的兩步，移位脈沖由代表步狀態(tài)的中間繼電器的常開接點和對應(yīng) 的轉(zhuǎn)換條件組成的串聯(lián)支路并聯(lián)提供，數(shù)據(jù)輸入端（DATA）的數(shù)據(jù)由初始步提供。對應(yīng)的梯 形圖程序如圖7-11所示。在梯形圖中將對應(yīng)步的中間繼電器的常閉接點串聯(lián)連接，可以禁止 流程執(zhí)行的過程中移位寄存器 DATA端置“T,以免產(chǎn)生誤操作信號，從而保證了流程的順 利執(zhí)行。陶3MO

23、 1QQ0T TI1)1LW.2QQ11 1圖7-11移位寄存器指令編制的梯形圖4使用順序控制指令的編程方法使用順序控制指令編程，必須使用 S狀態(tài)元件代表各步，如圖7-12所示。其對應(yīng)的梯形 圖如圖7-13所示。SM0.1S0.010.0S0.1 Q0.0I0.1S0.2 Q0.0圖7-12用S狀態(tài)元件代表各步R4 1MOJSCOTIhh 2son4TH門理3陰4-h(SCR)間狩5S0.1- 皿gooT 1 9用堵/10150JH 1一呵InusalTI_聲呵I耳切門RscrQ圖7-13用順序控制指令編程Mi? iiY紆巧憫軸9sn.2-Lil-網(wǎng)糊io54100圖7-17例7-4用起保停電

24、路模式的編程HO.IMQDTITiHS2r*u.iHS3Mu)圖7-18 例7-4用置位、復位指令的編程一 10.4圖7-19功能流程圖網(wǎng)略1-MCJGOO-IIo網(wǎng)經(jīng)25Q.05CF円范31011SOIIIR4-C昭網(wǎng)銘ESCLISCRm円希E5MC1D L 網(wǎng)塔7f j10.1SH2Y旳1S0.4 L(呵葉145MOO GO 1TIC )砒15YbqPH ISSOiTP71swnn QQ4-IIC)P*fB24S0.6 SCR-A塔站CMO.C Q0.5TIC)啊甜26 血 5SOITI切2?VRE)圖7-26例7-5用用順序控制指令的編程(4) 循環(huán)、跳轉(zhuǎn)流程及編程方法在實際生產(chǎn)的工藝流

25、程中，若要求在某些條件下執(zhí)行預定的動作，則可用跳轉(zhuǎn)程序。若 需要重復執(zhí)行某一過程，則可用循環(huán)程序。如圖7-27所示。跳轉(zhuǎn)流程：當步2為活動步時，若條件f=1，則跳過步3和步4,直接激活步5。循環(huán)流程：當步5為活動步時，若條件e=1，則激活步2,循環(huán)執(zhí)行。編程方法和選擇流程類似，不再詳細介紹。需要注意的是：轉(zhuǎn)換是有方向的，若轉(zhuǎn)換的順序是從上到下，即為正常順序，可以省略箭頭。 若轉(zhuǎn)換的順序從下到上，箭頭不能省略。只有兩步的閉環(huán)的處理。在順序功能圖中只有兩步組成的小閉環(huán)如圖 7-28a所示，因為M0.3既是M0.4的前級步，又 是它的后續(xù)步，所以對應(yīng)的用起保停電路模式設(shè)計的梯形圖程序如圖 7-28b

26、所示。從梯形圖中圖7-27循環(huán)、跳轉(zhuǎn)流程可以看出，M0.4線圈根本無法通電。解決的辦 法是：在小閉環(huán)中增設(shè)一步，這一步只起短延時(w 0.1s)作用，由于延時取得很短，對系統(tǒng)的運行不會有什么影響，如圖 7-28C所示。1 nI0HIIMQ3M0.5M0.41 丿 1 (b)圖7-28只有兩步的閉環(huán)的處理.10.1(c)7.2.4 PLC程序設(shè)計步驟PLC程序設(shè)計一般分為以下幾個步驟：1. 程序設(shè)計前的準備工作程序設(shè)計前的準備工作就是要了解控制系統(tǒng)的全部功能、規(guī)模、控制方式、輸入/輸出信號的種類和數(shù)量、是否有特殊功能的接口、與其它設(shè)備的關(guān)系、通信的內(nèi)容與方式等，從而 對整個控制系統(tǒng)建立一個整體的

