【文章內(nèi)容簡介】 在實(shí)際控制系統(tǒng)中，功能表圖中往往不是單一地含有上述某一種系列，而經(jīng)常是上述各種序列結(jié)構(gòu)的組合。 1） 步的劃分 分析被控對象的工作過程及控制要求，將系列的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步是根據(jù) PLC 輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進(jìn)入新 的步。如下圖所示，某液壓動力滑臺的整個工作過程可劃分為四步，即： 0 步 A、 B、 C 均不輸出； 1 步 A、 B 輸出； 2 步 B、 C 輸出； 3 步 C 輸出。在每一步內(nèi) PLC 各輸出量狀態(tài)均保持不變。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 裝 訂 線 圖 39 步的劃分方法一 步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象的狀態(tài)變化應(yīng)該是由 PLC輸出狀態(tài)變化引起的。如圖 310 所示，初始狀態(tài)是停在原位不動，當(dāng)?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進(jìn)，快進(jìn)到加工位置轉(zhuǎn)為工進(jìn)，到達(dá)終點(diǎn)加工結(jié)束又轉(zhuǎn)為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態(tài)。因此，液壓 滑臺 的整個工作過程可以劃分為停止（原位）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退四步， 但這些狀態(tài)的改變都必須是由 PLC 輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)與 PLC 輸出無 關(guān)，那么快進(jìn)、工進(jìn)只能算一步 。 圖 310 步的劃分方法二 總之，步的劃分應(yīng)以 PLC 輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因?yàn)槲覀兪菫榱嗽O(shè)計(jì) PLC 控制的程序，所以 PLC輸出狀態(tài)沒有變化時，就不存在程序的變化。 2） 轉(zhuǎn)換條件的確定 確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件是順序控制設(shè)計(jì)法的重要步驟之一。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的條件。常見的轉(zhuǎn) 換條件有按鈕、行程開關(guān)、定時器和計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的動作（通 /斷）等。 如 圖 310 所示，滑臺由 停止（原位）轉(zhuǎn)為快進(jìn)，其轉(zhuǎn)換條件是按下起動按鈕 SB1（即 SB1 的動合觸點(diǎn)接通）；由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是行程開關(guān) SQ2 動作；由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是終點(diǎn)行程開關(guān) SQ3 動作；由快退轉(zhuǎn)為停止（原位）的轉(zhuǎn)換條件是原位行程開關(guān) SQ1 動作。轉(zhuǎn)換條件也可以是若干個信號的邏輯（與、或、非）組合。如：A1*A B1+B2。 3） 功能表圖的繪制 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 裝 訂 線 根據(jù)以上分析畫出描述系統(tǒng)工作過程的功能表圖，是順序控制設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一個步驟。 4） 梯 形圖的編制 根據(jù)功能表圖，采用某種編程方式設(shè)計(jì)出梯形圖程序。有關(guān)編程方式建在下一 節(jié) 中介紹。 （ 3） 指令表編程語言 (ILInstruction List) 指令表編程語言又稱為語句表或布爾助記符，它是一種類似匯編語言的低級語言，屬于傳統(tǒng)的編程語言，用布爾助記符表示的指令來描述程序。是在借鑒、吸收世界范圍的 PLC 廠商的指令表語言的基礎(chǔ)上形成的一種標(biāo)準(zhǔn)語言，可以用來描述功能，功能塊和程序的行為，還可以在順序功能流程圖中描動作和轉(zhuǎn)變的行為。 第四章 PLC 控制機(jī)械 手的設(shè)計(jì) 控制要求 圖 41 是機(jī)械手控制的示意圖，其作用是使 A 處的物體能被放置到 B 處。其工作流程圖如圖 42 所示。 從圖 中可以看出，機(jī)械手的工作過程如下： 0— 初始狀態(tài)：機(jī)械手處于原位狀態(tài)，即左限位 X40 X402 受壓。 1— 按下啟動按鈕，機(jī)械手開始從原位下降。 2— 機(jī)械手下降至下限位 X401 動作，下降結(jié)束，同時 Y431 導(dǎo)通。 3— 設(shè)定時間到后夾持動作完成，機(jī)械手開始上升動作。 4— 機(jī)械手上升至上限位時， X402 動作，上升結(jié)束，同時機(jī)械手開始右移動作。 5— 機(jī)械手右移至右限位， X403 動作，右移結(jié)束，同時機(jī)械手開 始下降動作。 6— 機(jī)械手下降至下限位， X401 動作，下降結(jié)束，同時 Y431 斷電，機(jī)械手開始松開手爪。 7— 設(shè)定時間到后松開動作完成，機(jī)械手開始上升動作。 8— 機(jī)械手上升至上限位時， X402 動作，上升結(jié)束，同時機(jī)械手開始左移動作。 9— 機(jī)械手左移至左限位， X404 動作，左移結(jié)束，結(jié)束一次傳物。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 裝 訂 線 圖 41 機(jī)械手工作示意圖 圖 42 機(jī)械手工作流程 圖 其控制要求是： 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 裝 訂 線 1. 手臂左右直線運(yùn)動 2. 手臂上下直線運(yùn)動 3. 手爪的松開與夾緊動作 4. 多操作方式 要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式，工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成 提前布下的 操作，且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時，每一下步都要按下該按鈕才能實(shí)現(xiàn)。 PLC輸入、輸出分析及 PLC機(jī)型選擇 /輸出接點(diǎn)的總數(shù) 根據(jù)對機(jī)械手的控制分析，可以確定輸入信號有啟動、停止 限位開關(guān) SQ1—— SQ4，啟動按鈕 SB 停止按鈕 SB手動操作按鈕 SB連續(xù)操作按鈕 SB4 等 共計(jì) 15 點(diǎn)輸入；輸出信號為上升、 下降、左移、右移及夾緊，共計(jì) 5點(diǎn)。 機(jī)型的選擇 進(jìn)行 PLC選型時，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時，一般的 PLC都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機(jī)械的自動控制等。當(dāng)控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入 /輸出點(diǎn)的形式，可采用晶體管形式輸出也可以采用繼電器輸出。 輸入 /輸出的點(diǎn)數(shù)可以衡量 PLC 規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì) I/O 點(diǎn) 數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%20%的備用點(diǎn)數(shù)。多數(shù)小型 PLC 為整體式，具有體積小、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法 ，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。 此外，還應(yīng)考慮用戶儲存器的容量、 PLC 的處理速度是否能滿足實(shí)時控制的要求、編程器與外圍設(shè)備的選擇等。 