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1、第8章 PLC控制系统程序设计方法 第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.1 PLC程序设计的基本要求程序设计的基本要求8.2 程序设计方法程序设计方法 8.3 PLC控制系统实例控制系统实例 第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.1 PLC程序设计的基本要求程序设计的基本要求 编制一个较好的PLC控制程序一般应注意以下几个方面。1)正确性 2)可靠性 3)合理性 4)可读性 5)可塑性 第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.2 程序设计方法程序设计方法 8.2.1 逻辑设计法逻辑设计法 1三相异步电动机可逆控制线路 图8-1(a)所示是三相异步电动机可逆控制线路。该线路在继电接触器控制
2、线路中已做过介绍。根据电路的控制要求，可画出如图8-1(b)所示的线路工作时序图，由时序图可看出线路中各器件动作的相互次序和因果关系。第8章 PLC控制系统程序设计方法 对线路的控制系统来说，输入信号共有4个，分别为SB1、SB2、SB3和FR，而输出信号则是KM1和KM2。考虑到系统中的自锁和互锁，得KM1、KM2的逻辑函数为 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-1 三相异步电动机可逆控制线路及工作时序图(a)三相异步电动机可逆控制线路；(b)工作时序图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 表8-1 I/O分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 根据逻辑函数表达式及I/O分配表得出
3、其梯形图如图8-2所示。图8-2 三相异步电动机可逆控制线路梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 由梯形图可得程序指令表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 2通风机工作情况显示控制通风机工作情况显示控制 1)红灯常亮的程序设计红灯常亮的程序设计 当4台通风机都不开机时红灯常亮。其状态表为(设灯常亮为1、灭为0，通风机开机为1、停为0，以下同。)由状态表可得F1的逻辑函数：(8-1)第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-3 红灯常亮的梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 2)绿灯常亮的程序设计绿灯常亮的程序设计 能引起绿灯常亮的情况有5种，其状态表如下：第8章 PLC控制系
4、统程序设计方法 由状态表可得F2的逻辑函数为(8-2)由于根据式(8-2)直接画梯形图时，梯形图会很烦琐，因此应先对式(8-2)进行化简。将式(8-2)化简得 (8-3)第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-4 绿灯常亮梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 3)红灯闪烁的程序设计红灯闪烁的程序设计 当红灯闪烁时，其状态表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 由状态表可得F1的逻辑函数为 将式(8-4)化简得(8-5)(8-4)第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-5 红灯闪烁的梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 4)绿灯闪烁的程序设计绿灯闪烁的程序设计 当绿灯闪烁时，
5、其状态表为 第8章 PLC控制系统程序设计方法 由状态表可得F2的逻辑函数为(8-6)将式(8-6)化简得(8-7)第8章 PLC控制系统程序设计方法 根据式(8-7)画出的梯形图如图8-6所示。图8-6 绿灯闪烁的梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 5)做做I/O点分配表点分配表 本例有A、B、C、D共4个输入信号，F1、F2两个输出，选择CPM1A机型，作出I/O分配表如表8-2所示。表8-2 I/O分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-7 通风机工作情况显示控制梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 由梯形图可得程序指令表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法
