【正文】 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”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。 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(zhuǎn)換，直到按下啟動按鈕。 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(zhuǎn)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(zhuǎn)換。 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 M575 和 M100 都接通時，從初始狀態(tài)開始進行轉(zhuǎn)換，其梯形圖如 圖 46所示 。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉(zhuǎn)換啟動繼電器 M575 一直保持到停機按鈕按下為止。 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） 。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600 復位， 處 于 被置位 。 圖 44 控制梯形圖總體構(gòu)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。 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 。如表 41所示，其接線如圖 43所示。 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。 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。 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。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)。 輸入 /輸出的點數(shù)可以衡量 PLC 規(guī)模的大小。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。 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。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。 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。 8— 機械手上升至上限位時， X402 動作，上升結(jié)束，同時機械手開始左移動作。 6— 機械手下降至下限位， X401 動作，下降結(jié)束，同時 Y431 斷電，機械手開始松開手爪。 4— 機械手上升至上限位時， X402 動作，上升結(jié)束，同時機械手開始右移動作。 2— 機械手下降至下限位 X401 動作，下降結(jié)束，同時 Y431 導通。 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。 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。 （ 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。 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。如：A1*A B1+B2。 如 圖 310 所示，滑臺由 停止（原位）轉(zhuǎn)為快進，其轉(zhuǎn)換條件是按下起動按鈕 SB1（即 SB1 的動合觸點接通）；由快進轉(zhuǎn)為工進的轉(zhuǎn)換條件是行程開關 SQ2 動作；由工進轉(zhuǎn)為快進的轉(zhuǎn)換條件是終點行程開關 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 SQ1 動作。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當前步進入下一步的條件。 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。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。 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。 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”。 如圖 38（ c）所示為循環(huán)序列，在序列結(jié)束后，即步 3 為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件y 成立，則直接返回初始步 0，形成系統(tǒng)的循環(huán)。 如圖 38(b)所示為重復序列，當步 6 為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件 x 步成立而條件 y成立，則重復返回步 5，重復執(zhí)行步 5 和步 6。 功能表圖除以上四種基本結(jié)構(gòu)外，在實際使用中還經(jīng)常碰到一些特殊序列，如跳步、重復和循環(huán)序列等。子步中可以包含更詳細的子步。 圖 37 子步結(jié)構(gòu) 這些子步序列通常表示整個系統(tǒng)中的一個完整子 功 能，類似于計算機編程中的子程序。如下圖所示的功能表圖采用了子步的結(jié)構(gòu)形式。 山東淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 13 裝 訂 線 圖 36 并列序列結(jié)構(gòu) （ 4）子步結(jié)構(gòu) 在繪制復雜控制系統(tǒng)功能表圖時，為了使總體設計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔地表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結(jié)構(gòu)形式，可避免一開始就陷入某些細節(jié)中。應當注意，當步 7 被同時激活后，每一序列接下來的轉(zhuǎn)換將是獨立的。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。并列序列的開始也稱為分支，并 列序列的結(jié)束也稱為合并。如果步 5 為活動步，轉(zhuǎn)換條件 e 成立，則由步 5向步 10 轉(zhuǎn)換；如果步 7 為活動步，且轉(zhuǎn)換條件 f 成立，則步 7 向步 10 轉(zhuǎn)換；如果步 9為活動步，轉(zhuǎn)換條件 f 成立，則步 9 向步 10 轉(zhuǎn)換。各分支也都有各自的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平線之上。分支中一般同時只允許選擇其中一個序列。 如 圖 34 所示為選擇序列的分支。選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結(jié)束稱為合并；選擇序列的分支是指一個前級步后面緊接著有若干個后續(xù)步可供選擇，各分支都有各自的轉(zhuǎn)換條件。 （ 1）單序列結(jié)構(gòu) 功 能表圖的單序列結(jié)構(gòu)形式最為簡單，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成，每一步的后面只有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換后面只有一步。 當同時具備以上兩個條件時，才能實現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換，即所有由有向連線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?，而所有由有向連線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的前幾步都變?yōu)椴换顒印? 轉(zhuǎn)換條件 和 ，分別表示當二進制邏輯信號 為“ 1”和“ 0”狀態(tài)時條件成立；轉(zhuǎn)換條件 和 分別表示的是，當 從“ 0”（斷開）到“ 1”（接通）和從“ 1”到“ 0”狀態(tài)條件成立。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關的邏輯命題。轉(zhuǎn)換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。如果不是上述方向，應在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態(tài)進展是按 有向連線規(guī)定的路線進行。一般保持型的動作在功能表圖中應該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標注。但應注意表明動作是保持型還是非保持型的。如果某一步有幾個動作，可用下圖中的兩 種畫法來表示，但并不隱含這些動作間的任何順序。 所謂“動作”是指某步活動時， PLC 向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應該執(zhí)行的動作。 當系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱為“活動步” 。步在功能表圖中用矩形框表示， 如 圖 33 所示各步的編號為 X X、 X+1。 2． 功能表圖的組成要素 功能表圖 主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動作等要素組成。在順序控制設計法中，功能表圖的繪制是最關鍵的一個環(huán)節(jié)， 它直接決定用戶設計的 PLC 程序的質(zhì)量。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，是一種通用的技術語言，因此，功能表圖也可用于不同專業(yè)的人員進行技術交流。 圖 31 起 /保 /停 電路 編程 順序 功能圖 （ 2） 功能表圖 編程語言 1． 功能表圖概述 功能表圖又稱流程圖。這種編程方法通用性強，編程容易掌握，一般在原繼電器控制系統(tǒng)的 PLC 改造過程中應用較多。 當方式開關處于 關閉 時，只執(zhí) 行前兩個階段：內(nèi)部診斷與處理，與外設進行通訊 。 （ 9）在梯形圖的豎線上不能安排任何元件。 （ 7）主程序必須以 EMD 指令結(jié)束。 （ 5）一般以輸出線圈和右母線相連，線圈后面不允許有觸點。如果需要始終保持通電，可以使用特殊繼電器（常ON）。 （ 2）并聯(lián)觸點和串聯(lián)觸點的個數(shù)無限制。這是一種比較方便的編程方法。 梯形圖法是用梯形圖語言去編制 PLC 程序，這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法， 其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點是右側(cè)的電力軌線。 （ 1） 梯形圖編程語言 (LDLadder Diagram) 梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是 PLC 編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言， 其圖形結(jié)構(gòu)類似于登高用的梯子，故名梯 形圖 。文本化編程語言包括 :指令表 (ILInstruction List)和結(jié)構(gòu)化文本 (STStructured Text)。因此， PLC 程序設計的好壞，直接影響控制系統(tǒng)的性能 可編程控制器的編程語言按 IEC611313 國際標準來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。 （ 9）編制技術文件 系統(tǒng)技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。 （ 8）應用系統(tǒng)整體調(diào)試 在 PLC 軟硬件設計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應先作局部調(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