1、项目五项目五 三菱三菱FX3UFX3U系列系列PLCPLC的的功能指令及其应用功能指令及其应用任务任务5.1 5.1 送料车控制送料车控制任务任务5.2 5.2 步进电动机的步进电动机的PLCPLC控制控制任务任务5.3 5.3 舞台装饰彩灯的舞台装饰彩灯的PLCPLC控制控制任务任务5.4 5.4 机械手的顺序控制机械手的顺序控制知识目标v1.掌握功能指令的基本规则、表示方式、数据长度、位组件、执行方式和变址操作等。v2.掌握各类功能指令及运用功能指令编程的方法。v3.掌握特殊功能模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块的使用。v4.学会用PLC解决实际问题的思路，进一步熟悉编程软件的使用方法，
2、通过练习，提高编程技巧。技能目标v 能根据项目要求,设计出PLC的硬件接线图，进一步熟练掌握PLC的接线方法。v 能熟练地应用三菱FX3U系列PLC基本逻辑指令编写控制系统的梯形图和指令程序。v 能熟练地使用三菱公司的GX Developer编程软件设计PLC控制系统的梯形图和指令程序，并写入PLC进行调试运行。任务5.1 自动送料车控制v一 项目任务 v二 项目分析 v三 相关知识点 v四 项目实施v五 技能训练 v六 知识进阶一 项目任务 某车间有6个工作台，自动送料车往返于工作台之间送料，如图5-1所示。每个工作台设有一个到位开关(SQ)和一个呼叫按钮(SB)。具体控制要求如下:图5-1
3、 自动送料车示意图(1)送料车开始应能准确停留在6个工作台中任意一个到位开关的位置上。(2)设送料车现暂停于m号工作台(SQm为ON)处，这时n号工作台呼叫(SBn为0N)，若：v mn，送料车左行，直至SQn动作，到位停车。即送料车所停位置SQ的编号大于呼叫按钮SB的编号时，送料车往左运行至呼叫位置后停止。v mn，则要求送料车左行；若mC2的当前值时，M0为ON；若200=C2的当前值时，M1 为ON；若200T2的当前值时，M3为ON；若10T2的当前值20时，M4为ON;若20T2的当前值时，M5为ON;当X1为OFF时，ZCP指令不执行，M3M5的状态保持不变;四 项目实施1画出送料
4、车往返控制梯形图v 将送料车当前位置（m号）送数据寄存器D0中，将呼叫工作台号（n号）送数据寄存器D1中，然后通过DO与D1中数据的比较，决定送料车运行方向和到达的目标位置。v 送料车停在位置“1”，将1送入D0，送料车停在位置“2”，将2送入D0，送料车停在位置“3”，将3送入D0，依次类推；当位置“1”有呼叫时，将1送入D1，当位置“2”有呼叫时，将2送入D1，当位置“3”有呼叫时，将3送入D1，依次类推；v 然后将D1（呼叫n）与D0（位置m）相比较，当mn时，M10接通，则Y0接通，送料车右行，当m=n时，送料车停在原处不动，当mn时，M11接通，则Y1接通，送料车左行。2 运行并调试
5、程序v（1）将图5-13所示的步进梯形图程序或指令程序输入到计算机，并写入PLC中。v（2）依次打开按钮开关SB1、SB2、SB3SB6，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。v（3）记录程序调试的结果。五 技能训练v仓库进出货物自动控制。一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进行计数控制。仓库进口与出口各安装一接近开关，每有一货物进出，接近开关动作一次。货物少于1000箱，灯L1亮，表示存货较少；货物多于5000箱，灯L2亮，表示存货较多；货物等于6000箱时，停止进货。设计控制程序。六 知识进阶 1控制系统选用PLC控制的一般条件v 系统所需的IO点数较多，控制要求较复杂
6、，如果用继电器控制，需要大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件。v 系统对可靠性的要求特别高，继电器控制不能满足要求。v 系统的工艺流程和加工的产品种类经常变化，需要经常改变控制电路结构和修改多项控制参数或控制系统功能有扩充的可能。v 可以用一台PLC控制多台设备的系统。v 需要与其他设备实现通信或联网的系统。v对于新设计的较复杂的机械设备，与继电器控制系统相比，使用PLC可以节省大量的元器件，减少控制柜内部的硬接线和安装工作量，提高系统可靠性。2 2PLCPLC控制系统设计的内容和原则控制系统设计的内容和原则（1 1）硬件设计）硬件设计v经济性。经济性。在最大限度地保证系统控制要求的前提
