電氣控制與驅(qū)動目錄項(xiàng)目1電氣控制電路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)1.1認(rèn)知低壓電器

任務(wù)1.2識讀電氣控制系統(tǒng)圖

任務(wù)1.3分析電氣控制原理圖

任務(wù)1.4典型機(jī)床控制電路的連接與調(diào)試項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

任務(wù)2.2認(rèn)知三菱PLC

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)項(xiàng)目3變頻驅(qū)動（調(diào)速）系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)3.1認(rèn)知變頻器

任務(wù)3.2應(yīng)用變頻器基本運(yùn)行功能控制傳送帶

任務(wù)3.3應(yīng)用變頻器的基本參數(shù)控制傳送帶

任務(wù)3.4應(yīng)用變頻器多段速度控制傳送帶電氣控制與驅(qū)動目錄項(xiàng)目4步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)4.1利用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的直線移動控制

任務(wù)4.2利用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的定位控制

任務(wù)4.3搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用設(shè)計(jì)項(xiàng)目5伺服驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)識交流伺服系統(tǒng)

任務(wù)5.2利用伺服系統(tǒng)速度控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺

任務(wù)5.3利用伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺

任務(wù)5.4

利用伺服系統(tǒng)位置控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

【任務(wù)引入】

在熟悉PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握指令系統(tǒng)和簡單編程以后，就可以將PLC應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)中，即進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括三個重要環(huán)節(jié)：

其一、通過對控制任務(wù)的分析，確定控制系統(tǒng)的總體方案；

其二、根據(jù)控制要求確定硬件構(gòu)成方案；

其三、設(shè)計(jì)出滿足控制要求的應(yīng)用程序。

要想順利地完成PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要不斷地學(xué)習(xí)和實(shí)踐。【任務(wù)目標(biāo)】

了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟。

熟悉PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（硬件配置）。

掌握PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（程序設(shè)計(jì)）。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

【相關(guān)知識】

2.3.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1.熟悉控制對象，明確控制任務(wù)

熟悉控制對象的工作過程，了解可動部分，分析可動部分的動作內(nèi)容，必要時畫出工作循環(huán)圖或工藝流程圖。2.制定控制系統(tǒng)方案

根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動的控制要求，確定控制系統(tǒng)的工作方式，如選擇全自動還是半自動或手動控制方式；選擇單機(jī)控制系統(tǒng)還是多機(jī)控制系統(tǒng)等；選擇多機(jī)控制系統(tǒng)時，選擇集中控制系統(tǒng)還是分散控制系統(tǒng)。同時，還要確定系統(tǒng)應(yīng)有的其他輔助功能，如故障情況的處理、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)3.確定輸入、輸出設(shè)備

根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需要的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等；常用的輸出設(shè)備有繼電器、結(jié)束器、指示燈、電磁閥等。4.選擇合適的PLC類型

根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所有的輸入、輸出信號的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機(jī)型的選擇、容量選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。5.分配I/O點(diǎn)，列出I/O分配表

根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，分配PLC的輸入、輸出點(diǎn)，編制輸入、輸出分配表（地址表）或繪制輸入輸出接線圖（安裝圖）。

6.設(shè)計(jì)控制程序

根據(jù)工藝流程，結(jié)合輸入、輸出地址表和安裝圖，編寫控制程序。這一步驟是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)7.模擬調(diào)試

模擬調(diào)試是指PLC不帶輸出設(shè)備時的調(diào)試。調(diào)試時，用開關(guān)或按鈕組成的模擬輸入器模擬輸入信號，用指示燈來模擬輸出設(shè)備，然后運(yùn)行程序，在按照工藝和控制系統(tǒng)要求人為地發(fā)出輸入信號，觀察相應(yīng)指示燈的指示是否正確，從而判斷程序的正確與否。8.設(shè)計(jì)制作電氣控制柜