6、3感应式交通信号灯自动控制感应式交通信号灯自动控制 当PLC各输出信号按照一定的时间顺序发生变化时，可采用时序图设计程序。通过绘制各输出信号和输入信号之间的关系和顺序，理顺各状态转换的时刻和转换条件，清理出输出和输入的逻辑关系，从而完成控制系统梯形图的编制。以下是十字路口感应式交通信号灯自动控制系统的设计示例。假设有一个车流量大的主干线与一个车流量小的支线相交叉的十字路口，为了较有效地提高该路口的车辆通行能力，避免因支线绿灯放行期间造成主干线车辆积压过多，计划采用感应式控制方式，以缓解上述矛盾。主干线及支线的来往车辆通过埋设在停车线附近的四个方向的车辆检测器A1、A2、B1、B2检测，如图8-
7、8所示。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-8 十字路口信号灯示意图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 1)控制要求控制要求 (1)启动该系统后(开机)，主干线方向为绿灯亮，支线方向为红灯亮。若支线无车辆通过，则该状态一直保持。一旦支线有车到达路口，则检测器B1或B2检测到车辆到达6 s后，使主干线绿灯灭，黄灯亮，延迟4 s后变为红灯亮。同时，支线由红灯亮变为绿灯亮。(2)当支线绿灯亮后，若主干线无车辆通过路口，则支线绿灯延时25 s后自动变为黄灯亮，延时4 s后转为红灯亮。同时，主干线由红灯变为绿灯。(3)在支线绿灯延时期间，如主干线已积压三辆车，则当检测器A1或A2检测到第三辆车到
8、达时，停止支线绿灯延时，立刻变为黄灯亮，维持4 s后又变为红灯亮。此时，主干线由红灯亮变为绿灯亮。重复上述循环。第8章 PLC控制系统程序设计方法 2)系统设计分析系统设计分析 (1)确定I/O点数。根据控制要求可知，输入信号有5个，即启动信号和4个方向的车辆检测信号。输出信号有6个，即主干线(东西方向)红、黄、绿灯及支线(南北方向)红、黄、绿灯。从定时角度来看，南北方向(支线)绿灯需要一个最大定时值为25 s的定时器，南北、东西两个方向的黄灯各需一个4 s的定时器，一个检测到南北方向来车后延时6 s的定时器，一个记录东西方向积压车辆数的计数器。由于最大定时值皆未超过定时器的预置值范围，故总共
9、需4个定时器、2个计数器。第8章 PLC控制系统程序设计方法 表8-3 I/O分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 (2)灯色状态及定时时序图。按照控制要求，可绘出该时序图如图8-9所示。因为当支线车辆检测器B1或B2检测到来车后延时6 s，所以使主干线由绿灯转变为黄灯亮。该6 s的延时应由B1或B2输入的信号启动定时器TIM000来实现，但在TIM000定时期间，检测信号消失后，TIM000会复位。为了防止复位，图8-9中采用了锁存指令(KEEP 2000)形成锁存继电器。第8章 PLC控制系统程序设计方法 支线绿灯最长延续25 s，在此期间若主干线积压车辆不够3辆，则当延迟时间到后，
10、才由绿灯转为黄灯亮。假若积压车辆已够3辆，则不管绿灯延迟25 s是否到，在第三辆车到时，立即强迫将绿灯转变为黄灯亮。处理这一问题的关键，是当支线绿灯亮时应为启动车辆计数器作好准备。一旦主干线方向的传感器A1或A2发出有车信号，就能立即启动车辆计数器开始计数。因此，主干线来车计数器的启动条件应为支线绿灯亮和主干线车辆传感器A1或A2的输出信号。只要车辆计数器计到第3辆来车，就有信号输出，不管绿灯是否延时够25 s，就迫使其关闭而转为黄灯亮。图8-9中虚线所示即为这种情况。整个系统的灯色转换条件及定时时序如图8-9中箭头所示。由图8-9可得出各定时器控制条件及灯色转换控制条件。第8章 PLC控制系
11、统程序设计方法 图8-9 系统时序图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 (3)定时器、计数器控制条件及灯色转换控制条件。具体描述如下：定时器、计数器控制条件：将B1、B2检测器产生的检测信号通过上升沿微分指令DIFU产生锁存信号，放在锁存器20000中。.第8章 PLC控制系统程序设计方法.第8章 PLC控制系统程序设计方法 灯色转换条件：支线红灯(01000)=开机(00000)支线绿灯(01001)=主干线红灯(01010)支线黄灯(01002)=(TIM002+CNT046+CNT047)主干线绿灯(01008)=支线红灯(01000)主干线黄灯(01009)=TIM000主干线红灯(
12、01010)=TIM001第8章 PLC控制系统程序设计方法(4)绘制梯形图。图8-10 感应式交通信号灯自动控制梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法(5)编写程序表。程序表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 逻辑设计法归纳如下：用不同的逻辑变量来表示各输入/输出信号，并设定对应输入/输出信号各种状态时的逻辑值；详细分析控制要求，明确各输入/输出信号个数，合理选择机型；根据控制要求，列出状态表或画出时序图；由状态表或时序图写出相应的逻辑函数，并进行化简；根据化简后的逻辑函数画出梯形图，列出指令表；上机调试，使程序满足要求。第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.2.2 顺序控制设计
