运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计法 (1).pdf

计算机P L C 应用运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计法机床电器2 0 0 8 5运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计法孙克礼(泰州机电高等职业技术学校，2 2 5 3 0 0)摘要：本文基于运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计，提出五种P L C 程序设计方法，对各种设计方法的思路和特点，作了全面的阐述和归纳总结，并对它们进行了比较。关键词：P L C；顺序控制；顺序功能图；梯形图；指令中图分类号：T M 5 7 1 6+1文献标识码：B文章编号：1 0 0 4 0 4 2 0(2 0 0 8)0 5 0 0 3 3 0 40引言在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用P L C 程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。本文以松下电工F P O 系列P L C 为例，提出基于运料小车自动往返顺序控制的五种P L C 程序设计方法。1系统控制要求运料小车自动往返顺序控制系统示意图，如图1所示，小车在启动前位于原位A 处，一个工作周期的流程控制要求如下：a、按下启动按钮S B。，小车从原位A 装料，1 0s 后小车前进驶向l 号位，到达l 号位后停88 卸料并后退；b、小车后退到原位A 继续装料，1 0s 后小车第二次前进驶向2 号位，到达2 号位后停8s 卸料并再次后退返回原位A，然后开始下一轮循环工作；c、若按下停止按钮S B：，需完成一个工作周期后才停止工作。s m。(x o)S B 2。(X 1)前进(Y 2)启动停止后退(Y 3)o 原位(A)厂翮一0 1 号位0 2 号位(装料Y o)Id 矗_ J(卸料v 1)(卸料Y 1)白S Q l(x 2)S Q 2 C x 3)白S Q 3(x 4)白圉1运料小车自动往返顺序控制系统示意图2 程序设计方案根据系统控制要求，系统的输入量有：启、停按钮信号；原位、1 号位、2 号位限位开关信号；系统的输出信号有：装料、卸料控制电磁阀驱动信号；前进、后退控制电机接触器驱动信号。共需实际输入点数5 个，输出点数4 个。运料小车自动往返顺序控制系统P L C 的I O 接线图如图2 所示。启动按钮停止按钮原位A 行程开关1 号位行程开关2 号位行程开关与亡C O M C O M-0-S B l牡-，广X OY OS B 2社_，广X 1Y 1s Q l牡j 厂X 2Y 2S Q 2牡j 厂X 3Y 3S Q 3i 厂X 4料料进遇图2P L CI O 接线图上述控制过程可用P L C 的顺序功能图 2 1(又称控制系统流程图)来表示，它是一种位于其它编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。如图3 所示：整个程序完全按照动作的先后顺序直接编程，直观简便，思路清晰，很适合顺序控制的场合。I 审耄替l 圆前进I-l-X 3f 审蹇舒I 圆后退I+X 2I 嘲羹爵I 囱前进I 囱是爵l十T 1I 囱后退L 4 餮结柬说明：x o 一0 N，R O O N，X 1 o N R O O F F图3 运料小车自动往返顺序控制系统顺序功能图一3 3 万方数据机床电器2 0 0 8 5计算机P L C 应用运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计法3系统程序设计3 1 经验设计法1经验设计法是根据生产机械的工艺要求和生产过程，在典型单元程序的基础上，做一定的修改和完善。使用经验设计法设计的梯形图程序，如图4 所示。根据系统控制要求小车在原位A(x 2)处装料，在1 号位(x 3)和2 号位(x 4)两处轮流卸料。小车在一个工作循环中有两次前进都要碰到x 3，第一次碰到它时停下卸料，第二次碰到它时要继续前进，因此应设置一个具有记忆功能的内部继电器R l，区分是第一次还是第二次碰到。小车在第一次碰到)【3 和碰到x 4 时都应停止前进，所以将它们的常闭触点与Y 2 的线圈串联，同时，粥的常闭触点并联了内部继电器R 1 的常开触点，使)(3 停止前进的作用受到R l 的约束，R l 的作用是记忆)(3 是第几次被碰到，它只在小车第二次前进经过】(3 时起作用。它的起动条件和停止条件分别是小车碰到x 3和x 4，当小车第一次前进经过)(3 时，R 1 的线圈接通，使R 1 的常开触点将Y 2 控制电路中x 3 的常闭触点短接，因此小车第二次经过)(3 时不会停止前进，直至到达x 4 时，R 1 才复位。此外，将R 1 的另一对常开触点与)【0并联，为第二次驱动Y 0 装料做准备。O图4 经验设计法设计的梯形图为了实现两处卸料，将)(3 和X 4 的触点并联后驱动Y l 和T 1，为避免小车往返经过】(3 时，出现短暂的卸料动作，将Y 2 和Y 3 的常闭触点与Y 1 的线圈串联。