設(shè)計(jì)制作電氣控制柜的工作程序包括設(shè)計(jì)電氣原理圖、布置圖和安裝接線圖，并依據(jù)圖紙進(jìn)行安裝、接線和測試。設(shè)計(jì)制作電氣控制柜需設(shè)計(jì)制作的電路有供電電路、主電路、PLC的輸入和輸出電路和其他輔助電路。9.聯(lián)機(jī)調(diào)試

在PLC的軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜即現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試。如果控制系統(tǒng)由幾部分組成，則可先分塊調(diào)試，再整體調(diào)試；如果控制程序步序較多，則可先分段調(diào)試，再總體調(diào)試。10.編寫技術(shù)文件

系統(tǒng)調(diào)試好后，應(yīng)根據(jù)調(diào)試的最終結(jié)果，整理出完整的控制系統(tǒng)技術(shù)文件。控制系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖、電器元件明細(xì)表和用戶程序等。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)2.3.2PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。好的用戶程序應(yīng)在滿足控制功能要求的前提下，盡量做到程序較短、結(jié)構(gòu)清晰并易懂，在必要的地方加注釋或輔助說明。

程序的設(shè)計(jì)方法有多種多樣。如果控制系統(tǒng)是對原有成熟的繼電器―接觸器控制系統(tǒng)的改造，則可由繼電器―接觸器控制電路直接轉(zhuǎn)化為梯形圖語言。

如果是新建的控制系統(tǒng)，對小型系統(tǒng)可以直接設(shè)計(jì)程序，又稱經(jīng)驗(yàn)法。

對大型的動作復(fù)雜的控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)可用邏輯法、時序法、順序功能圖法等多種方法。本項(xiàng)目主要介紹順序功能圖法。

另外，不少電氣控制系統(tǒng)需要具備多種工作方式，如既能自動控制又能手動控制等，因此，本項(xiàng)目還將介紹具有多種工作方式控制系統(tǒng)的編程方法。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)1.順序功能圖編程法

對于那些按動作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適宜使用順序功能圖法編程。用順序功能圖法所編寫的程序規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編出的程序偏長，但程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好。

（1）功能圖概述

在用順序功能圖法編程時，繪制功能圖是很關(guān)鍵的一步。功能圖能清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及轉(zhuǎn)換條件。1）功能圖表的組成

某動力頭的運(yùn)動狀態(tài)有三種，即快進(jìn)→工進(jìn)→快退。

各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件為：快進(jìn)到一定位置壓下限位開關(guān)ST1后轉(zhuǎn)為工進(jìn)，工進(jìn)到已定位之壓下行程開關(guān)ST2后轉(zhuǎn)為快退，退回到原位壓下行程開關(guān)ST3后動力頭自動停止運(yùn)行。對于這樣一種工作流程，用功能圖表示的結(jié)果如圖2-39所示。圖2-39動力頭控制功能圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

從圖2-39可見，功能圖表由步、有向連線、轉(zhuǎn)換條件和動作內(nèi)容組成。用矩形框表示各步，矩形框內(nèi)數(shù)字表示步的編號，初步用雙線框，每步的動作內(nèi)容放在旁邊的框中。步與步之間用有向線段相連，箭頭表示表示步的轉(zhuǎn)換方向。步與步之間的短橫線表示轉(zhuǎn)換條件。正在執(zhí)行的步叫活動步，當(dāng)前步為活動步且轉(zhuǎn)換條件滿足時，將啟動下一步并終止前一步的執(zhí)行。2）功能圖表的類型

功能圖表從結(jié)構(gòu)上分，可分為單序列結(jié)構(gòu)、選擇序列結(jié)構(gòu)和并行序列結(jié)構(gòu)三種。

①單序列結(jié)構(gòu)

圖2-40為單序列結(jié)構(gòu)。單序列結(jié)構(gòu)沒有分支，每個步后只有一個步，步與步之間只有一個轉(zhuǎn)換條件。

②選擇序列結(jié)構(gòu)