13、法顺序控制设计法 1顺序控制设计法的功能表图与梯形图顺序控制设计法的功能表图与梯形图 对那些按动作的先后顺序进行工作的系统，非常适宜使用顺序控制设计法编程。顺序控制设计法规律性很强，虽然编出的程序偏长，但程序结构清晰，可读性好。在用顺序控制设计法编程时，可根据系统的工作顺序绘制出功能表图。通过功能表图来表现系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。现以简单的控制为例来说明功能表图的组成。第8章 PLC控制系统程序设计方法 某动力头的运动状态有三种，即快进工进快退。各状态的转换条件为：快进到一定位置，压限位开关SQ1则转为工进；工进到一定位置，压限位开关SQ2则转为快退；退回原位压限
14、位开关SQ3，动力头自动停止运行。对这样的控制过程画出的功能表图如图8-11所示。功能表图是由步、有向连线、转换条件和动作内容说明等组成的。用矩形框表示各步，框内的数字是步的编号。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-11 动力头控制功能表图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 1)单序列结构单序列结构 单序列结构的功能表图没有分支，每个步后只有一个步，步与步之间只有一个转换条件。第8章 PLC控制系统程序设计方法 2)选择序列结构选择序列结构 图8-12(a)是选择序列结构的功能表图。选择序列的开始称为分支，如图8-12(a)的步1之后有三个分支(或更多)，各选择分支不能同时执行。例如，
15、当步1为活动步且条件a满足时，转向步2；当步1为活动步且条件b满足时，转向步3；当步1为活动步且条件c满足时，转向步4。无论步1转向哪个分支，当其后续步成为活动步时，步1自动变为不活动步。若已选择了转向某一个分支，则不允许另外几个分支的首步成为活动步，所以应该使各选择分支之间连锁。选择序列的结束称为合并。在图8-12(a)中，不论哪个分支的最后一步成为活动步，当转换条件满足时，都要转向步5。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-12 选择序列与并行序列功能表图(a)选择序列结构；(b)并行序列结构 第8章 PLC控制系统程序设计方法 3)并行序列结构 图8-13 步程序的结构 第8章 PL
16、C控制系统程序设计方法 2用顺序控制设计法编写程序用顺序控制设计法编写程序 用顺序控制设计法编程的基本步骤如下：(1)分析控制要求，将控制过程分成若干个工作步，明确每个工作步的功能，弄清步的转换是单向进行还是多向进行，确定步的转换条件(可能是多个信号的“与”、“或”等逻辑组合)。必要时可画一个工作流程图，它对理顺整个控制过程的进程以及分析各步的相互联系有很大作用。(2)为每个步设定控制位。控制位最好使用同一个通道的若干连续位。若用定时器/计数器的输出作为转换条件，则应确定各定时器/计数器的编号和设定值。第8章 PLC控制系统程序设计方法(3)确定所需输入和输出点的个数，选择PLC机型，作出I/
17、O分配。(4)在前两步的基础上，画出功能表图。(5)根据功能表图画梯形图。(6)添加某些特殊要求的程序。第8章 PLC控制系统程序设计方法 3用顺序控制设计法编程实例用顺序控制设计法编程实例 图8-14 电液控制系统动力头工作流程图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 控制要求如下：(1)系统启动后，两个动力头便同时开始按流程图中的工作步顺序运行。从它们都退回原位开始延时10 s后，又同时开始进入下一个循环的运行。(2)若断开控制开关，各动力头必须将当前的运行过程结束(即退回原位)后才能自动停止运行。(3)各动力头的运动状态取决于电磁阀线圈的通、断电，它们的对应关系如表8-4和表8-5所示。表
18、中的“+”表示该电磁阀的线圈通电，“-”表示该电磁阀的线圈不通电。第8章 PLC控制系统程序设计方法 表8-4 1号动力头 表8-5 2号动力头 第8章 PLC控制系统程序设计方法 表表8-6 I/O分配表分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-15 电液控制系统动力头的控制功能表图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-16 电液控制系统动力头控制梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 根据梯形图可得程序表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 第8章 PLC控制系统程序设计方法 对梯形图的工作过程说明如下：(1)在PLC上电后的第一个扫描周期，25315为ON，使初始步
