模塊四PLC步進(jìn)指令的應(yīng)用

機(jī)械手自動(dòng)分揀大、小球控制程序的設(shè)計(jì)2自動(dòng)運(yùn)料小車控制程序設(shè)計(jì)1

組合鉆床控制程序的設(shè)計(jì)3【知識(shí)目標(biāo)】1.順序功能圖的組成、分類與繪制。2.順序功能圖與步進(jìn)梯形圖之間的轉(zhuǎn)換。3.步進(jìn)梯形圖編程規(guī)則?！灸芰δ繕?biāo)】1.能按照規(guī)則繪制單分支、選擇分支和并行分支順序功能圖。2.能正確分析順序控制系統(tǒng)的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)與調(diào)試控制程序。任務(wù)一自動(dòng)運(yùn)料小車控制程序設(shè)計(jì)一、任務(wù)導(dǎo)入

送料小車初始停在右側(cè)限位開關(guān)X1處，按下起動(dòng)按鈕X3，Y2為ON，打開料斗的閘門，開始裝料，同時(shí)定時(shí)器T0定時(shí)，8s后關(guān)閉料斗的閘門，Y2變?yōu)镺FF，Y1變?yōu)镺N，開始左行。碰到限位開關(guān)X2后停下來(lái)卸料，Y1變?yōu)镺FF，Y3變?yōu)镺N，同時(shí)定時(shí)器T1開始定時(shí)。10s后Y3變?yōu)镺FF，Y0變?yōu)镺N，開始右行，碰到限位開關(guān)X1后返回初始狀態(tài)，此時(shí)Y0變?yōu)镺FF，小車停止運(yùn)行。二、知識(shí)預(yù)備（一）狀態(tài)繼電器SFX2N系列PLC的狀態(tài)繼電器共有1000點(diǎn)，分為5類，狀態(tài)繼電器元件編號(hào)與功能見表3-2。

表4-1狀態(tài)繼電器元件編號(hào)與功能（二）順序功能圖它主要由步、動(dòng)作、有向連線、轉(zhuǎn)移條件組成。1.順序功能圖的分類

2.繪制順序功能圖的規(guī)則

（1）步與步之間必須有轉(zhuǎn)移隔開。（2）轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移之間必須有步隔開。（3）步和轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上到下或從左到右，按照正常順序畫圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)初始步。（5）自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過(guò)程，因此在SFC中應(yīng)由步和有向連線構(gòu)成一閉環(huán)回路，以體現(xiàn)工作周期的完整性。即在完成一次工藝過(guò)程的全部操作后，應(yīng)從最后一步返回到初始步，使系統(tǒng)停留在初始狀態(tài)（單周期操作）；在連續(xù)循環(huán)工作方式時(shí)，將從最后一步返回到下一工作周期開始運(yùn)行的第一步。（6）僅當(dāng)某步所有的前級(jí)步均為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，該步才有可能成為活動(dòng)步。（三）步進(jìn)指令STL、RET表4-2步進(jìn)指令（四）順序功能圖與步進(jìn)梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