圖2-41為選擇序列結(jié)構(gòu)。選擇序列的開始稱為分支，如圖中步1之后有三個分支，各分支不能同時執(zhí)行。當(dāng)已選擇了轉(zhuǎn)向某一分支，則不允許另外幾個分支的首步成為活動步，所以應(yīng)使各選擇分支之間互鎖。選擇序列的結(jié)束稱為合并。不論哪個分支的最后一步稱為活動步，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時，都要轉(zhuǎn)換到合并步，如圖2-41中的步5。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

從圖2-39可見，功能圖表由步、有向連線、轉(zhuǎn)換條件和動作內(nèi)容組成。用矩形框表示各步，矩形框內(nèi)數(shù)字表示步的編號，初步用雙線框，每步的動作內(nèi)容放在旁邊的框中。步與步之間用有向線段相連，箭頭表示表示步的轉(zhuǎn)換方向。步與步之間的短橫線表示轉(zhuǎn)換條件。正在執(zhí)行的步叫活動步，當(dāng)前步為活動步且轉(zhuǎn)換條件滿足時，將啟動下一步并終止前一步的執(zhí)行。2）功能圖表的類型

功能圖表從結(jié)構(gòu)上可分為單序列結(jié)構(gòu)、選擇序列結(jié)構(gòu)和并行序列結(jié)構(gòu)三種。

①單序列結(jié)構(gòu)圖2-40為單序列結(jié)構(gòu)。單序列結(jié)構(gòu)沒有分支，每個步后只有一個步，步與步之間只有一個轉(zhuǎn)換條件。

圖2-40單序列結(jié)構(gòu)項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

②選擇序列結(jié)構(gòu)

圖2-41為選擇序列結(jié)構(gòu)。選擇序列的開始稱為分支，如圖中步1之后有三個分支，各分支不能同時執(zhí)行。

當(dāng)已選擇了轉(zhuǎn)向某一分支，則不允許另外幾個分支的首步成為活動步，所以應(yīng)使各選擇分支之間互鎖。

選擇序列的結(jié)束稱為合并。不論哪個分支的最后一步稱為活動步，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時，都要轉(zhuǎn)換到合并步，如圖2-41中的步5。

圖2-41選擇序列結(jié)構(gòu)項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

③并行序列結(jié)構(gòu)

并行序列的開始也叫分支，為了區(qū)別于選擇序列結(jié)構(gòu)的功能圖表，用雙點(diǎn)劃線表示分支的開始，轉(zhuǎn)換條件放在雙劃線之上。如圖2-41中的步1之后有三個并行分支，當(dāng)步1為活動步且條件a滿足時，則步2、3、4同時被激活變?yōu)榛顒硬?，而?變?yōu)椴换顒硬健?/p>

并行序列的結(jié)束稱為合并，用雙線表示，轉(zhuǎn)換條件放在雙線之下。當(dāng)各平行序列的最后一步都成為活動步且滿足轉(zhuǎn)換條件時，將同時轉(zhuǎn)換到合并步，且各平行序列的最后一步都變?yōu)椴换顒硬健?/p>

如圖2-42中的5、6、7都成為活動步，且條件e滿足時，將同時轉(zhuǎn)換到步8，而步5、6、7同時都變成不活動步。

圖2-42并行序列結(jié)構(gòu)項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

（2）由功能圖到梯形圖

從功能圖表中可以看出，一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)是由若干個步組成。

系統(tǒng)的控制任務(wù)可以認(rèn)為在不同時刻或不同的進(jìn)程中去完成對各個步的控制。

每一個步可以設(shè)置一個控制位，當(dāng)某步的控制位為ON時，該步成為活步，同時與該活步對應(yīng)的程序開始執(zhí)行。

當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時（激活下一步的條件之二），下一步的控制位為ON，而上一步的控制位變?yōu)镺FF，且上一步對應(yīng)的程序停止執(zhí)行。

顯然，只要在順序上相鄰的控制位之間進(jìn)行聯(lián)鎖，就可以實(shí)現(xiàn)這種步進(jìn)控制。

由功能圖向梯形圖裝換的方法有很多，這里介紹使用起、保、停電路法和使用步進(jìn)指令法兩種。圖2-39動力頭控制功能圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)1）使用起、保、停電路法