19、20000为ON，为系统启动作好准备。(2)在一个循环过程结束时，两个动力头一起在原位停留10 s后，步20000自动成为活动步，以使系统进入下一个循环的过程，所以将TIM000(原位等待定时器)的常开触点与25315并联。(3)因为步20001和步20006是两个并行序列的首步，所以这两个步的活动条件都是20000和00000的“与”。在一个循环的过程结束且20000成为活动步时，由于00000始终为ON，从而使步20001和步20006自动成为活动步，并开始重复前一个循环的过程。第8章 PLC控制系统程序设计方法 (4)当两个动力头都回到原位且等待步20005和20009都成为活动步时，T
20、IM000才开始计时。在定时时间到且步20000成为活动步时，等待步20005和20009才变为不活动步；(5)对应每一个工作步，要对控制相关电磁阀的输出位进行置位或复位。例如，在20001成为活动步时，要将01002和01003置位(电磁阀YV2、YV3线圈通电)，使1号动力头快进；在等待步20005和20009为活动步时，将相关电磁阀线圈的输出位进行复位，以保证下一个循环时动力头不会发生错误的动作。例如，在20005成为活动步时，将01006和01003复位，使1号动力头进入等待状态；在20009成为活动步时，将01006和01007复位，使2号动力头进入等待状态。第8章 PLC控制系统程
21、序设计方法 顺序控制设计法有一定的规律可循，所编写的程序易读，易检查，易修改，是常用的设计方法之一。使用顺序控制设计法的关键有三条：一是理顺动作顺序，明确各步的转换条件；二是准确地画出功能表图；三是根据功能表图正确地画出相应的梯形图，最后再根据某些特殊功能要求，添加部分控制程序。要想用好顺序控制设计法，重要的是熟练掌握功能表图的画法，以及根据功能表图画出相应梯形图的方法。第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.2.3 继电器控制电路图转换设计法继电器控制电路图转换设计法 1对各种继电器和电磁阀等的处理对各种继电器和电磁阀等的处理 在继电器控制系统中，大量使用了各种控制电器，例如交直流接触器、电
22、磁阀、电磁铁、中间继电器等。交直流接触器、电磁阀、电磁铁的线圈是执行元件，要为它们分配相应的PLC输出继电器号。中间继电器可以用PLC内部的辅助继电器来代替。第8章 PLC控制系统程序设计方法 2对常开按钮和常闭按钮的处理对常开按钮和常闭按钮的处理 在继电器控制电路中，一般启动用常开按钮，停车用常闭按钮。用PLC控制时，启动和停车一般都用常开按钮。尽管使用哪种按钮都可以，但是画出的PLC梯形图却不同。图8-17(a)和(b)中，SB1是启动按钮，SB2是停车按钮，K是交流接触器。图8-17(a)中的停车用常开按钮，对应梯形图中的00001是常闭触点；图8-17(b)中的停车用常闭按钮，对应梯形
23、图中的00001是常开触点。在转换时这一点要务必注意。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-17 按钮与梯形图的对应关系(a)常开按钮对应的梯形图；(b)常闭按钮对应的梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 3对热继电器触点的处理对热继电器触点的处理 若PLC的输入点较多，则热继电器的常闭触点可占用PLC的输入点；若输入点较少，则热继电器的信号可不输入PLC中，而是接在PLC外部的控制电路中。第8章 PLC控制系统程序设计方法 4对时间继电器的处理对时间继电器的处理 物理的时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种。通电延时型时间继电器，其延时动作的触点有通电延时闭合和通电延时断开两种
24、；断电延时型时间继电器延时动作的触点有断电延时闭合和断电延时断开两种。用 PLC控制时，时间继电器可以用 PLC的定时器/计数器来代替。PLC定时器的触点只有接通延时闭合和接通延时断开两种，但通过编程，可以设计出满足要求的时间控制程序。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-18 通电延时接通的控制(a)继电接触器控制线路；(b)控制梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 5处理电路的连接顺序处理电路的连接顺序 在转换成PLC的梯形图时，为了能方便转换，一般要把继电器控制电路图做一点调整。例如将图8-19(a)转换成PLC梯形图时，要先对图8-19(a)中电路图的部分接线进行调整。线圈K