27、概念。接著進一步熟悉被控對象，可把控制對象和控制功能 按照響應(yīng)要求、信號用途或控制區(qū)域分類，確定檢測設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，了解每一 個檢測信號和控制信號的形式、功能、規(guī)模及之間的關(guān)系。2. 設(shè)計程序框圖根據(jù)軟件設(shè)計規(guī)格書的總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)、按 程序設(shè)計標準繪制出程序結(jié)構(gòu)框圖，然后再根據(jù)工藝要求，繪出各功能單元的功能流程圖。3. 編寫程序根據(jù)設(shè)計出的框圖逐條地編寫控制程序。編寫過程中要及時給程序加注釋。4. 程序調(diào)試調(diào)試時先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號，觀察輸出信號的變化情況。各功能單元調(diào) 試完成后，再調(diào)試全部程序，調(diào)試各部分的接口情況，直到滿意為止。程

28、序調(diào)試可以在實驗 室進行，也可以在現(xiàn)場進行。如果在現(xiàn)場進行測試，需將可編程控制器系統(tǒng)與現(xiàn)場信號隔離， 可以切斷輸入/輸出模板的外部電源，以免引起機械設(shè)備動作。程序調(diào)試過程中先發(fā)現(xiàn)錯誤， 后進行糾錯?；驹瓌t是“集中發(fā)現(xiàn)錯誤，集中糾正錯誤”。5. 編寫程序說明書在說明書中通常對程序的控制要求、程序的結(jié)構(gòu)、流程圖等給以必要的說明，并且給出 程序的安裝操作使用步驟等。7.3應(yīng)用舉例機械手的模擬控制圖7-29為傳送工件的某機械手的工作示意圖，其任務(wù)是將工件從傳送帶 A搬運到傳送帶1. 控制要求按起動按鈕后，傳送帶 A運行直到光電開關(guān)PS檢測到物體，才停止，同時機械手下降。 下降到位后機械手夾緊物體，2

29、s后開始上升，而機械手保持夾緊。上升到位左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)到位 下降，下降到位機械手松開，2s后機械手上升。上升到位后，傳送帶 B開始運行，同時機械 手右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位，傳送帶 B停止，此時傳送帶A運行直到光電開關(guān)PS再次檢測到物體， 才停止循環(huán)。機械手的上升、下降和左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的執(zhí)行，分別由雙線圈二位電磁閥控制汽缸的運動控 制。當下降電磁閥通電，機械手下降，若下降電磁閥斷電，機械手停止下降，保持現(xiàn)有的動 作狀態(tài)。當上升電磁閥通電時，機械手上升。同樣左轉(zhuǎn) /右轉(zhuǎn)也是由對應(yīng)的電磁閥控制。夾緊 /放松則是由單線圈的二位電磁閥控制汽缸的運動來實現(xiàn)，線圈通電時執(zhí)行夾緊動作，斷電時 執(zhí)行放松動作。并且要求只有當機械

30、手處于上限位時才能進行左/右移動，因此在左右轉(zhuǎn)動時用上限條件作為聯(lián)鎖保護。由于上下運動，左右轉(zhuǎn)動采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個線圈 不能同時通電，因此在上/下、左/右運動的電路中須設(shè)置互鎖環(huán)節(jié)。為了保證機械手動作準確，機械手上安裝了限位開關(guān) SQ1、SQ2、SQ3、SQ4,分別對機 械手進行下降、上升、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動作的限位，并給出動作到位的信號。光電開關(guān)PS負責檢測傳送帶A上的工件是否到位，到位后機械手開始動作。2. I/O分配輸出輸入起動按鈕: 停止按鈕:上升限位SQ1下降限位SQ2左轉(zhuǎn)限位SQ3右轉(zhuǎn)限位SQ4光電開關(guān)PS:10.010.510.110.210.310.410.6上升YV1

31、 下降YV2 左轉(zhuǎn)YV3 右轉(zhuǎn)YV4 夾緊YV5 傳送帶A : 傳送帶B:Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7YV I 諭!YV2、i IB !SQ1SQ2SQ3YV5 SQ4伎送蒂A光電開關(guān)PSJXYV4）上升限位j F降限位左轉(zhuǎn)限位）右轉(zhuǎn)限位2傳送帶BYV3 SB1 SB2起動 停止圖7-29機械手控制示意圖3. 控制程序設(shè)計根據(jù)控制要求先設(shè)計出功能流程圖，如圖7-30所示。根據(jù)功能流程圖再設(shè)計出梯形圖程序，如圖7-31所示。流程圖是一個按順序動作的步進控制系統(tǒng)，在本例中采用移位寄存器編 程方法。用移位寄存器M10.1M11.2位，代表流程圖的各步，兩步之間的轉(zhuǎn)換條件滿