7、下，力求使控制系统简单、经济、可靠，对所选择的器件和设备应充分考虑其性价比，降低设计、使用和维护成本。v可靠性和安全性。可靠性和安全性。控制设备在运行过程中的故障率应为最低。v先进性及可扩展性。先进性及可扩展性。在满足前面两个条件的前提下，应保证系统在一定时期内具有先进性，并且根据生产工艺的要求留有扩展功能的余地，以免重新设计整个系统。（2 2）软件设计）软件设计v逻辑关系要简单明了，编制的程序要具有可读性，避免使用不必要的触点。v编程时，在保证程序功能的前提下尽量减少指令，运用各种技巧，来减少程序的运行时间。3 3PLCPLC控制系统的设计流程和步骤控制系统的设计流程和步骤v（1）分析系统控
8、制要求，确定控制方案v（2）选定PLC的型号，确定系统硬件配置v（3）PLC的硬件设计v（4）PLC的软件设计v（5）进行安装、调试v（6）整理技术文件v（7）完成PLC控制系统的设计，交付使用，投入运行任务5.2 步进电动机的PLC控制一一 项目任务项目任务 二二 项目分析项目分析 三三 相关知识点相关知识点 四四 项目实施项目实施五五 技能训练技能训练六六 知识进阶知识进阶一 项目任务v 要求按三相单三拍的通电方式实现三相步进电动机的PLC控制，要求实现正、反转控制、慢速、中速和快速三挡速度控制和步数控制。二 项目分析1三相步进电动机控制原理分析v 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的开环
9、控制元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。v 1.步进电动机控制原理分析v 1)具有脉冲发生器的功能，可以产生可调频率，任务5.2步进电动机的PLC 控制可以准确计数控制的脉冲串。2)具有脉冲分配功能，可以将脉冲发生器送来的脉冲依一定的规律分配给电动机的各个绕组。3)具有脉冲放大功能，可以将脉冲发生器送来的脉冲放大到电动机所需的功率。图5-20步进电动机驱动器外型图任务5.2步进电动机的PLC 控制图5-21DP308D细分型步进电动机驱动器接口和功能示意图任务5.2步进电动机的PLC 控制
10、表5-6引脚功能说明引脚功能说明PUL+脉冲控制信号上升沿有效，每次脉冲信号由低变高时，电动机运行一步。PUL高电平时24V（DP308DL为5V），低电平时005VPUL-任务5.2步进电动机的PLC 控制表5-6引脚功能说明DIR+方向控制信号高/低电平状态，高电平时24V（DP308DL为5V），低电平时005V。对应电动机运转的两个方向，若改变信号状态，电动机运转方向也随之发生变化。电动机的初始运行方向取决于电动机的接线，互换任意一相可改变电动机的初始运行方向DIR-任务5.2步进电动机的PLC 控制表5-6引脚功能说明引脚功能说明ENA+使能/释放信号用于释放电动机，当ENA接24V
11、（DP308DL为5V），ENA-接低电平时，驱动器将切断电动机各相电流而处于自由状态，步进脉冲将不被响应。此时，驱动器和电动机的发热和温升将降低。不用时，将电动机释放信号端悬空ENAERR故障输出信号当驱动器出现过电压、过电流或短路时，由ERR、COM端子输出故障信号COM任务5.2步进电动机的PLC 控制表5-6引脚功能说明GND直流电源地直流电源地+V直流电源正极介于供电电压最小值最大值间(DC2080V)，宜采用推荐值A+，A-电动机A相互换A+、A-，可改变电动机运转方向B+，B-电动机B相互换B+、B-，可改变电机运转方向任务5.2步进电动机的PLC 控制表5-7细分精度设置表25
12、5000ONOFFONON408000ONONOFFOFF5010000ONONOFFON10020000ONONONOFF20040000ONONONON任务5.2步进电动机的PLC 控制2.输入与输出点分配输入输出设备名称代号输入点编号设备名称代号输出点编号起动按钮SB1X1步进电动机驱动器PUL-Y0停止按钮SB2X2步进电动机驱动器DIR-Y2任务5.2步进电动机的PLC 控制3.PLC接线示意图图5-22PLC、步进电动机驱动器和步进电动机的接线图三 相关知识点1功能指令的执行方式 (1)功能指令的连续执行方式 在默认情况下，功能指令的执行方式为连续执行方式，如图5-15所示。PLC