25、M2和KM3之间连接着常开触点KM2，由于PLC的梯形图不允许有这种结构，因此应对这种接线图进行调整。由于KM3接通的条件有两个，其一是KM2接通，其二是时间继电器的常开触点KT闭合，两者具一即可，因此，应将KM2的常开触点与KT的延时闭合的常开触点并联作为KM3的接通条件。根据这个原则，画出调整后的控制电路如图8-19(b)所示。对图8-19(b)的电路做I/O分配，如表8-7所示，KM3用20000来代替，时间继电器用TIM000来代替。由I/O分配画出PLC的梯形图如图8-19(c)所示。第8章 PLC控制系统程序设计方法 表表8-7 I/O分配表分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方
26、法 图8-19 控制电路接线的调整(a)调整前的继电器控制电路；(b)调整后的继电器控制电路；(b)(c)PLC控制梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.2.4 PLC经验控制与基本环节经验控制与基本环节 1.定时器定时器/计数器扩展计数器扩展 例1：定时器的扩展。一个定时器的最大定时时间是999.9 s，但通过几个定时器串联或定时器与计数器串联的方式则可获得更长的定时时间。图8-20以TIM000的常开触点作为定时器TIM001的执行时间，就可实现定时器容量的扩展。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-20 定时器的扩展 第8章 PLC控制系统程序设计方法 例例2：定时器与计数
27、器的串联。在图8-21中，当00000接通时，定时器TIM000启动，经SV1秒后产生输出信号，使内部辅助继电器20000线圈带电；继而其常开触点接通，使计数器CNT001对定时输出信号进行计数，其常闭触点断开，将TIM000复位。此后，又重新启动，延时SV1秒后，又产生一输出信号，计数器CNT001再对它计数；同时TIM000又自动复位后再启动，直到计数器CNT001达到计数值SV2时，使01000接通带电。这样，从00000接通到01000产生输出为止，延迟的时间为定时器与计数器二者预置值的乘积。计数器的复位脉冲采用特殊辅助继电器25315，它在程序运行开始后，仅在第一个扫描周期接通，用作
28、计数器的初始复位。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-21 定时器与计数器的串联(a)梯形图；(b)工作波形 第8章 PLC控制系统程序设计方法 例3：循环计数器容量的扩展。在图8-22中，CNTR000的常开触点连到CNT001的计数脉冲输入端，可以构成大容量的循环计数器。例如，CNTR000指令的HR00中若为#9999，CNT001的SV为#1000，则每经过100001000 s，CNT001的输出就会ON一次。请注意CNT和CNTR的编号方法。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-22 循环计数器容量的扩展 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-23 计数器扩展 第8章
29、 PLC控制系统程序设计方法 例4：试设计一控制电路，使其从启动开始，每经1 min、1 h和24 h后各输出一控制信号。分析：为了实现这一要求，可以采用计数器对内部产生1 s脉冲的特殊辅助继电器25502进行预值计数来实现。其梯形图如图8-23所示，图中利用CNT010产生1 min的信号，由CNT011和CNT012串联形成1 h的信号，把CNT010、CNT011和CNT012三者串联起来就可得到24 h的信号输出。第8章 PLC控制系统程序设计方法 2.移位及传送控制移位及传送控制 PLC中的移位寄存器可单方向移动，移动量是固定的，且具有先进先出的特点，故利用移位寄存器可构成各种移位与
30、传送控制电路，满足生产的实际需要。例如，节日的彩灯移位控制、工业生产装配线的自动控制等，皆属这种类型的控制。例例5：灯光移位控制电路。若有12个灯，要求启动程序后，从第一个灯开始亮，然后每秒向前移一个灯，至第12个灯亮后，又重复从第一个灯开始亮，如此不断循环。其梯形图及工作波形图如图8-24所示。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-24 灯光移位控制电路(a)梯形图程序；(b)工作波形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 系统程序表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 例6：装配生产线控制电路。假设有一装配生产线共有16个工作位置，可完成对某零件的装配、焊接、夹紧、上螺母、油漆、贴