32、足時， 進入下一步。移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端 DATA （M10.0）由M10.1M11.1各位的常閉接點、 上升限位的標志位 M1.1、右轉(zhuǎn)限位的標志位 M1.4及傳送帶A檢測到工件的標志位 M1.6串 聯(lián)組成，即當機械手處于原位，各工步未起動時，若光電開關(guān)PS檢測到工件，則M10.0置1, 這作為輸入的數(shù)據(jù)，同時這也作為第一個移位脈沖信號。以后的移位脈沖信號由代表步位狀 態(tài)中間繼電器的常開接點和代表處于該步位的轉(zhuǎn)換條件接點串聯(lián)支路依次并聯(lián)組成。在 M10.0線圈回路中，串聯(lián)M10.1M11.1各位的常閉接點，是為了防止機械手在還沒有回到原 位的運行過程中移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端再次置1,因為移

33、位寄存器中的“ 1”信號在M10.1M11.1之間依次移動時，各步狀態(tài)位對應(yīng)的常閉接點總有一個處于斷開狀態(tài)。當“1”信號移到M11.2時，機械手回到原位，此時移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端重新置1,若起動電路保持接通（M0.0=1 ），機械手將重復工作。當按下停止按鈕時，使移位寄存器復位，機械手立即停 止工作。若按下停止按鈕后機械手的動作仍然繼續(xù)進行，直到完成一周期的動作后，回到原位時才停止工作，將如何修改程序H4 1in.aIZMOD-1卜-H 1_C )NQ0 _ILJ1 r2上產(chǎn)甑咗tr吉悅KllQQ2Mt 1H卜-H 1_)NQOT FJTi1Q.i口 03旳問白4 片嚴常甘怕工合忙.古片I0

34、.&UD0H HHI_)11 =圖7-31 機械手梯形圖圖7-30機械手流程圖MD.0-1阿塔2 上升腹檢標志位M1 1網(wǎng)姑弓傳迭帶A （起動后傳建帯豳行，直檢測到工件后停止; 或機械手到原位后停止MOOM1.6Q0.6TI_IM11.1TI_I網(wǎng)壯 移位寄存器的數(shù)據(jù)輸人aJftDATA（M1D0）由M101-M11 1各位的常閉接點、上升順位的標志位 M1 1右樹艮位的標志橙隈倚送帶A檢栽倒工件的標志位訓諱專組歐 即當機粧手赴干 原檢 各工步未起動時，若光電開關(guān)PS檢測到工件，貝MlOOSl-遠作為輸入的數(shù)據(jù).同時 這也作為第一個移檢魅沖信號oM1.1M1.4M10.1M1D.2M10.3M

35、W.4M1O.5T II I， d_ 、 M10.6M10.7I，1M11 0M11.1M1.6M1O.DI”，I IC )，機械豐松開岡熬S 移位融沖信號由代表歩位狀態(tài)中間繼電器的信開接點和 代表處千該步位的鵠按象件損點串聯(lián)支路依次并聯(lián)給成M1Q1I I10 2I1 11M1C.2T37H IHM10310.1T I1-M1I14113H I_1-SHHBBNENO|AM10DDATAM10.bS_BIT+n-MM1D.510.2網(wǎng)搐9MWlt hqo.2YMl 0 5111罔韜10MIO 2I IM2D.01 1T37INTOhl+20-PT機械手梯形圖續(xù)冋石5 -恃產(chǎn)號心臥丈因諛*斤，F(xiàn)

36、工戸館卩止，或機楫乖和雨祐斤每上MOOkt) bD0.&T _M11,1間 11.2HI_心R*B AiftDATA和?！坑蒑tQ1-M11上曲眼洼的標右Sy|H.古節(jié)配忱的舷佇VT q英傳送帝前1囲封Hf+的顯衣住時丘耒期曲血即十她T%二 呃朝 各T薜未廿倉hfb著先田,開關(guān)PS檢糾別工件，II1410 Jb迪:作溝坯叫旳障 同時 堆也作為第一牛銚 i冷專。Mi lMT 4M1QtMlQ.2M1D3WCNMH5-I I_II_d_ _ _ _ I_M1C.EMIO?Mil dU11 JIT enibn-P_d_丿 _ I_I I_C 、I Ha ?按申止按ifl修便85疔錘臭位，忙犧f址開1