13、是以循环扫描方式工作的，如果执行条件X000接通，上述指令在每个扫描周期中都要被重复执行一次，这种情况对大多数指令都是允许的。(2)功能指令的脉冲执行方式 每当X000由断开到接通时，目标组件就被加1一次；而在其他情况下，无论X000保持接通，还是断开，或者由接通变为断开，都不再执行加1。表5-9脉冲输出指令要素描述脉冲输出指令操作数程序步FNC57PLSY/（D）PLSY16位/32位字元件PLSY：7步(D)PLSY：13步位元件2.脉冲输出指令(PLSY或DPLSY)任务5.2步进电动机的PLC 控制图5-25PLSY指令使用说明2 2循环移位指令循环移位指令 循环移位指令包括位右移（S
14、FTR）、位左移（SFTL）、位移写入（SFWR）、位移读出（SFRD）等。这里主要介绍位组件右移指令。（1）指令用法位组件右移指令：SFTR代码为FNC34 SDn1 n2vS为移位的源位组件首地址 vD为移位的目位组件首地址vn1为目位组件个数vn2为源位组件移位个数v位右移是指源的低位将从目的高位移入，目向右移 n2位，源位组件中的数据保持不变。位右移指令执行后，n2个源位组件中的数被传送到了目的高n2位中，目位组件中的低n2位数从其低端溢出（2）指令说明v 能够充当源操作数的是各类继电器和状态组件，如表中S所指定的范围内的软组件。v 能够充当目标操作数的为输出继电器、辅助继电器及状态组
15、件，如表中D所指定的范围内的软组件。v 能够充当n1和n2的只有常数K和H，而且要求满足n2nl1024 v 图5-19所示为位组件右移指令示例梯形图 图中，如果X000断开，则不执行这条SFTR指令，源、目中的数据均保持不变。如果X000接通，则将执行位组件右移操作，即源中X003X000 4位数据将被传送到目中的M15M12，目中M15M0 16位数据将右移4位，M3M0 4位数据从目的低位端移出，所以M3M0中原来的内容将会丢失，但源中X003X000的数据保持不变。图5-30控制系统梯形图四 项目实施1画出控制系统梯形图1)在断电状态下，连接好PCPPI电缆。2)将PLC运行模式选择开
16、关拨到STOP位置，此时PLC处于停止状态，可以进行程序编写。3)在作为编程器的计算机上，运行GX Developer编程软件。4)将图5-30所示的梯形图程序或指令程序输入到计算机中,并完成“程序检查”和“变换”。5)执行“在线”“PLC写入”命令，将程序文件下载到PLC中。6)将PLC运行模式的选择开关拨到RUN位置，使PLC进入运行方式。7)按下起动按钮，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。8)记录程序调试的结果，完成项目训练报告。2.运行并调试程序任务5.2步进电动机的PLC 控制五、知识链接下面以一台三相六极步进电动机来说明步进电动机的通电方式。三相单三拍，通电顺序若ABCA为正
17、转，则ACBA为反转，三拍为一个循环。三相单双六拍，通电顺序若AABBBCCCAA为正转，则AACCCBBBAA为反转，六拍为一循环。(1)转速控制5A1.TIF任务5.2步进电动机的PLC 控制5A3.TIF(3)步数控制通过脉冲计数器，控制脉冲的个数，实现对步进电动机步数的控制。1.输入与输出点分配任务5.2步进电动机的PLC 控制表5-11三相步进电动机PLC控制系统I/O端口地址分配表输入输出设备名称代号输入点编号设备名称代号输出点编号起动按钮SB0X0接触器KM1Y0慢速SB1X1接触器KM2Y1中速SB2X2接触器KM3Y2快速SB3X3正转SB4X4反转SB5X5单步SB6X61
18、0步SB7X7停止SB8X10任务5.2步进电动机的PLC 控制2.PLC接线示意图图5-31三相步进电动机的PLC控制接线示意图任务5.2步进电动机的PLC 控制图5-32梯形图(1)用移位寄存器M0M2产生三拍时序脉冲在移位脉冲信号(由任务5.2步进电动机的PLC 控制M20产生)作用下，将输入信号依次移入M0M2移位寄存器，每移一位为一拍，三拍为一循环。(2)由Y0、Y1和Y2实现正、反转驱动控制当正转开关SB4合上时，输入点X4接通，通电顺序是Y0(A相)Y1(B相)Y2(C相)Y0(A相)(即接通相序为ABCA)，此时电动机正转；当反转开关SB5合上时，输入点X5接通，通电次序是Y1