如果用PLC中的通用輔助繼電器M來表示功能圖中的步，用起、保、停電路來描述功能圖中步及步與步之間的邏輯關(guān)系，則形成如圖2-43所示的步程序結(jié)構(gòu)。

線圈Mi、Mi+1、Mi+2等是各步的控制位；

Ci、Ci+1、Ci+2是各步的轉(zhuǎn)換條件。

某一步成為活動步的條件是：前一步是活動步且轉(zhuǎn)換條件滿足。

所以圖中將常開觸點(diǎn)Mi-1和Ci以及Mi、Ci+1相串聯(lián)作為步啟動的條件。

由于轉(zhuǎn)換條件是短信號，因此每步要加自鎖。

當(dāng)后續(xù)步成為活動步時，前一步變?yōu)椴换顒硬剑詧D中將常閉觸點(diǎn)Mi+1和Mi+2與前一步的控制線圈相串聯(lián)。

當(dāng)某一步成為活動步時，其控制位為ON，這個ON信號可以控制輸出繼電器以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制，例如圖中的B1、B2。圖2-43步的梯形圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

圖2-44所示功能圖總體上是并行的，其中包括了一個單序列和一個選擇序列。

下面以該圖為例，說明由功能圖畫梯形圖的方法。

①步M0

該步為初始步，它是前面兩個選擇分支的合并步。因此，使M0成為活動步的條件是：或X000為ON，或步M8為活動步且M501為ON。當(dāng)步M1和步M4成為活動步時，步M0變?yōu)椴换顒硬?。所以把常閉觸點(diǎn)M1或M4與步M0的控制線圈相串聯(lián)，再加上本位自鎖，畫出梯形圖如圖2-45a所示。圖2-44功能圖實(shí)例項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

②步M1、步M2和步M3M1是單序列的開始步，其成為活動步的條件是：步M0成為活動步且轉(zhuǎn)換條件X001為ON。當(dāng)步M2成為活動步時，步M1變?yōu)椴换顒硬?，所以把常閉觸點(diǎn)M2與步M1的線圈相串聯(lián)，再加上本位自鎖，畫出梯形圖如圖2-45b所示。

③步M4

步M4是選擇序列的開始，該步后續(xù)是兩個選擇分支。步M4的梯形圖與步M1相似，但其線圈要與常閉觸點(diǎn)M5和M7相串聯(lián)。這是因?yàn)椋瑹o論選擇了哪個分支，即不論步M5還是步M7成為活動步，步M4都要成為不互動步。畫出的梯形圖如圖2-45c所示。圖2-44功能圖實(shí)例（b）項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

④步M5和步M7

步M5的梯形圖如圖2-45d所示。線圈M5與常閉觸點(diǎn)M6和M7相串聯(lián)，這樣，如果步M7已經(jīng)成為活動步，即使步M5的條件不滿足也不會成為活動步，從而實(shí)現(xiàn)了步M5和步M7之間的聯(lián)鎖。步M7的梯形圖與步M5相似，只是其轉(zhuǎn)換條件是M4和C3的串聯(lián)，其線圈要與常閉觸點(diǎn)M6和M5相串聯(lián)。

⑤步M6

步M6是選擇分支的合并步。步M6成為活動步的條件是：或步M5為活動步且X002為ON，或M7為活動步且M500為ON，所以這兩個條件之間是“或”的關(guān)系。當(dāng)M8為活動步時，步M6要變成不活動步，所以M6的線圈要與常閉觸點(diǎn)M8串聯(lián)。畫出的梯形圖如圖2-45e所示。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

⑥步M8

步M8是并行序列的合并步，其成為活動步的條件為：步M3和步M6均為活動步，且T4為ON，三個條件是“與”的關(guān)系。

當(dāng)M0成為活動步時M8變?yōu)椴换顒硬?，因此M8的線圈要與常閉觸點(diǎn)M0串聯(lián)。畫出的梯形圖如圖2-45f所示。圖2-44功能圖實(shí)例項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)2）使用步進(jìn)指令（STL）法