（a）順序功能圖（b）步進(jìn)梯形圖（c）指令表三、任務(wù)實(shí)施（一）分配I/O地址輸入信號(hào)：?jiǎn)?dòng)—X3；右限位—X1；左限位—X2。輸出信號(hào)：右行—Y0；左行—Y1；裝料—Y2；卸料—Y3。（二）確定順序功能圖的步數(shù)將整個(gè)工作過(guò)程按工序進(jìn)行分解，每個(gè)工序?qū)?yīng)一個(gè)步（即狀態(tài)），步的分配如下所示。初始狀態(tài)：S0；裝料：S20；左行：S21；卸料：S22；右行：S23。（三）確定每步的功能、作用各步的功能是通過(guò)PLC驅(qū)動(dòng)其各種負(fù)載來(lái)完成的。負(fù)載可由狀態(tài)元件直接驅(qū)動(dòng)，也可由其他軟元件觸點(diǎn)的邏輯組合驅(qū)動(dòng)。S0：無(wú)動(dòng)作；S20：驅(qū)動(dòng)Y2為ON，小車裝料，同時(shí)起動(dòng)定時(shí)器T0，定時(shí)8s；S21：驅(qū)動(dòng)Y1為ON，小車開始左行；S22：驅(qū)動(dòng)Y3為ON，小車卸料，同時(shí)起動(dòng)定時(shí)器T1，定時(shí)10s；S23：驅(qū)動(dòng)Y0為ON，小車右行。（四）找出每步的轉(zhuǎn)移條件即在什么條件下將下一步“激活”。順序功能圖就是由步、步的轉(zhuǎn)移條件及轉(zhuǎn)移方向構(gòu)成的流程圖，弄清轉(zhuǎn)移條件是十分必要的。由工作過(guò)程可知，每一步的轉(zhuǎn)移條件如下。S0：PLC上電之初由初始化脈沖M8002（只閉合一個(gè)掃描周期）對(duì)其置位為ON，為以后活動(dòng)步的轉(zhuǎn)移作準(zhǔn)備，在工作過(guò)程中，由右限位對(duì)其置位為ON。S20：小車在右限位X1處并且按起動(dòng)按鈕X3，即X1·X3。S21：T0的常開觸點(diǎn)。S22：左限位X2。S23：T1的常開觸點(diǎn)。（五）繪制順序功能圖（六）將順序功能圖轉(zhuǎn)換成梯形圖（七）調(diào)試運(yùn)行將如圖4-6的所示的程序下載到PLC中，然后進(jìn)行調(diào)試。首先同時(shí)按下X1和X3，觀察Y2是否得電，延時(shí)8s后，觀察Y1是否得電，以此類推，按照順序功能圖的順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行調(diào)試，觀察程序能否達(dá)到控制要求。四、任務(wù)總結(jié)與思考（一）任務(wù)總結(jié)1.順序功能圖的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)于流程作業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，一般都包含若干個(gè)狀態(tài)（也就是工序），當(dāng)條件滿足時(shí)，系統(tǒng)能夠從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)，這種控制叫做順序控制，順序功能圖主要用來(lái)編制順序控制程序。2.單周期和連續(xù)運(yùn)行如圖4-5所示，該順序功能圖屬于循環(huán)分支結(jié)構(gòu)，程序的最后一步轉(zhuǎn)移到了S0步，必須再次按下啟動(dòng)信號(hào)X3才能讓小車工作，這種屬于單周期（半自動(dòng)）運(yùn)行方式。如果程序的最后一步轉(zhuǎn)移到了S20步，則小車可以自動(dòng)循環(huán)送料，這種屬于連續(xù)（自動(dòng)）運(yùn)行方式。（二）任務(wù)思考若小車在運(yùn)料過(guò)程中，控制系統(tǒng)突然斷電，小車停止中間位置，故障處理完畢后，按下啟動(dòng)按鈕后，會(huì)有何種現(xiàn)象？為什么？五、知識(shí)拓展——步進(jìn)梯形圖編程規(guī)則1.初始步可由其他步驅(qū)動(dòng)，但運(yùn)行開始時(shí)必須用其他方法預(yù)先作好驅(qū)動(dòng)，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。一般用系統(tǒng)的初始條件驅(qū)動(dòng)，若無(wú)初始條件，可用M8002或M8000（PLC從STOP→RUN切換時(shí)的初始化脈沖）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。2.步進(jìn)梯形圖編程順序?yàn)椋合冗M(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，后進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。二者不能顛倒。