一3 4 一小车从X 4 开始后退，防止经过时R I 再次被置位，导致小车下一个工作周期第一次前进到达)(3 时无法停止的现象，因此在R 1 的起动电路中串入Y 3 的常闭触点。为了实现周期性循环工作。程序中设置了内部继电器R 0，其常开触点与X 0 并联后驱动Y 0。X 0 接通，R 0 置位，为开始下一轮循环工作做准备。当按下停止按钮s B：时，X 1 分断，R o 复位，系统完成本周期工作后停止工作。使用经验设计法设计的程序的质量和耗费的时间与设计者的经验有很大关系，对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但在编制的程序中有很多不严密之处，往往会易漏掉某些环节，设计出的梯形图可读性差，只适用来设计一些简单的程序，对于初学者来说很难理解和掌握。3 2 置位复位指令设计法使用置位复位指令设计的梯形图程序，如图5所示。在程序中，每个过程对应一个内部继电器，用前级步对应的内部继电器的常开触点与转换条件对应的触点串联，作为后续步对应的内部继电器置位的条件，用后续步所对应的内部继电器的常开触点，作为有前级步对应的内部继电器复位的条件。如小车在原位A 处，按下S B。，x 0 接通，R 1 置位驱动Y o，开始装料并定时，用R 1 的常开触点与，I D 的常开触点串联作为R 2 的置位条件，用R 2 的常开触点作为R l 的复位条件，当定时时间一到，R 2 置位驱动Y 1，小车前进，R 1 复位。为使系统能周期性循环工作，用R 8(R 8置位驱动”，小车后退)和R 0 的常开触点串联，与X 0并联作为R 1 再次置位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法无需再增加内部继电器来记忆小车经过)(3 的次数，逻辑顺序转换关系十分明确，对于初学者编程时，更加容易理解和掌握。3 3 保持指令设计法使用保持指令设计的梯形图程序，如图6 所示，该编程技术与以置缈复位指令的编程技术基本类似。不同之处是：保持指令的置位控制端不能有多个触点并联输入，因此增加了一个内部继电器R 9，初始启动或循环工作时，R 9 置位，从而使R 1 置位；另外，使用保持指令所编制的程序步数要比置位复位指令所编制 万方数据计算机P L C 应用运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计法机床电器2 0 0 8 5的程序步数要少得多，占用的内在大为减少。一R。R S T O，_ Ic R s T，j _ 一8 卜一R=s 1 渺0 UR 2R 1一Ic R S T -0 7R I1 IR=s 2 睁1l Io o l 7R 3R 2一Ic R S T，-一 R：s 3 mI-7R 4R 3一I；R s T)_0 i 附：S E T，-一l0 R：m 4，0；I I 隐pR 6R 5一l：R S T，-j 9R I5 IR：s6IE 伽_ 1o B l 7R 7R 61 R s j 0 I IT，-7R SR 7一lz R S T)-j R I7 IR：s8IE 伽_ 1一o E l X 2R 81 1一R s T，-R r Y 0 1警寻r T M x0，X1 0 01 R 。f 车0 R 3Y 1 I早7f T M X1，K8 01 lR 4Y 3-ql。r 卜0 叫图5 置位复位指令设计的梯形图3 4 左移位寄存器指令设计法S R 左移位寄存器指令的功能只能为内部继电器W R 的1 6 位数据左移l 位。该指令主要是对数据输入，移位脉冲输入，复位输入信号的处理。数据在移位脉冲输入的上升沿逐位向高位移位一次，最高位溢出，当复位信号输入到来时，寄存器的所有内容清零H J。使用S R 左移位寄存器指令设计的梯形图，如图7所示，S R 指令的数据输入控制端为R 1 的常开触点，移位脉冲输入控制端为R 2 的常开触点，复位信号输入控制端由X 2、R 3 7(R 3 7 置位驱动”，小车后退)的常开触点和R O 的常闭触点串联组成。起初在原位A处，由于W R 3 的所有位均为0，R 1 置位，当x 0 接通，R 0 置位，R 2 接通一个周期，1 被移入末位，R 3 0 置位驱￥j H H 10 U 胛口，1。一I压IR 2一l一 K PR2R 3。一Ix 3R 1 2 Ir”。_ 1R t_ J T：K P。IIK 4R 5一I一 K PR5R 6一lT 0R 5k P一fI fR6R 71。j 9l I P。01R 81j R 7 r 盯。01I；-。一RY 0早年 T M X0，K1 0 01lR 2Y 2一l。)0 叫R 3Y 1早7 T M X1，K8 01R 4Y 3一I 一。r)0 薯j图6 保持指令设计的梯形图动Y 0。开始装料并定时，同时R 1 复位；当定时时间一到，R 2 再接通一个周期，R 3 1 置位驱动Y l，小车后退；只要R 2 得到信号一次，就把内部寄存器内W R 3 中各位的数据依次向左移位一次，使R 3 0 至R 3 7 依次得电，系统以此按顺序工作，直至完成一个周期，R l 重新置位，系统开始下一轮周期的工作。当x l 接通时，R O 复位，系统完成本周期的工作后，W R 3 的所有内容清零，系统停止工作。该方法设计的梯形图看起来简洁，设计的效率也得到进一步的提高，容易被初学者理解和接受。