19、(B相)Y0(A相)Y2(C相)Y1(B相)(即接通相序为BACB)，此时电动机反转。任务5.2步进电动机的PLC 控制表5-12PLC各继电器的状态表拍数M0M1M2X4闭合（正转）X5闭合（反转）Y0Y1Y2Y0Y1Y2A相B相C相A相B相C相第1拍001100001第2拍010010010第3拍100001100任务5.2步进电动机的PLC 控制(3)由M11、T0、T1、T2和 M20组成脉冲控制器脉冲频率控制分为3档：快速、中速、慢速分别由时间继电器T0、T1、T2的常闭触点及其线圈组成的振荡器实现。(4)由计数器C0实现步数控制当SB7合上，输入点X7接通时，电动机运行8步后自动停
20、止。1)转速控制。2)正反转控制。3)步数控制五 技能训练v流水灯两两循环点亮控制。按下启动按钮，8个流水灯自Y0,Y1开始每隔1s依次向左两两循环点亮，按停止按钮后，循环停止。任务5.3 舞台装饰彩灯的PLC控制v一 项目任务 v二 项目分析 v三 相关知识点 v四 项目实施 v五 技能训练v六 知识进阶一 项目任务 某大型舞台现场设有变换类彩灯负载4处，舞台流水灯8组，大型标语牌底色流水灯4组及长通类负载(不通过PLC控制)。其中变换类负载一个周期(20s)内接通要求如表5-8所示。舞台流水灯要求正序依次亮灯至全亮，反序熄灯至全熄，停2S再循环。标语牌底色灯节拍为100ms，工作方式为正向
21、单组流动1周停1s后再循环。在PLC输入口上加接开关由操作人员控制。二 项目分析1输入与输出点分配 舞台装饰彩灯PLC控制系统的I0端口地址分配表如表5-9所示。2PLC接线示意图三 相关知识点1变址操作v 变址寄存器V和Z是两个16位的寄存器，除了和通用数据寄存器一样用作数值数据读、写之外，主要还用于运算操作数地址的修改。v 在传送、比较等指令中用来改变操作对象的组件地址，变址方法是将V、Z放在各种寄存器的后面，充当操作数地址的偏移量。v 操作数的实际地址就是寄存器的当前值以及V或Z内容的相加后的和。v 当进行32位数据操作时，要将V、Z组合成32位(V，Z)来使用，这时Z为低16位，而V充
22、当高16位。可以用变址寄存器进行变址的软组件是X、Y、M、S、P、T、C、D、K、H、KnX、KnY、KnM、KnS。v 例5.1 如图5-23所示的梯形图中，求执行加法操作后源和目操作数的实际地址。解：v第一行指令执行5Vv第二行指令执行10Z，所以变址寄存器的值为，V5，Z10v第三行指令执行(D5V)+(D15Z)(D40Z)，S1为D5V：D(5+5)D10 源操作数1的实际地址 S2为D15Z：D(15+10)D25 源操作数2的实际地址、D为D40Z：D(40+10)D50 目操作数的实际地址 所以，第三行指令实际执行(D10)+(D25)(D50)，即D10的内容和D25的内容相
23、加，结果送入D50中去。2算术和逻辑逻辑运算指令 FX3U系列PLC中设置了10条算术和逻辑运算指令，其功能号是FNC20FNC29，分别为:vADD（BIN加法）vSUB（BIN减法）vMUL（BIN乘法）vDIV（BIN除法）vINC（BIN加l）vDEC（BIN减l）vWAND（逻辑字与）WOR（逻辑字或）WXOR（逻辑字异或）。(1)BIN加1指令 二进制加1指令：FNC24 INC D v 其中，D是要加1的目软组件。INC指令的功能是将指定的目软组件的内容增加1。v例v 如果X010由OFFON时，则将执行一次加1运算，即将老的D10内容加1后作为新的D10内容。v 如果X010在
24、非上升沿情况下，则不执行这条INC指令，目中的数据保持不变。（2）BIN减1指令 二进制减1指令：FNC25 DECDv 其中，D是要减1的目软组件。DEC指令的功能是将指定的目软组件的内容减1。例v 如果X000由OFFON时，则将执行一次减1运算，即将老的D20内容减1后作为新的D20内容。如果X000在非上升沿情况下，则不执行这条DEC指令，目中的数据保持不变。（3）MUL乘法指令v 二进制乘法指令：FNC22 MUL s1 s1 Dv s1 s1 分别为作为被乘数和乘数的源软组件，D为存取相乘积的目组件的首地址。v MUL指令的功能是将指定的两个源软组件中的数进行二进制有符号数乘法运算
25、。然后将相乘的积送入制定的 目标软组件中。16位乘法运算 v 16位二进制数乘法运算的源都是16位的，但是积却是32位的。积将按照“高对高，低对低”的原则存放到目软组件中，即积的低16位存放到指令中给出的低地址目软组件中，高16位存放到高一号地址的目软组件中,结果的最高位为符号位。v 如果积用位组件(Y、M、S)组合来存放，则目软组件要用K8来给定，小于K8将得不到32位的积，如用K4则只能得到低16位。v例：v 如果X0断开，则不执行这条MUL指令，源、目中的数据均保持不变。如果X0接通，则将执行有符号数乘法运算，即将DO与D2中的两内容相乘，积送入D4和D5中两个目标单元中去。32位运算的