驅(qū)動(dòng)處理就是該步的輸出處理，轉(zhuǎn)移處理就是根據(jù)轉(zhuǎn)移方向和轉(zhuǎn)移條件實(shí)現(xiàn)下一步的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。3.編程時(shí)必須使用STL指令對(duì)應(yīng)于順序功能圖上的每一步。4.各STL觸點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電路一般放在一起，最后一個(gè)STL電路結(jié)束時(shí)，一定要使用步進(jìn)返回指令RET使其返回主母線。5.STL觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)也可以通過(guò)別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，如Y、M、S、T、C等元件的線圈和應(yīng)用指令。與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令，STL觸點(diǎn)的右邊不能使用MPS指令。在轉(zhuǎn)移條件對(duì)應(yīng)的電路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。6.驅(qū)動(dòng)負(fù)載使用OUT指令。當(dāng)同一負(fù)載需要連續(xù)多步驅(qū)動(dòng)時(shí)可使用多重輸出，也可使用SET指令將負(fù)載置位，等到負(fù)載不需要驅(qū)動(dòng)時(shí)再用RST指令將其復(fù)位。7.由于CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，因此使用STL指令時(shí)允許“雙線圈”輸出，即不同的STL觸點(diǎn)可以分別驅(qū)動(dòng)同一編程元件的一個(gè)線圈，如圖3-75所示，S20和S22驅(qū)動(dòng)的是同一線圈Y0。但是同一元件的線圈不能在可能同時(shí)為活動(dòng)步的STL內(nèi)出現(xiàn)，在有并行序列的SFC中，應(yīng)特別注意這一問題。另外，相鄰步不能重復(fù)使用同一個(gè)定時(shí)器T或計(jì)數(shù)器C，因?yàn)橹噶顣?huì)互相影響，使定時(shí)器或計(jì)數(shù)器無(wú)法復(fù)位。對(duì)于分隔的兩個(gè)狀態(tài)，如圖所示中的S20和S22，可以使用同一個(gè)定時(shí)器T1。圖4-7雙線圈圖4-8相鄰步定時(shí)器8.在步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，相鄰兩步的狀態(tài)器會(huì)同時(shí)ON一個(gè)掃描周期，此時(shí)可能會(huì)引發(fā)瞬時(shí)的雙線圈問題。為了避免不能同時(shí)接通的兩個(gè)輸出（如圖3-77所示中控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器線圈）同時(shí)動(dòng)作，除了在梯形圖中設(shè)置軟件互鎖電路外，還應(yīng)在PLC外部設(shè)置由常閉觸點(diǎn)組成的硬件互鎖電路。9.SET指令和OUT指令均可以用于步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，可將原來(lái)活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器復(fù)位，將后續(xù)步置為活動(dòng)步，此外還有自保持功能。10.選擇分支和并行分支中分支處的支路數(shù)量不能超過(guò)8條。圖4-9電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的軟件互鎖控制圖4-10跳轉(zhuǎn)處理任務(wù)二機(jī)械手自動(dòng)分揀大、小球控制程序的設(shè)計(jì)一、任務(wù)導(dǎo)入控制要求為：只有機(jī)械手在原點(diǎn)才能啟動(dòng)，機(jī)械手動(dòng)作順序?yàn)椋合陆怠颉仙ㄖ辽舷尬唬倚校ㄖ劣蚁尬唬陆怠尫拧仙ㄖ辽舷尬唬笮蟹祷兀ㄖ猎c(diǎn)）。機(jī)械手下降時(shí)，吸盤壓住大球，下限位開關(guān)是斷開的，壓住小球，下限位開關(guān)則接通。二、知識(shí)預(yù)備（一）選擇分支順序功能圖分析一條選擇或并行分支的回路數(shù)有如下限定：每個(gè)初始狀態(tài)下面的回路總數(shù)不能超過(guò)16條，但對(duì)總狀態(tài)數(shù)沒有限制。從每個(gè)分支點(diǎn)上引出的分支不能超過(guò)8個(gè)。選擇分支結(jié)構(gòu)順序功能圖（二）選擇分支的梯形圖和指令表（a）步進(jìn)梯形圖（b）指令表三、任務(wù)實(shí)施