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38、，運行程序。依次按表7-1中的順序按下各按鈕記錄觀察到的現(xiàn)象。看是否與控制要求相符。表7-1機械手模擬控制調(diào)試記錄表輸入輸出現(xiàn)象移位寄存器的狀態(tài)位=1按下起動按鈕（10.0）按下光電檢測開關(guān)PS（l0.6）按下下降限位開關(guān)SQ2（ I0.2）按下上升限位開關(guān)SQ1（ I0.1）按下左轉(zhuǎn)限位開關(guān)SQ3（ I0.3）按下下降限位開關(guān)SQ2（ I0.2）按下上升限位開關(guān)SQ1（ I0.1）按下右轉(zhuǎn)限位開關(guān)SQ4（ I0.4）再按下光電檢測開關(guān)PS（I0.6）重復上步驟觀察按下停止按鈕（I0.5）（2）建立狀態(tài)圖表，再重復上述操作，觀察移位寄存器的狀態(tài)位的變化，并記錄組合機床的控制兩工位鉆孔、攻絲組合

39、機床，能自動完成工件的鉆孔和攻絲加工，自動化程度高，生產(chǎn) 效率高。兩工位鉆孔、攻絲組合機床如圖 7-32所示。F占孔原位M出扎動力X-電動機YV3 冬ZT工腿攻it滑育攻繪廂恆攻茲動力頭攻覽胖直攻煌工恆圖7-32兩工位鉆孔、攻絲組合機床示意圖機床主要由床身、移動工作臺、夾具、鉆孔滑臺、鉆孔動力頭、攻絲滑臺、攻絲動力頭、 滑臺移動控制凸輪和液壓系統(tǒng)等組成。移動工作臺和夾具用以完成工件的移動和夾緊，實現(xiàn)自動加工。鉆孔滑臺和鉆孔動力頭,用以實現(xiàn)鉆孔加工量的調(diào)整和鉆孔加工。攻絲滑臺和攻絲動力頭，用以實現(xiàn)攻絲加工量的調(diào) 整和攻絲加工。工作臺的移動（左移、右移），夾具的夾緊、放松，鉆孔滑臺和攻絲滑臺的移

40、動（前移、后移），均由液壓系統(tǒng)控制。其中兩個滑臺移動的液壓系統(tǒng)由滑臺移動控制凸輪來 控制，工作臺的移動和夾具的夾緊與放松由電磁閥控制。根據(jù)設(shè)計要求，工作臺的移動和滑臺的移動應(yīng)嚴格按規(guī)定的時序同步進行，兩種運動密 切配合，以提高生產(chǎn)效率。1. 控制要求系統(tǒng)通電，自動起動液壓泵電動機 M1。若機床各部分在原位(工作臺在鉆孔工位SQ1動作，鉆孔滑臺在原位SQ2動作，攻絲滑臺在原位SQ3動作)，并且液壓系統(tǒng)壓力正常，壓 力繼電器PV動作，原位指示燈HL1亮。將工件放在工作臺上，按下起動按鈕 SB，夾緊電磁閥YV1得電，液壓系統(tǒng)控制夾具將 工件夾緊，與此同時控制凸輪電動機 M2得電運轉(zhuǎn)。當夾緊限位SQ4

41、動作后，表明工件已被 夾緊。起動鉆孔動力頭電動機 M3，且由于凸輪電動機M2運轉(zhuǎn)，控制凸輪控制相應(yīng)的液壓閥使 鉆孔滑臺前移，進行鉆孔加工。當鉆孔滑臺到達終點時，鉆孔滑臺自動后退，到原位時停， M3同時停止。等到鉆孔滑臺回到原位后，工作臺右移電磁閥 YV2得電，液壓系統(tǒng)使工作臺右移，當工 作臺到攻絲工位時，限位開關(guān) SQ6動作，工作臺停止。起動攻絲動力頭電機 M4正轉(zhuǎn)，攻絲 滑臺開始前移，進行攻絲加工，當攻絲滑臺到終點時(終點限位SQ7動作)，制動電磁鐵DL得電，攻絲動力頭制動，0.3s后攻絲動力頭電機 M4反轉(zhuǎn)，同時攻絲滑臺由控制凸輪控制使 其自動后退。當攻絲滑臺后退到原位時，攻絲動力頭電機M4停，凸輪正好運轉(zhuǎn)一個周期，凸輪電機M2停，延時3s后左移電磁閥YV3得電，工作臺左移，到鉆孔工位時停。放松電磁閥YV4得電，放松工件，放松限位 SQ8動作后，停止放松。原位指示燈亮，取下工件，加工過程完 成。兩個滑臺的移動，是通過控制凸輪來控制滑臺移動液壓系