31、商标等工作，该生产线的示意图如图8-25所示。为了避免无零件装入时机械空操作，在第一个位置上装有传感器，用来检查是否有零件装入。该生产线每5秒钟移动一个工位，在2、4、6、8、10、12、14和16号位置上分别完成8个不同的操作，而3、5、7、9、11、13、15、17号位置仅用于传送零件。当允许工作信号产生时，该生产线投入工作；当无零件装入或发出停止信号时，各种操作均不执行。其I/O分配表如表8-8所示。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-25 装配生产线示意图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 表8-8 I/O分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 将生产线的16个工位看作移位
32、寄存器的16位，要求零件在生产线上从一个工位移到另一个工位需5 s，故移位寄存器每移一位也需5 s。因此，移位寄存器的SP脉冲应是一个5 s的脉冲发生器。装配生产线控制梯形图如图8-26所示。当允许工作信号产生时，00000接通，启动定时器TIM 000，每5 s使其常开触点接通一次，从而使20000继电器每5 s输入一个信号作为移位寄存器的时钟脉冲。在正常倩况下，零件连续不断地在位置1装入，由传感器检测的零件装入信号作为移位寄存器的输入信号，在时钟脉冲的作用下在IR 210中被逐位移动，每移动一位需5 s，正好与零件每移一个工位经过的时间一样。因此，当第一个零件装入信号产生时，使21000置
33、1，5s后移至21001位，使01001接通，执行操作1，此时零件也正好移到第二工位，从而完成操作1。以后每经10 s移动两位，恰好执行一种操作。当信号移到通道的最后一位时，执行最后一种操作。第8章 PLC控制系统程序设计方法 如果没有零件装入，则传感器无信号输入移位寄存器，故通道IR 210各位皆为零，则各种操作均不执行。同理，当发出停止信号后，移位寄存器被复位，各种操作也不执行。由这一控制电路的基本思路出发，可以设计出检测产品、剔除次品、统计班产量、统计日产量等控制电路。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-26 装配生产线控制梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 3液体混合自动
34、控制系统设计及调试液体混合自动控制系统设计及调试 图8-27 液体混合自动控制装置示意图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 1)控制要求控制要求 按下启动按钮，X1打开，液体A流入容器。当液面上升到I时，传感器I输出信号，将液体A的阀门关闭，液体B阀门打开。液面继续上升到H时，传感器H发出信号，将液体B的阀门关闭，同时启动电动机M，开始搅拌。搅拌均匀后(设1分钟)，停止搅动，打开放液阀，开始放出混合液体。当液面下降到L时，L从接通变为断开。经过3 s后，混合液放完，将放液阀X3关闭，开始下一周期。在工作过程中，若按下停止按钮，则在完成当前混合操作处理后，才停止操作(停在初始状态)。第8章 P
35、LC控制系统程序设计方法 2)系统设计系统设计 按照控制要求，输入点有5个，即一个启动按钮、一个停止按钮和三个液面指示传感信号。输出点共4个，即3个电磁阀X1、X2和X3，一台电动机M。因该系统所需程序容量不大，故仍选用小型机控制。现以CPM1A机为例，实现上述控制。I/O分配见表8-9。表8-9 I/O分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-28 液体混合自动控制装置连接示意图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-29 控制系统梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 系统程序表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 3)输入程序输入程序 在PROGRAM方式下，将程序输
36、入 PLC内。4)调试及修改程序调试及修改程序 在MONITOR方式下调试程序。调试时，用20000、20001、20002、20003、20004的状态来模拟启动，停止，H、I、L的信号状态，输入/输出可暂不作任何连接。调试时各状态情况如下：(1)初始状态。20000、20001、20002、20003、20004均为OFF，01000、01001、01002、01003、01008也均为OFF。(2)启动操作。强制20000为ON，再为OFF(相当于按一下启动按钮)。这时01000灯亮，相当于X1打开，模拟液体注入容器。第8章 PLC控制系统程序设计方法 (3)液面上升到L。强置20004