PC內(nèi)存總數(shù)取決于程序指令總條數(shù)。 PC內(nèi)存總數(shù)又是選取 PC 類型的重要依據(jù)，為此依據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式對指 令總條數(shù)進(jìn)行估算。 指令總條數(shù) =（ 10～ 20） *（輸入點(diǎn)數(shù) +輸出點(diǎn)數(shù)） 本控制系統(tǒng)中指令總條數(shù)為（ 10～ 20） *（ 15+5） =200～ 400 條。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 裝 訂 線 綜合分析控制系統(tǒng)要求，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)指標(biāo)，可選用三菱公司的 FX2—48MR，該機(jī)基本單元有 24個開關(guān)量輸入點(diǎn)，有 16個開關(guān)量輸出點(diǎn)，能夠滿足控制系統(tǒng)要求。 據(jù)此可以做出機(jī)械手 PLC 控制的輸入、輸出分配。如表 41所示，其接線如圖 43所示。 表 41 I/O地址分配一覽表 名 稱 代號 輸入 名 稱 代號 輸入 名 稱 代號 輸出 啟動 SB1 X000 夾緊 SB5 X012 電磁閥下降 Y530 Y0 下限行程 SQ1 X500 放松 SB6 X506 電磁閥夾緊 Y531 Y1 上限行程 SQ2 X501 單步上升 SB7 X504 電磁閥上升 Y532 Y2 右限行程 SQ3 X503 單步下降 SB8 X010 電磁閥右行 Y533 Y3 左限行程 SQ4 X502 單步左移 SB9 X505 電磁閥左行 Y534 Y4 停止 SB2 X001 單步右移 SB10 X011 手動操作 SB3 X002 回原點(diǎn) SB11 X004 連續(xù)操作 SB4 X003 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 裝 訂 線 圖 43機(jī)械手 PLC 控制輸入 /輸出分配 梯形圖設(shè)計(jì) 機(jī)械手的控制屬于順序控制，采用步進(jìn)指令，根據(jù)說明機(jī)器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖形，很容易進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 1．梯形圖總體設(shè)計(jì) “ 單步操作”方式時，應(yīng)執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應(yīng)執(zhí)行“返回原位”程序 。 “自動”方式時，應(yīng)執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構(gòu)成如圖 44 所示 其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。 圖 44 控制梯形圖總體構(gòu)成 2．各部分梯形圖設(shè)計(jì) （ 1）通用部分梯形圖設(shè)計(jì) 1）狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器 S600 在手動方式下被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選擇開山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 裝 訂 線 關(guān)處于“返回復(fù)位”（ X501 接通）時，按下返回復(fù)位按鈕（ X505） 時被 置 位 。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600 復(fù)位， 處 于 被置位 。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600復(fù)位。 處于中間工步的狀態(tài)器用手動作復(fù)位操作，即在方式選擇 開關(guān)位于“單步操作”或 “返回復(fù)位”時，中間狀態(tài)器 同步復(fù)位，故初始狀態(tài)梯形圖如下圖 45 所示（如果狀態(tài)器要 在供電時從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要 M71） 。 圖 45狀態(tài)器初始化梯形圖 2）狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動：若機(jī)械手工作在自動工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器 S600 被置位后，按下啟動按鈕，輔助繼電器 M575 工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步步向下傳遞，即可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉(zhuǎn)換啟動繼電器 M575 一直保持到停機(jī)按鈕按下為止。另一方面，采用 M100 檢查機(jī)器是否處于原位。當(dāng) M575 和 M100 都接通時，從初始狀態(tài)開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其梯形圖如 圖 46所示 。 圖 46狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動梯形圖 3）狀態(tài)器轉(zhuǎn) 換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器 M574，并用步進(jìn)指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時，狀態(tài)器的自動轉(zhuǎn)換就被禁止。 在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時， M574 應(yīng)被激勵并保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當(dāng)按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作， M574 應(yīng)復(fù)位，即重新允許轉(zhuǎn)換。 在“步進(jìn)”工作方式時， M574 應(yīng)始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。但每按下一次啟動按鈕時， M574 斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一步。 在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁 止解除， M574 復(fù)位。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 裝 訂 線 PLC 在啟動時，用初始化脈沖 M71 使 M574 自保 持，以次禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換，直到按下啟動按鈕。狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖如圖 47所示 。 圖 47 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖 通過對上圖的分析可得出：在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時， M575 一直不能被接通，而 M574 長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進(jìn)”程序時，每按一次啟動按鈕， M574 斷開一次， M575 接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕， M574 斷開， M575 接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可一步一 步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停止按鈕時， M574 自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時， M575 一直接通到按下停止按鈕，此時 M574 一直不能接通。 （ 2）單步操作梯形圖 手動操作方式由于不需要任何復(fù)雜的