（一）分配I/O地址輸入信號(hào)：輸入信號(hào)：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1——X0；下降——Y0；左限位SQ1——X1；吸球——Y1：下限位SQ2——X2：上升——Y2；上限位SQ3——X3：右移——Y3：小球箱子右限位SQ4——X4；左移——Y4：大球箱子右限位SQ5——X5；原點(diǎn)指示燈——Y5回原點(diǎn)按鈕SB2——X6大、小球分揀系統(tǒng)的I/O接線圖（二）畫出順序功能圖（三）將順序功能圖轉(zhuǎn)換成梯形圖（四）調(diào)試運(yùn)行

按照?qǐng)D4-14連接大、小球分揀系統(tǒng)的I/O接線圖，用GX軟件將圖4-16所示的程序下載到PLC中。按下啟動(dòng)按鈕后，觀察機(jī)械手的動(dòng)作順序能否達(dá)到控制要求。四、任務(wù)總結(jié)與思考

（一）任務(wù)總結(jié)一般設(shè)備的執(zhí)行部件都會(huì)設(shè)置一個(gè)原點(diǎn)，也是一個(gè)工作循環(huán)的起點(diǎn)。如圖4-15所示，由于某些故障原因，在控制系統(tǒng)啟動(dòng)前，機(jī)械手不一定處在原點(diǎn)上，因此，在初始步設(shè)計(jì)了手動(dòng)回原點(diǎn)的功能，即按下X6，機(jī)械手回到上限位和左限位，同時(shí)釋放吸盤。另外，也可按照自動(dòng)回原點(diǎn)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，即按下啟動(dòng)按鈕X0，機(jī)械手自動(dòng)上移、左移，然后按照動(dòng)作順序繼續(xù)執(zhí)行。（二）任務(wù)思考如圖4-15所示，若要增加自動(dòng)回原點(diǎn)功能，應(yīng)如何改造順序功能圖？五、知識(shí)拓展

（一）順序功能圖中的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)的方法

1.禁止所有輸出法控制特殊輔助繼電器M8034線圈得電，可以將PLC的外部輸出觸點(diǎn)全部置于OFF狀態(tài)。用M8034實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)程序2．區(qū)間復(fù)位法如圖4-18所示，利用區(qū)間復(fù)位指令ZRST，將過(guò)載保護(hù)X7與急停按鈕X10并聯(lián)，發(fā)生過(guò)載時(shí)，常閉觸點(diǎn)X7閉合，執(zhí)行區(qū)間復(fù)位指令ZRST，將狀態(tài)繼電器S21—S31和輸出繼電器Y0-Y5全部復(fù)位，程序被終止執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)功能。用ZRST指令實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)程序（二）順序功能圖中的停止設(shè)計(jì)一般設(shè)備的停止方式可能包含急停、暫停和循環(huán)停止等方式。1.急停設(shè)計(jì)2.暫停設(shè)計(jì)3.循環(huán)停止設(shè)計(jì)任務(wù)三組合鉆床控制程序的設(shè)計(jì)一、任務(wù)導(dǎo)入按下啟動(dòng)按鈕X0，Y0得電，工件被夾緊，夾緊后壓力繼電器X1為ON，Y1和Y3得電控制大小鉆頭同時(shí)向下進(jìn)給。大鉆頭鉆到由限位開關(guān)X2（SQ1）設(shè)定的深度時(shí)，Y2使它上升，升到由限位開關(guān)X3（SQ2）設(shè)定的起始位置時(shí)停止。小鉆頭鉆到由限位開關(guān)X4（SQ3）設(shè)定的深度時(shí)，Y4使它上升，升到由限位開關(guān)X5（SQ4）設(shè)定的起始位置時(shí)停止。同時(shí)設(shè)定值為3的計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1。大小鉆頭都到位后，Y5控制工件旋轉(zhuǎn)120o后加工第二對(duì)孔，3對(duì)孔加工完畢后，Y6得電控制工件松開，拿下工件，放下一個(gè)毛坯，繼續(xù)加工。二、知識(shí)預(yù)備——并行分支的編程三、任務(wù)實(shí)施

（一）I/O分配與接線

1.I/O分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸入繼電器作用輸出繼電器作用X000啟動(dòng)按鈕SB1Y000工件加緊X001壓力電器Y001大鉆頭下降進(jìn)給X002大鉆頭下限位開關(guān)SQ1Y002大鉆頭上升退回X003大鉆頭上限位開關(guān)SQ2Y003小鉆頭下降進(jìn)給X004小鉆頭下限位開關(guān)SQ3Y004小鉆頭上升退回X005小鉆頭上限位開關(guān)SQ4Y005工件旋轉(zhuǎn)X006工件旋轉(zhuǎn)到位開關(guān)SQ5Y006工件松開2．I/O接線圖（二）程序設(shè)計(jì)組合鉆床步進(jìn)梯形圖（三）調(diào)試運(yùn)行按照?qǐng)D4-24連接組合鉆床的I/O接線圖，用GX軟件將圖4-26所示的程序下載到PLC中。按下啟動(dòng)按鈕后，觀察組合鉆床的動(dòng)作順序能否達(dá)到控制要求。