37、为ON，模拟液面上升到L。(4)液面上升到I。强置20003为ON，模拟液面上升到I。这时01000灯灭，01001灯亮，相当于X1关闭，X2打开，即表示液体A停止注入，液体B注入容器。(5)液面上升到H。强置20002为ON，模拟液面上升到H。这时01001灭，01008亮，相当于X2关闭，M启动工作。此时液体B停止注入，开始搅匀液体。经过1 min延迟，01008灭，01002亮，表示搅动停止，开始放混合液体。(6)液面下降。强置20002为OFF，20003为OFF，表示液面继续下降。(7)液面下降到L。强置20004为OFF，表示液面下降到L，开始放余液。经3s后，01002灭，010
38、00亮，相当于剩余液体放完，液体A又重新注入，表明下一循环开始。第8章 PLC控制系统程序设计方法 8.3 PLC控制系统实例控制系统实例 8.3.1 机械手的机械手的PLC控制控制 图8-30 机械手动作示意图(a)机械手动作示意图；(b)机械手操作盘示意图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 1机械手的工作方式机械手的工作方式 (1)单周期方式。机械手在原位压左限位开关和上限位开关，按一次操作按钮则机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停；机械手夹紧工件后开始上升，上升到原位压动上限位开关后自停；机械手开始右行直至压动右限位开关后自停；机械手下降，下降到右工位压动下限位开关(两个工
39、位用一个下限位开关)后自停；机械手放松工件后开始上升，直至压动上限位开关后自停(两个工位用一个上限位开关)；机械手开始左行，直至压动左限位开关后自停。至此一个周期的动作结束，再按一次操作按钮则开始下一个周期的运行。单周期方式工作过程如图8-31所示。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-31 单周期方式工作过程示意图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 (2)连续方式。启动后机械手反复运行上述每个周期的动作过程，即周期性连续运行。(3)单步方式。每按一次操作按钮，机械手完成一个工作步。例如，按一次操作按钮，机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关自停，欲使之运行下一个工作步，必须再按一次
40、操作按钮。以上三种工作方式属于自动控制方式。(4)手动方式。按下按钮则机械手开始一个动作，松开按钮则停止该动作。第8章 PLC控制系统程序设计方法 2做做I/O分配表分配表 表表8-10 I/O分配表分配表 第8章 PLC控制系统程序设计方法 3机械手工作图表机械手工作图表 在进行程序设计之前，先画出机械手单周期方式工作图表，如图8-32(a)所示。图中能清楚地看到机械手每一步的动作内容及步间的转换关系。通过工作图表可得出应用程序的总体方案。应用程序的总体方案如图8-32(b)所示，程序分为两大块，即手动和自动两部分。当选择开关拨到手动方式时，输入点00103为ON，其常开触点接通，开始执行手
41、动程序；当选择开关拨在单步、单周期或连续方式时，输入点00103断开，其常闭触点闭合，开始执行自动程序。至于执行自动方式的哪一种，则取决于方式选择开关是拨在单步、单周期还是连续的位置上。第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-32 单周期方式工作图表及总体设计方案(a)单周期方式工作图表；(b)总体设计方案 第8章 PLC控制系统程序设计方法 1)手动控制程序梯形图 图8-33 机械手的手动控制程序梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 由梯形图得程序指令表如下：第8章 PLC控制系统程序设计方法 对图8-33所示的机械手的手动控制程序分析如下：(1)上升/下降控制(工作方式选择开关拨在
42、手动位)。手动控制机械手的上升/下降、左/右行、工件的夹紧/放松操作，是通过方式开关、操作和停车按钮的配合来完成的。若要进行机械手升/降操作，则要把选择开关拨在升/降位，使00100接通。下降操作为：按下操作按钮时，输入点00000接通，01000(下降电磁阀线圈)接通，使机械手下降，松开按钮则机械手停。当按住操作按钮不放时，机械手下降到位压动下限位开关00003时自停。上升操作为：按下停车按钮时，输入点00001接通，01001(上升电磁阀线圈)接通，使机械手上升，松开按钮时机械手停。当按住停车按钮不放时，机械手上升到位压动上限位开关00004后自停。第8章 PLC控制系统程序设计方法 (2
43、)夹紧/放松控制(工作方式选择开关拨在手动位)。只有机械手停在左或右工位且下限位开关00003受压(其常开触点接通)时，夹紧/放松的操作才能进行。把动作选择开关拨在夹紧/放松位，输入点00101接通。若机械手停在左工位且此时有工件，则当按住操作按钮时，开始如下动作：01002被置位，机械手开始夹紧工件；01006为ON，夹紧动作指示灯亮，表示正在进行夹紧的动作；第8章 PLC控制系统程序设计方法 TIM002开始夹紧定时。当定时时间到且夹紧动作指示灯灭时，方可松开按钮，此时01002仍保持接通状态，TIM002被复位。若机械手停在右工位且夹有工件，则当按住停车按钮时，开始如下动作：01002被