26、使用说明如下：v 两个源指定的软元件内容的乘积，以64位数据的形式存入目标指定的元件(低位)和紧接其后的3个元件中，结果的最高位为符号位。3触点比较指令v 触点比较指令的功能号为FNC224-FNC246，包括LD开始的、AND开始的和OR开始的触点比较指令。例v 当C10的当前值等于20时，Y10被驱动；v 当X0为ON且D200的值大于-30时，Yll被SET指令置位；v 当M3为ON或C10的当前值等于200时,M50被驱动.四 项目实施1画出舞台彩灯控制系统的梯形图v 从控制对象来说，有变换类负载、舞台流水灯及标语牌背景流水灯三类。三类负载是同时工作的。从控制的时间节奏来说有1s及1m
27、s，都取机内时基，三类灯的控制计时统一而方便。v 灯的启停控制用MC MCR主控指令。从程序的安排来看，MC MCR之前为运行的初始化。MC MCR之后为输出控制。三类灯的软件实现策略却不一样，变换类负载控制时间点无规律，采用ls时基计数，触点比较指令控制时间范围，用传送指令实现输出口控制。v 舞台流水灯是采用向变址寄存器Z加1的方法实现K2Y10Z的整体向前移动，从而实现向K2Y10Z中加1将逐1增加在Y10、Y11、Y12、Y17上，形成接在输出口上的彩灯逐一点亮的结果，减1的过程也相似。M0和M1为亮灯和熄灯转换控制用继电器。标语牌背景流水灯采用乘法运算指令实现彩灯移位再循环的方法，由于
28、1+1=进位1，而1*2=进位1，从而产生彩灯向前移位的效果。2运行并调试程序v（1）将步进梯形图程序或指令程序输入到计算机，并写入PLC中。v（2）将开关打开，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。v（3）记录程序调试的结果。五 技能训练v1、设计一个程序，将85传送到D0，23传送到D10，并完成以下操作。1）求D0与D10的和，将结果送到D20中存储。2）求D0与D10的差，将结果送到D30中存储。3）求D0与D10的积，将结果送到D40中存储。4）求D0与D10的余数和商，将结果送到D50和D52中存储。v2、试用循环移位指令实现舞台流水灯的控制六六 知识进阶知识进阶 降低系统硬件费
29、用的主要措施降低系统硬件费用的主要措施 （1 1）减少所需输入点数的方法）减少所需输入点数的方法 1）分组输入 v 工作方式选择开关SA用来切换“自动”和“手动”信号的输入，并通过X0让PLC识别，从而选择执行自动程序或手动程序。SB11S17为“自动”输入信号，SB1SB7为“手动”输入信号，两组输入信号共用PLC的输入点X1X7。SB11和SB1按钮虽然都使用X1输入端，但实际代表的逻辑意义不同。v2）输入触点的合并 v3）充分利用PLC的内部功能v 利用转移指令在一个输入端上接一开关，作为手动自动方式转换开关，运用转移指令可将手动和自动操作加以区别。利用计数指令或者位移寄存器，也可利用交
30、替输出指令实现单按钮的启动和停止。v4）将某些输入信号设置在PLC之外v 系统中有些功能简单的输入信号，如某些手动操作按钮、过载保护动作后需手动复位的电动机热继电器FR的常闭触点等提供的信号，没有必要作为PLC的输入，将它们设置在PLC外部的硬件电路中(如图5-45)，同样可满足要求。（2 2）减少所需输出点数的方法）减少所需输出点数的方法v1）并联输出 在PLC的输出功率允许的条件下，通断状态完全相同的多个负载并联后，可以共用PLC的一个输出点，即一个输出端点可以控制多个负载。如果多个负载的总电流超出输出点的容量，可以用一个中间继电器，再控制其他负载。v2）分组输出 通过外部的或PLC控制的
31、转换开关的切换，一个输出端点可以控制两个或多个不同时工作的负载。与外部元件的触点配合，可以用一个输出点控制两个或多个有不同要求的负载。v3）某些控制逻辑简单，而又不参加工作循环，或在工作循环开始之前必须启动的电器可以不通过PLC控制。v4）用一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，可以显示两种不同的信息。v5）在需要用指示灯显示PLC驱动的负载(如接触器线圈)状态时，可以将指示灯与负载并联，并联时指示灯与负载的额定电压应相同，总电流不应超过允许的值。可选用电流小、工作可靠的LED(发光二极管)指示灯。v6）可以用接触器的辅助触点来实现PLC外部的硬件联锁。v7）系统中某些相对独立或比较简单的部分，可以
