基于SFC编程的自动盖章机控制系统设计.pdf
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1、1542023 年 11 月下Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备基于 SFC 编程的自动盖章机控制系统设计*雷蔓(贵州工程应用技术学院机械工程学院,贵州 毕节 551700)摘要:【目的】在三菱FX系列PLC编程软件GX Developer中使用SFC编程直接画出自动盖章机控制系统的SFC图,简化操作流程,提高设计精度。【方法】本研究以自动盖章机为研究对象,选用三菱FX1s-10MT型PLC作为其控制器,设计了该机器的气压传动回路图、控制系统的控制电路图、SFC顺序功能图及梯形图程序,并分析了三菱FX系列PLC顺序功能图编程方法的优点。【结果
2、】样机制作完成后,进行控制系统接线调试试验,发现该程序能够完成机器的预订功能,验证了SFC编程方法的正确性,以及所设计的自动盖章机控制系统的可行性。【结论】样机实验过程也是用SFC方法解决问题的过程,可以扩大可编程控制技术和自动化技术的应用范围,具有普遍性和可推广价值。关键词:三菱PLC;控制电路图;可编程控制器;顺序功能图;SFC中图分类号:TP273 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-3872.2023.22.0430 引言顺序功能图(Sequential Function Chart,SFC)是解决复杂流程控制系统最为有效的编程方法1。顺序功能图编程有三种程
3、序结构,分别是顺序结构、选择结构和并行结构,基本上所有的控制系统都可以由这三种结构组合完成2。画顺序功能图,只需要搞清楚步(具体做什么)、转移条件和转移方向,其中,任意一个时刻只能有一个步处于活动状态3-6。本研究的对象是自动盖章机的控制系统,该机器结构如图1所示。控制对象有驱动丝杠螺母左右运动的步进电动机、控制双杆气缸伸缩上下运动的气动电磁换向阀。其输入信号有用于纸张检测的光电传感器、检测滚珠丝杠原点的行程开关。图1自动盖章机结构该控制系统采用三菱FX1s-10MT型PLC作为控制核心,气缸的驱动气泵采用小型稳压气泵,均置于机器内部。1 工作原理及控制要求该自动盖章机工作原理如下:先控制印章
4、下行蘸取印泥,然后上行、右行,再下行盖章,最后上行、左行回到原点。运动步骤如图2所示。图2自动盖章机运动步骤及I/O点布置该控制系统的输入信号有纸张传感器、丝杠原点行程开关,输出信号有步进电动机脉冲、步进电动机方向控制、双杆气缸换向电磁阀。双杆气缸换向电磁阀得电会伸长,失电则会在弹簧作用力下回原位,气缸缩回,控制得电与失电只需要一个点,气动回路如图3所示。PLC的I/O资源分配如表1所示。2 控制系统的设计过程2.1 系统的控制电路图根据工作原理、控制要求及I/O点的分配,该系统的控制电路图如图4所示,其输入回路是PLC内部24 V直流电源,输出回路是外部24 V直流电源。纸张传感器采用的是N
5、PN型漫反射常开式红外光电传感器E3F-DS10C4,丝杠原点行程开关采用微动式行程开关。基金项目:贵州工程应用技术学院2022年校级质量提升工程项目(JG202204、JG202205)作者简介:雷蔓(1985),男,贵州黔西人,硕士研究生,讲师,研究方向为先进制造技术。2023 年 11 月下155Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备图3气动回路表1PLC的I/O资源分配表资源含义资源含义X0纸张传感器Y0步进电动机脉冲X1丝杠原点行程开关Y1步进电动机方向控制Y2双杆气缸换向电磁阀图4控制电路图2.2 顺序功能图针对该控制系统,步进电机和
6、丝杠螺母负责左右运动,双杆气缸负责上下运动。其控制顺序就是开机回原点纸张传感器有信号(上升沿)下行上行右行下行上行左行(回原点),完成一次盖章。使用SFC编程,最为重要的就是根据控制要求画出顺序功能图7,该控制系统的顺序功能图如图5所示。首先要使用M8002的特殊功能(PLC运行首次扫描接通)8,使PLC一运行就让系统处于S0步(起始步,双框线表示),S0为等待的步,需要让滚珠丝杠回原点。然后就需要回答转移到下一步的条件是什么,下一步做什么,下一步转向哪三个问题。三菱FX系列PLC中,有专门的顺序功能图编程元件和编程模块9。S0至S9为起始步,S10至S19有特殊作用,一般不用,S20以上就是
7、普通的顺序功能图的步。比如,给S0的下一步一个编号为S20(编号名称可以随意给,不影响执行顺序8),那么S0如何转移到S20呢,那就需要滚珠丝杠回到原点并且纸张传感器有信号(上升沿),即转移条件是X1通,并且有X0上升沿。图5顺序功能图S20是做什么呢?是控制印章向下运动,即输出线圈Y2,由于气缸下行和蘸取印泥需要时间,所以输出Y2需要保持一定的时间,这里用(T0 K20)保持2 s,S20这一步的转移条件就是T0时间到。S21是做什么呢?是控制印章向上运动,即不输出线圈Y2(顺序功能图任意一个时间点只有一个步处于活动状态,S20跳到S21后,由于S21没有Y2线圈输出,所以Y2线圈不会有输出
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