順序控制也稱步進(jìn)控制，如果用三菱PLC的狀態(tài)繼電器S來表示功能圖中的步，再結(jié)合三菱PLC用于順序控制的專用指令——步進(jìn)梯形圖指令（STL），也能很容易地將功能圖轉(zhuǎn)化為梯形圖。此梯形圖稱為步進(jìn)梯形圖。

步進(jìn)梯形圖指令，簡稱步進(jìn)指令（STL）。FX系列PLC還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令。使用這兩條指令可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。STL：步進(jìn)開始指令，表示步進(jìn)梯形圖的開始。RET：步進(jìn)結(jié)束指令，表示步進(jìn)梯形圖的結(jié)束。

步進(jìn)梯形圖指令（STL）只有與狀態(tài)繼電器S配合使用才具有步進(jìn)功能。S0~S9用于初始步，S10~S19用于自動返回原點(diǎn)。使用STL指令的狀態(tài)繼電器的動合觸點(diǎn)稱為STL觸點(diǎn)，用符號—∣STL∣—

表示。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)STL指令的用法如圖2-46所示。從圖中可以看出順序功能圖與梯形圖之間的關(guān)系。用狀態(tài)繼電器表示順序功能圖的各步，每一步都具有三種功能：負(fù)載的驅(qū)動處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。圖2-46順序功能圖與梯形圖的對應(yīng)關(guān)系

圖2-46中STL指令的執(zhí)行過程如下：當(dāng)步S0為活動步時，S20的STL觸點(diǎn)接通，負(fù)載Y002輸出。如果轉(zhuǎn)換條件X001滿足，后續(xù)步S21被置位而變成活動步，同時前一步S20自動斷開或變成不活動步，輸出Y002也斷開。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

一般地，STL觸點(diǎn)與左母線直接相連，當(dāng)某一步為活動步時，其對應(yīng)的STL觸點(diǎn)接通，與其相連的電路被執(zhí)行，直到其后續(xù)步被激活。具體地，當(dāng)某一STL觸點(diǎn)閉合后，該步的負(fù)載線圈被驅(qū)動，這時，如果該步的后續(xù)步的轉(zhuǎn)換條件滿足時，則轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，即后續(xù)步所對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被SET或OUT指令置位，后續(xù)步成為活動步，同時與原活動步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被系統(tǒng)程序自動復(fù)位，原活動步對應(yīng)的STL觸點(diǎn)斷開。

在主機(jī)狀態(tài)開關(guān)由STOP狀態(tài)切換到RUN狀態(tài)時，可用初始化脈沖M8002來將初始狀態(tài)繼電器S0置為ON，可用區(qū)間復(fù)位指令（ZRST）將除初始步以外的其余各步的狀態(tài)繼電器復(fù)位。

由于功能圖的順序執(zhí)行功能特性，使用STL指令后，需要將程序返回，以實(shí)現(xiàn)程序的循環(huán)執(zhí)行，這就用到RET指令。STL指令與RET指令不需要成對使用，只需在全部STL電路結(jié)束時，在程序中寫入RET指令即可。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

圖2-47為一個用步進(jìn)指令編寫的程序?qū)嵗D2-47使用步進(jìn)指令編寫的程序?qū)嵗?xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