32、不进PLC，直接用继电器电路来控制，这样同时减少了所需的PLC的输入点和输出点。任务5.4 搬运机械手的顺序控制一一 项目任务项目任务 二二 项目分析项目分析 三三 相关知识点相关知识点 四四 项目实施项目实施 五五 技能训练技能训练六六 知识进阶知识进阶 一 项目任务v 搬运机械手的动作示意图如图所示，它是一个水平垂直位移的机械设备，设计一个PLC控制系统，用来将工件由左工作台搬到右工作台。v 机械手的全部动作均由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升下降和左移右移分别由双线圈两位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀
33、通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。v 同样，左移右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。v 机械手的放松夹紧由一个单线圈两位置电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。当该线圈通电时，机械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。v 当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。二二 项目分析项目分析v 机械手动作过程如图5-31所示，从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。v 下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
34、v 夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。v 上升到顶时，碰到上限位开关上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。v 右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。v 下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。v 上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。v 至此，机械手经过八步动作完成了一个周期（下降夹紧上升右行下降松开上升左
35、行）。机械手的操作方式分为手动操作方式、回原位操作方式和自动操作方式，自动操作方式包括单步、单周期和连续运行。v 手动操作方式：手动操作方式：用单个按钮的点动接通或切断各负载的模式；v 回原位方式：回原位方式：按“回原位”使机械手自动复归原位的模式。v 自动操作方式：自动操作方式：单步工作方式：每次按启动按钮，机械手前进一个工序。v单周期工作方式：单周期工作方式：在原点位置上，每次按启动按钮时，机械手进行一次循环的自动运行并在原位停止。v连续运行工作方式：连续运行工作方式：在原点位置上，只要按启动按钮时，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。若按停止按钮，则继续动作至原位后停止。2输入与
36、输出点分配和操作面板设计3PLC接线示意图三三 相关知识点相关知识点1程序流程指令 程序流向控制指令的功能号为FNC00FNC09。主要包括CJ（条件跳转）、CALL（子程序调用）、SRET（子程序返回）、IRET（中断返回）、EI（中断许可）、DI（中断禁止）、FEND（主程序结束）、WDT（监控定时器）、FOR（循环范围开始）、NEXT（循环范围终了）等。这里主要介绍CJ（条件跳转）指令。v 当X20为ON时，程序跳到P2处，如果X20为OFF，不执行跳转，程序按原顺序执行。v 跳转指针标号也可出现在跳转指令之前 2 2数据处理指令数据处理指令v 数据处理指令的功能号为FNC40FNC49