这种设计方法不仅可以用于送料小车自动往返顺序控制电路中，在彩灯顺序控制电路中的应用也十分广泛。3 5 步进指令设计法一3 5 一o38垤打；鹪 ；鸲档弘卯o48垮孔勰鹪钾舵拍钉弱缸他跎鹪毗卯 万方数据机床电器2 0 0 8 5计算机P L C 应用运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计法图7 左移位寄存器指令设计的梯形图步进指令是专门为顺序控制设计提供的指令，步进指令按严格的顺序分别执行各个程序段，每个步进程序段都是相对独立的，只有执行完前一段程序后，下一段程序才能被激活。在执行下一段程序之前，P L C要将此前步进过程复位，为下一段程序的执行做准备。在各段程序中所用的输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等都不允许出现相同编号，否则按出错处理。使用步进指令设计的梯形图程序，如图8 所示，x o 与)(2 串联作为启动步进信号，)(2 与R 0 常闭触点串联作为步进结束信号，)(2 与R o 常开触点串联作为周期性循环工作步进启动信号，I D、)【3、T 1、)【2、-I D、X 4、T 1 分别作为过程0 7 之间的转换控制信号。这种编程技术很容易被初学者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很容易，使用方便，在顺序控制设计中应优先考虑，该法在工业自动化控制中应用较多。一3 6 一一0 卜_ 一 R一卜一￥1 ll0 H b 惭rlT O_ 卜一N S T Lf o-nJLX 3_ 1 卜N S T Lr 口1T 1一卜一N S T Lr nX 21_ 卜【N S T Lr DT O一卜叫N S T Lf o o 千口X 4-1 卜_【N S T Lr o e 十nL q u l lT 11一卜_ fN S T Lr nLuu-lX 2R 0一H 卜叫N S T PX 2R 0一卜辫一C S T Pj 口嗍，ij 臼j 匠s!j 口图8 步进指令设计的梯形图4结束语本文提出基于运料小车自动往返顺序控制系统的五种P L C 程序设计方法各有特点，在实际应用中，可根据实际情况选择一种来设计程序，以适应不同场合的控制要求。实践表明，这些程序设计方法很容易被设计者接受和掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序，从而提高设计的效率和缩短生产周期。参考文献：1 常斗南可编程序控制器原理应用实验 M 北京：机械工业出版社，1 9 9 8 2 戴明宏电器控制与P L C 应用 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 7 3 黄净电气控制与可编程控制器 M 北京：机械工业出版社，2 0 0 4 4 李向东电器控制与P L C M 北京：机械工业出版社，2(聊收稿日期：2 0 0 8 0 7 1 7作者简介：孙克礼(1 9 6 8 一)，男，高级教师，维修电工技师，主要从事机电一体化专业的教学和研究工作。万方数据运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计法运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计法作者：孙克礼，SUN Ke-li作者单位：泰州机电高等职业技术学校,225300刊名：机床电器英文刊名：MACHINE TOOL ELECTRIC APPARATUS年，卷(期)：2008,35(5)参考文献(4条)参考文献(4条)1.常斗南 可编程序控制器原理应用实验 19982.戴明宏 电器控制与PLC应用 20073.黄净 电气控制与可编程控制器 20044.李向东 电器控制与PLC 2007 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.孙克礼.朱仁盛.SUN Ke-li.ZHU Ren-sheng 基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计期刊论文-自动化技术与应用2008,27(12)2.叶俊 PLC控制小车自动往返课堂教学设计期刊论文-职业技术教育2007(32)3.郭玉萍 PLC在运料小车中的应用期刊论文-科技创新导报2008(6)4.郭慧静 基于PLC的运料小车控制期刊论文-科技信息2010(12)5.罗涛.徐淑英.LUO Tao.XU Shu-ying PLC运料小车控制系统设计与实现期刊论文-企业技术开发（学术版）2009,28(7)6.肖娟 浅谈自动循环控制线路PLC控制程序设计期刊论文-现代企业教育2010(4)7.孙艳云.SUN Yan-yun 运料小车系统改造实例剖析期刊论文-煤2009,18(7)8.刘太湖.巩敦卫.李明.戴冠秀 PLC在焦化厂运料小车自动控制系统中的应用期刊论文-工矿自动化2005(z1)9.戴冠秀.刘太湖.巩敦卫.李明 PLC在运料小车自动控制系统中的应用期刊论文-工矿自动化2005(6)10.狄敬国.程继兴.李秀美.张洪国 一种基于PLC的运料小车设计期刊论文-农业装备技术2006,32(3)本文链接：