【文章內(nèi)容簡介】 在實際控制系統(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構的組合。 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)學院畢業(yè)設計 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?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進，快進到加工位置轉為工進，到達終點加工結束又轉為快退，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、工進、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：若從快進轉為工進與 PLC 輸出無 關，那么快進、工進只能算一步 。 圖 310 步的劃分方法二 總之，步的劃分應以 PLC 輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因為我們是為了設計 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） 轉換條件的確定 確定各相鄰步之間的轉換條件是順序控制設計法的重要步驟之一。轉換條件是使系統(tǒng)從當前步進入下一步的條件。常見的轉 換條件有按鈕、行程開關、定時器和計數(shù)器觸點的動作（通 /斷）等。 如 圖 310 所示，滑臺由 停止（原位）轉為快進，其轉換條件是按下起動按鈕 SB1（即 SB1 的動合觸點接通）；由快進轉為工進的轉換條件是行程開關 SQ2 動作；由工進轉為快進的轉換條件是終點行程開關 SQ3 動作；由快退轉為停止（原位）的轉換條件是原位行程開關 SQ1 動作。轉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)學院畢業(yè)設計 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，是順序控制設計中最為關鍵的一個步驟。 4） 梯 形圖的編制 根據(jù)功能表圖，采用某種編程方式設計出梯形圖程序。有關編程方式建在下一 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上形成的一種標準語言，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變的行為。 第四章 PLC 控制機械 手的設計 控制要求 圖 41 是機械手控制的示意圖，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，機械手的工作過程如下： 0— 初始狀態(tài)：機械手處于原位狀態(tài)，即左限位 X40 X402 受壓。 1— 按下啟動按鈕，機械手開始從原位下降。 2— 機械手下降至下限位 X401 動作，下降結束，同時 Y431 導通。 3— 設定時間到后夾持動作完成，機械手開始上升動作。 4— 機械手上升至上限位時， X402 動作，上升結束，同時機械手開始右移動作。 5— 機械手右移至右限位， X403 動作，右移結束，同時機械手開 始下降動作。 6— 機械手下降至下限位， X401 動作，下降結束，同時 Y431 斷電，機械手開始松開手爪。 7— 設定時間到后松開動作完成，機械手開始上升動作。 8— 機械手上升至上限位時， X402 動作，上升結束，同時機械手開始左移動作。 9— 機械手左移至左限位， X404 動作，左移結束，結束一次傳物。 山東淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 17 裝 訂 線 圖 41 機械手工作示意圖 圖 42 機械手工作流程 圖 其控制要求是： 山東淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 18 裝 訂 線 1. 手臂左右直線運動 2. 手臂上下直線運動 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。當旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成 提前布下的 操作，且循環(huán)動作。當旋鈕打向手動時，每一下步都要按下該按鈕才能實現(xiàn)。 PLC輸入、輸出分析及 PLC機型選擇 /輸出接點的總數(shù) 根據(jù)對機械手的控制分析，可以確定輸入信號有啟動、停止 限位開關 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 15 點輸入；輸出信號為上升、 下降、左移、右移及夾緊，共計 5點。 機型的選擇 進行 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。對開關量控制的系統(tǒng)，當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、單臺機械的自動控制等。當控制速度要求較高、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 /輸出的點數(shù)可以衡量 PLC 規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計 I/O 點 數(shù)基礎上，一般應加上10%20%的備用點數(shù)。多數(shù)小型 PLC 為整體式，具有體積小、價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結構的 PLC 采用主機模塊與輸入模塊、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、控制要求復雜的系統(tǒng)。 此外，還應考慮用戶儲存器的容量、 PLC 的處理速度是否能滿足實時控制的要求、編程器與外圍設備的選擇等。 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)驗公式對指 令總條數(shù)進行估算。 指令總條數(shù) =（ 10～ 20） *（輸入點數(shù) +輸出點數(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)學院畢業(yè)設計 19 裝 訂 線 綜合分析控制系統(tǒng)要求，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟性和技術指標，可選用三菱公司的 FX2—48MR，該機基本單元有 24個開關量輸入點，有 16個開關量輸出點，能夠滿足控制系統(tǒng)要求。 據(jù)此可以做出機械手 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 SB11 X004 連續(xù)操作 SB4 X003 山東淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 20 裝 訂 線 圖 43機械手 PLC 控制輸入 /輸出分配 梯形圖設計 機械手的控制屬于順序控制，采用步進指令，根據(jù)說明機器工作狀態(tài)轉換的圖形，很容易進行程序設計。 1．梯形圖總體設計 “ 單步操作”方式時，應執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應執(zhí)行“返回原位”程序 。 “自動”方式時，應執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構成如圖 44 所示 其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。 圖 44 控制梯形圖總體構成 2．各部分梯形圖設計 （ 1）通用部分梯形圖設計 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、復位。當方式選擇開山東淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 21 裝 訂 線 關處于“返回復位”（ X501 接通）時，按下返回復位按鈕（ X505） 時被 置 位 。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600 復位， 處 于 被置位 。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600復位。 處于中間工步的狀態(tài)器用手動作復位操作，即在方式選擇 開關位于“單步操作”或 “返回復位”時，中間狀態(tài)器 同步復位，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)器轉換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態(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，即可以進行轉換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉換啟動繼電器 M575 一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用 M100 檢查機器是否處于原位。當 M575 和 M100 都接通時，從初始狀態(tài)開始進行轉換，其梯形圖如 圖 46所示 。 圖 46狀態(tài)器轉換啟動梯形圖 3）狀態(tài)器轉 換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器 M574，并用步進指令控制狀態(tài)器轉換時，狀態(tài)器的自動轉換就被禁止。 在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時， M574 應被激勵并保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作， M574 應復位，即重新允許轉換。 在“步進”工作方式時， M574 應始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉換。但每按下一次啟動按鈕時， M574 斷開一次，允許狀態(tài)器轉換一步。 在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態(tài)轉換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉換禁 止解除， M574 復位。 山東淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 22 裝 訂 線 PLC 在啟動時，用初始化脈沖 M71 使 M574 自保 持，以次禁止狀態(tài)轉換，直到按下啟動按鈕。狀態(tài)器轉換禁止梯形圖如圖 47所示 。 圖 47 狀態(tài)器轉換禁止梯形圖 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”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 步向下轉換，直至按下停止按鈕時， M574 自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉換被禁止，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雜的