44、复位，机械手开始放松工件；01007为ON使放松动作指示灯亮，表示正在进行放松的动作；TIM003开始放松定时。当定时时间到且放松动作指示灯灭时，方可以松开按钮，此时01002仍保持断开状态，TIM003复位。第8章 PLC控制系统程序设计方法 (3)左/右行控制(工作方式选择开关拨在手动位)。把动作选择开关拨在左/右位，使输入点00102接通。右行的操作为：按住操作按钮 00000，01003(右行电磁阀线圈)得电使机械手右行，松开按钮则机械手停。当按住操作按钮不放时，机械手右行。右行到位压动右限位开关00005时自停。左行的操作为：按住停车按钮00001，01004(左行电磁阀线圈)得电使
45、机械手左行，松开按钮则机械手停。当按住停车按钮不放时，机械手左行。左行到位压动左限位开关00006时自停。第8章 PLC控制系统程序设计方法 2)自动控制程序梯形图自动控制程序梯形图 图8-34是根据要求设计的自动控制程序的梯形图，对其功能作如下分析。(1)连续运行方式的控制(工作方式选择开关拨在连续位)。连续运行方式的启动必须从原位开始。如果机械手没停在原位，则要用手动操作让机械手返回原位。当机械手返回原位时，原位指示灯亮。方式选择开关若拨在连续位，则输入点00106接通，这可使21000置位，并使SFT的移位脉冲输入端接通。移位寄存器通道200是由25315或停止按钮00001进行复位的。
46、第8章 PLC控制系统程序设计方法 图8-34 机械手自动控制程序梯形图 第8章 PLC控制系统程序设计方法 由于机械手在原位，上限位开关和左限位开关受压，常开触点00004和00006都闭合，因此按一下操作按钮，向移位寄存器发出第一个移位脉冲。第一次移位使20000为1，从而使01000为ON，自此机械手开始下降，且00004和00006均变为OFF。当机械手下降到左工位并压动下限位开关时，00003的常开触点闭合，于是移位寄存器移位一次。由于机械手离开了原位，且串联在移位输入端的常开触点00000、00004和00006都为OFF，因此这次移位使20000变为0，而20001变为1。200
47、01为1的作用是：其一，使HR0000置位，01002为ON，工件夹紧动作开始；其二，使夹紧动作指示灯亮；其三，使夹紧定时器TIM000开始定时。当定时时间到(即夹紧到位)时，夹紧指示灯灭，移位寄存器又移位一次，使20001变为0，20002变为1。第8章 PLC控制系统程序设计方法 20002为1，使01001为ON，自此机械手开始上升。当机械手上升到原位压上限位开关00004时，使01001断电，上升动作停止，同时移位寄存器又移位一次，使20002变为0，而20003变为1。20003为1，使01003为ON，自此机械手开始右移。当机械手右移到位压右限位开关00005时，使01003断电，
48、右移停止，同时移位寄存器又移位一次，使20003变为0，而20004变为1。第8章 PLC控制系统程序设计方法 20004为1时，若检测到右工位没有工件，且光电开关的常闭触点00007接通，则使01000再次为ON，自此机械手开始下降。当机械手下降到右工位，压动下限位开关00003时，01000断电，下降动作停止，同时移位寄存器又移位一次，使20004变为0，而20005变为1。若检测到右工位有工件，使常闭触点00007断开，则机械手停在右上方不动。只有拿掉右工位的工件，机械手才开始下降。20005为1的作用是：其一，使HR0000和01002复位，工件放松动作开始；其二，使放松动作指示灯亮；
49、其三，放松定时器TIM001开始定时。当定时时间到(即放松到位)时，放松指示灯灭，移位寄存器又移位一次，使20005变为0，而20006变为1。第8章 PLC控制系统程序设计方法 20006为1，使01001再次为ON，自此机械手开始上升。当机械手上升至压动上限位开关00004时，01001断电，上升动作停止，同时移位寄存器又移位一次，使20006变为0，而20007变为1。第8章 PLC控制系统程序设计方法 (2)单周期运行方式的控制(方式选择开关拨在单周期位)。由于方式选择开关拨在单周期位时，00105接通，其常开触点闭合，且21000复位，因此当机械手运行结束一个循环的最后一步，且200
50、07和左限位00006为ON时，因21000已断开而使SFT的数据输入为0，不能使20000再置位，故只能在一个周期结束时停止运行。要想进行下一个周期的运行，必须再按一次操作按钮。第8章 PLC控制系统程序设计方法 (3)单步运行方式的控制(方式选择开关拨在单步位)。选择单步方式时，SFT的移位输入端是常开触点00104与00000的串联，所以按一次操作按钮发一个移位脉冲，机械手只完成一步的动作就停止。例如，当20000接通机械手下降到位时，00003被接通，但此时若不再按一下操作按钮，则移位信号不能送到SFT的移位输入端，因此机械手只能在一步结束时停止运行。因此方式选择开关拨在单步位，001