37、，主要包括ZRST（区间复位）、DECO（译码）、ENCO（编码）等。这里主要介绍区间复位指令ZRST。v例3 3方便指令方便指令v 在实际控制系统中，不仅可以采用基本指令和步进指令进行顺序控制，而且可以采用功能指令中的状态初始化指令IST（FNC60）配合步进指令进行编程，状态初始化指令IST属于可以利用简单的顺序控制程序进行复杂控制的方便指令。v v 它能自动设置与多种运行方式相对应的初始状态和相关的特殊辅助继电器。v IST指令只能使用一次，且必须放在STL电路之前。v v 梯形图中源操作数S表示的是首地址号，可以取X、Y和M，它由8个相连号的软元件组成。在图中，由输入继电器X0X7组成
38、。v 这8个输入继电器各自的功能如表5所示。其中X0X4同时只能有一个接通，因此必须选用转换开关，以保证5个输入不同时为ON。v 目标操作数D1和D2只能选用状态继电器S，其范围为S20S999，其中D1表示在自动工作方式时所使用的最低状态继电器号，D2表示在自动工作方式时所使用的最高状态继电器号，D2的地址号必须大于D1的地址号。v IST指令的执行条件满足时，初始状态继电器S0S2被自动指定功能，S0是手动操作的初始状态，S1是回原位方式的初始状态，S2是自动运行的初始状态。根据运行方式的切换，按照图5-38所示的形式进行。v 与IST指令有关的特殊辅助继电器有8个，其功能如表5-18所示
39、。v M8000是运行监视辅助继电器，在PLC运行时接通。若选择开关在回原点完成辅助继电器M8043未置1之前改变运行方式，则所有输出将变为OFF。v M8040是禁止转移用辅助继电器，手动状态下，M8040总是接通的。在回原点、单周期运行时，按动停止按钮后一直到再按启动按钮期间，M8040一直保持为ON。单步执行时，M8040常通，但是在按启动按钮时，M8040=OFF，使状态可以顺序转移一步。连续运行状态下，当PLC由STOP向RUN切换时，M8040保持ON，按启动按钮后，M8040=OFF。v 转移开始辅助继电器M8041，是从初始状态S2向另一状态转移的转移条件辅助继电器。手动回原点
40、M8041不动作；单步、单周期时，仅在按动启动按钮时动作；连续运行时，按启动按钮后保持为M8041=ON，按停止按钮后M8041=OFF。四、项目实施四、项目实施1 1基本指令和步进指令进行混合编程基本指令和步进指令进行混合编程 机械手控制系统的程序总体结构如图所示，分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序等四部分。其中自动程序包括单步、单周期和连续运行的程序，因它们的工作顺序相同，所以可将它们合编在一起。v 如果选择“手动”工作方式，即X0为ON，X1为OFF，则PLC执行完公用程序后，将跳过自动程序到PO处，由于X0动断触点断开，所以直接执行“手动程序”。由于P1处的Xl的动断触点闭合
41、，所以又跳过回原位程序到P2处。如果选择“回原位”工作方式，同样只执行公用程序和回原位程序。如果选择“单步”或“连续”方式，则只执行公用程序和自动程序。v 公用程序如图所示，当执行单步工作方式时，X2为ON，M8040导通，实现禁止状态转移，从而实现单步工作方式。图中的指令ZRST(FNC40)是成批复位的功能指令，当X0为ON时，对S0S27的辅助继电器复位。v 手动程序如图所示，用X10X15对应机械手的上下、左右移行和夹钳松紧的按钮。按下不同的按钮，机械手执行相应的动作。在左、右移行的程序中串联上限位置开关的动合触点是为了避免机械手在较低位置移行时碰撞其他工件。为保证系统安全运行，程序之
42、间还进行了必要的联锁。v 如图5-43为回原位程序，在系统处于回原位状态时，按下回原位按钮（X5为ON），M1变为ON，机械手松开并上升，当升到上限位（X16变为ON），机械手左行，直到碰到左限位开关（X20变为ON）才停止，并且M1复位。v 图中特殊辅助继电器M8002仅在运行开始时接通。S0为初始状态，对应回原位的程序。v 系统工作为单步方式时，X2为ON，其动合触点闭合，特殊辅助继电器M8040为ON,为禁止转移状态。假设系统处于初始状态，当按下启动按钮X6时，在完成某一步的动作后，必须按一次启动按钮，系统才能进入下一步。v 系统处于单周期工作方式时，X3为ON，按下回原位按钮X5，能保