（3）用功能圖法編程實(shí)例

用順序控制設(shè)計(jì)法編程的基本步驟如下。1）分析控制要求，將控制過程分成若干個工作步，明確每個工作步的功能，弄清步的轉(zhuǎn)換是單向進(jìn)行（單序列）還是多向進(jìn)行（選擇或并行序列），確定步的轉(zhuǎn)換條件（可能是多個信號的“與”、“或”等的邏輯組合）。必要時畫一個工作流程圖，它對理順整個控制過程的進(jìn)程以及分析各步的相互聯(lián)系有很大作用。2）為每一步設(shè)定控制位?？刂莆蛔詈檬褂猛粋€通道的若干連續(xù)位。若用定時器或計(jì)數(shù)器的輸出作為轉(zhuǎn)換條件，則應(yīng)確定各定時器或計(jì)數(shù)器的編號和設(shè)定值。3）確定所需輸入和輸出點(diǎn)的個數(shù)，選擇PLC機(jī)型，作出I/O分配。4）在前兩步的基礎(chǔ)上，畫出功能圖。5）根據(jù)功能圖畫出梯形圖。6）添加某些特殊要求的程序。

下面舉例說明利用功能圖編寫應(yīng)用程序的方法。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

例2-3某電液控制系統(tǒng)中有兩個動力頭，其工作流程圖如圖2-48所示，其控制要求為：1）系統(tǒng)啟動后，兩個動力頭便同時開始按流程圖中的工步順序運(yùn)行。從它們都退回原位開始延時10s后，又同時開始進(jìn)入下一個循環(huán)運(yùn)行。2）若斷開控制開關(guān)，各動力頭必須將當(dāng)前的運(yùn)行過程結(jié)束（即退回原位）后才能自動停止運(yùn)行。3）各動力頭的運(yùn)行狀態(tài)取決于電磁閥線圈的通、斷電。它們的對應(yīng)關(guān)系如表2-12和2-13所示。表中的“+”表示該電磁的閥線圈通電，“-”表示該電磁閥的線圈不通電。

表2-121號動力頭

表2-121號動力頭

圖2-48例2-3工作流程圖動作YV1YV2YV3YV4快進(jìn)-++-工進(jìn)1++--工進(jìn)2-+++快退+-+-動作YV5YV6YV7快進(jìn)-+-工進(jìn)1+-+快退-++項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

由工作流程圖可知各動力頭的工作步數(shù)和轉(zhuǎn)換條件，且每個動力頭的步與步之間的轉(zhuǎn)換是單向進(jìn)行的，最后轉(zhuǎn)換到同一步上。由于兩個動力頭退回原位時存在時間差，所以需要設(shè)置原位等待。這樣，只有兩個動力頭都退回到原位時，定時器才開始計(jì)時，從而確保兩個動力頭同時進(jìn)入下一個循環(huán)的運(yùn)行。因此，畫兩個動力頭的控制過程功能圖時，應(yīng)該畫成并行序列結(jié)構(gòu)。

由工作流程圖可以看出，本例需要一個啟/?？刂崎_關(guān)、7個限位開關(guān)，它們是輸入元件。由表2-12和2-13可知，需要7個電磁閥，它們是PLC的輸出執(zhí)行元件。

如果選擇機(jī)型為CPM1A時，所作的I/O分配如表2-14所示。表2-14I/O分配輸

入輸

出系統(tǒng)啟動控制開關(guān)00000電磁閥YV1線圈0100011號動力頭原位限位ST000100電磁閥YV2線圈010021號動力頭快進(jìn)限位ST100101電磁閥YV3線圈010031號動力頭工進(jìn)Ⅰ限位ST200102電磁閥YV4線圈010041號動力頭工進(jìn)Ⅱ限位ST300103電磁閥YV5線圈010052號動力頭原位限位ST400104電磁閥YV6線圈010062號動力頭快進(jìn)限位ST500105電磁閥YV7線圈010072號動力頭工進(jìn)限位ST600106

項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

利用200通道中的位作各工步的控制位，畫出功能圖如圖2-49所示。圖2-49例2-3順序功能圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

由功能圖，按照前面介紹的方法很容易畫出各步的梯形圖。再根據(jù)各步應(yīng)該接通的電磁閥線圈號，確定對應(yīng)各步時電磁閥線圈的置位和復(fù)位狀態(tài)，可以畫出如圖2-50的梯形圖。圖2-50例2-3梯形圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)2.具有多種工作方式編程方法