43、证机械手的初始状态在原位。当机械手在原位时，夹钳松开Y4为OFF，上限位X16、左限位X20都为ON，这时按下启动按钮X6，状态由S0转换到S20，Y1线圈得电，机械手下降。当机械手碰到下限位开关X17时，X17变为ON，状态由S20转换为S21，Y1线圈失电，机械手停止下降，Y4被置位，夹钳开始夹持，定时器TO启动，经过2s后，定时器的触头接通，状态由S21转换为S22，机械手上升。系统如此按工序一步一步按顺序运行。当机械手返回到原位时，X20变为ON，此时X3为ON，X4为OFF，状态由S27转换为S0，等待下一次启动，此时不是连续工作方式，因此机械手不会连续运行。v 系统处于连续方式时，
44、X4为ON，它的动合触点闭合，其他工作过程与单周期方式相同。按下停止按钮X7后，但系统不会立即停下，在完成当前的工作周期后，机械手最终停在原位。若此时为连续工作方式，则X3为OFF，X4为ON，状态由S27转换为S20，机械手自动进入新的一次运行过程，因此机械手能自动连续运行。2 2基本指令、初始状态指令和步进指令配合的编程方法基本指令、初始状态指令和步进指令配合的编程方法v 图5-45(a)为初始化程序，它保证了机械手必须在原位才能进入自动工作方式。v 图5-45(b)为手动方式程序，机械手的夹紧、放松及上下左右移行由相应的按钮完成。v 在图5-45(c)回原位方式程序中，只需按下回原位按钮
45、即可。图中除初始状态继电器外，其他状态继电器应使用回零状态继电器S10S19。v 图5-45(d)为自动方式程序，M8041和M8044都是在初始化程序中设定的，在程序运行中不再改变。3 3运行并调试程序运行并调试程序（1）基本指令与步进指令控制程序（2）基本指令、初始状态指令和步进指令配合的编程方法（3）完成项目训练报告五五 技能训练技能训练v某台设备具有手动/自动两种操作方式，SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开时，选择手动方式；当SB3处于接通状态时，选择自动方式。不同操作方式的进程如下所述。v1）手动方式：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停止。v2）自动方式
46、：按启动按钮SB2，电动机运转1min后自动停止，按停止按钮SB1，电动机立即停止。v（分别用子程序调用和程序跳转指令两种方法编程）v2.送料车如图5-67所示，该车由电动机拖动。电动机正转，车子前进；电动机反转，车子后退。v(1)单周期工作方式（基本指令编程方式）（基本指令编程方式）v 每按动按钮,预先装满料的车子便自动前进，到达卸料处(sQ2)自动停下来卸料，经延时t1时间后，卸料完毕，车子自动返回装料处(SQ1)，装满料待命。再按动送料按钮，重复上述工作过程。(2)自动循环方式（顺控指令编程方式）（顺控指令编程方式）v 要求车子在装料处装满料后就自动前进送料，即延时t2装满料后，就不需要
47、按动送料按钮，就再次前进，重复上述过程，实现送料车自动送料。v 试用PLC对车子进行控制，画出满足单周期工作和自动循环工作两种方式的梯形图，并编写其程序指令。v（用开关实现单周期或自动循环工作方式的选择，（用开关实现单周期或自动循环工作方式的选择，用跳转指令或者子程用跳转指令或者子程序调用实现）序调用实现）五五 知识进阶知识进阶v1 1PLCPLC控制系统的可靠性保障措施控制系统的可靠性保障措施v（1 1）工作环境与安装）工作环境与安装v（2 2）合理配线）合理配线v（3 3）对电源的处理）对电源的处理 v 1）使用隔离变压器分离供电v 2）用UPS供电 v 3）使用双路供电v（4 4）PLC
48、PLC的接地的接地 图5-62 使用低通滤波电路和隔离变压器供电系统 图5-63 使用UPS的供电系统图5-64 双路供电系统的示意图（a）单独接地 (b)公共接地 (c)串联接地2 2PLCPLC控制系统的日常维护控制系统的日常维护 v1）建立系统的设备档案。包括设备一览表、程序清单和有关说明、设计图纸和运行记录和维修记录等。v2）采用标准的记录格式对系统运行情况和设备状况进行记录，对故障现象和维修情况进行记录，这些记录应便于归档。运行记录的内容包括：日期，故障现象和当时的环境状态、故障分析、处理方法和结果，故障发现人员和维修处理人员的签名等。v3)系统的定期保养。根据定期保养一览表，对需要保养的设备和线路进行检查和保养，并记录保养的内容。v4)检查可编程控制器的运行状态、锂电池或电容的使用时间等。v5)清洁卫生工作。v6）其他注意事项