為了滿足生產(chǎn)的需要，很多工業(yè)設(shè)備要求具備多種工作方式，如手動方式和自動工作方式，自動方式又可細(xì)分為連續(xù)、單周期、單步和自動返回初始狀態(tài)等工作方式。如何實(shí)現(xiàn)多種工作方式，并將它們?nèi)谌氲揭粋€程序中，是程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。下面以某機(jī)械手的控制程序設(shè)計(jì)為例，說明具有多種工作方式之控制程序的總體結(jié)構(gòu)及要求。

某機(jī)械手用于將工件從A點(diǎn)搬到B點(diǎn)，其工作過程如圖2-51所示。

（1）機(jī)械手的工作方式1）單周期方式

機(jī)械手在原位。按一次啟動按鈕機(jī)械手下降，下降到位后停止；機(jī)械手夾緊，夾住A點(diǎn)工位上的工件并保持一定時間；保持時間到機(jī)械手上升，上升到位后停止；機(jī)械手右移，右移到位后停止；機(jī)械手下降，下降到位后停止；機(jī)械手放松，將工件放置B點(diǎn)工位并保持一定時間；機(jī)械手上升，上升到位后停止；機(jī)械手左移，左移到位后停止。至此，一個周期的動作結(jié)束，機(jī)械手回到原點(diǎn)，再按一次啟動按鈕，機(jī)械手進(jìn)入下一個周期的運(yùn)行。圖2-51機(jī)械手動作示意圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)2）連續(xù)方式

啟動后，機(jī)械手反復(fù)運(yùn)行上述每個周期的動作過程，即周期性連續(xù)運(yùn)行。3）單步方式

每按一次啟動按鈕，機(jī)械手完成一個工作步。

應(yīng)當(dāng)注意，欲按以上三種工作方式運(yùn)行，機(jī)械手運(yùn)行之前必須處在初始狀態(tài)（原點(diǎn)位置）。所謂初始狀態(tài)就是指機(jī)械手處在最上面、最左邊且處放松狀態(tài)。4）回原點(diǎn)方式

因突然停電或緊急停止時，機(jī)械手中止運(yùn)行并停留在某一工作步上，按一次啟動按鈕，機(jī)械手自行返回到原位處。5）手動方式

按下某動作按鈕，機(jī)械手執(zhí)行某動作；松開某動作按鈕，機(jī)械手停止某動作。項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

（2）操作面板設(shè)計(jì)

機(jī)械手需具5種工作方式，故設(shè)置一個5檔位的選擇開關(guān)。

機(jī)械手工作在手動方式時，每個動作的執(zhí)行都需1個啟動按鈕，故設(shè)置6各動作按鈕。

機(jī)械手工作在自動運(yùn)行方式時，需要1個啟動按鈕和1個停止按鈕。

為了保證在緊急情況下可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，在PLC的輸出電路上設(shè)置了交流接觸器KM。這樣，在PLC運(yùn)行時，按下“負(fù)載電源”按鈕，KM線圈得電并自鎖，KM主觸點(diǎn)接通，為外部負(fù)載提供交流電源；

在出現(xiàn)緊急情況時，按下“緊急停車”按鈕，及時切斷外部負(fù)載電源，以避免事故發(fā)生。因此，設(shè)置1個“負(fù)載電源”按鈕和1個“緊急停車”。圖2-52機(jī)械手操作面板示意圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

（3）I/O分配及外部接線

輸入、輸出信號點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)、PLC機(jī)型的選擇、I/O的地址分配以及PLC的外部接線如圖2-52所示。圖2-53機(jī)械手PLC控制外部接線圖項(xiàng)目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

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（4）程序總體結(jié)構(gòu)

多種工作方式控制系統(tǒng)的程序總體結(jié)構(gòu)如圖2-54所示。程序的總體結(jié)構(gòu)分為公共程序（主程序）、手動程序、自動程序和回原點(diǎn)程序。公共程序用于手動程序、自動程序及回原點(diǎn)程序之間的切換，并采用子程序調(diào)用（CALL）指令和子程序返回（