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1、PLC控制系统编程与实现,任 务 提 出,任 务 目 标,相 关 知 识,任 务 分 析,任 务 实 施,任 务 训 练,PLC控制系统编程与实现,图5-7 四工位组合机床十字轴示意图 1工作滑合； 2主轴； 3夹具；4上料机械手； 5进料装置 6下料机械手,一.任务提出,PLC控制系统编程与实现,一.任务提出,该组合机床的加工工艺要求加工零件由上料机械手自动上料，上料后，机床的加工动力头同时对该零件进行加工，一次加工完成一个零件，零件加工完毕后，通过下料机械手自动取走加工完的零件。此外，还要求有手动、半自动、全自动三种工作方式。,PLC控制系统编程与实现,加工工艺及控制要求,1.训练大型综合
2、性PLC控制系统的硬件设计、软件设计 以及系统可靠性设计。 2.训练大型综合性PLC控制系统的安装与调试方法。 3. 培养大型综合性PLC控制系统的整体实施能力。,二. 任务目标,PLC控制系统编程与实现,1.基本知识,(1) PLC控制系统硬件设计, PLC机型的选择,三.相关知识,对于工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合，往往选用整体式结构的PLC机型。反之，应考虑选用模块单元式机型。机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以及最佳的功能价格比。, PLC容量估算,PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数，二是用户存储器的容量。 I/O点数的估算
3、根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并 考虑到今后调整和扩充，一般应加上1015的备用量。 用户存储器容量的估算 用户应用程序占用多少内存与许多因素有关(如：I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等)。,三.相关知识, PLC输入/输出模块的选择,输入模块的确定 PLC的输入模块用来检测来自现场(按钮、行程开关、温控开关等)的高电平信号，并将其转换为PLC内部的低电平信号。,输出模块的确定 输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号，转换为外部所需电平的输出信号，以驱动外部负载。输出模块有三种输出方式：继电器输出、双向晶闸管输出、晶体管输出。这几种输出形式均有各自的特点，用户可根据
4、系统的要求加以确定。,（2）PLC控制系统软件设计,PLC程序设计，一般分为以下几个步骤：, 程序设计前的准备工作, 程序框图设计, 编写程序,程序测试,编写程序说明书,（3）PLC控制系统可靠性设计,三.相关知识, 工作环境,温度：PLC要求环境温度在055。,湿度：为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85(无凝露)。,振动：应使PLC远离剧烈的振动源，防止振动频率为1055Hz的频繁或连续振动。,空气：避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。,电源：PLC供电电源为50Hz、220(110)V的交流电。,安装与布线,动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离
5、变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。 PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的l/10。, I/O端的接线,三.相关知识,输入接线：输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。 输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。 输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。, 外部安全电路,急停电路：对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑外，还
6、应设计外部紧急停车电路，使PLC发生故障时，能将引起伤害的负载电源可靠切断。 保护电路：正反向运转等可逆操作的控制系统，要设置外部电器互锁保护；往复运行及升降移动的控制系统，要设置外部限位保护电路。 重大故障的报警及防护：对于易发生重大事故的场所，为了确保控制系统在重大事故发生时仍可靠的报警及防护，应将与重大故障有联系的信号通过外电路输出，以使控制系统在安全状况下运行。,三.相关知识, PLC的接地,良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。PLC的接地线与机器的接地端相接，接地线的截面积应不小于2 mm2，接地电阻小于100欧姆；如果要用扩展单元，其接地点应与
7、基本单元的接地点接在一起。, 冗余系统与热备用系统,在冗余控制系统中，整个PLC控制系统(或系统中最重要的部分，如CPU模块)由两套完全相同的系统组成，两块CPU模块使用相同的用户程序并行工作，其中一块是主CPU，另一块是备用CPU，主CPU工作，而备用CPU的输出是被禁止的，当主CPU发生故障时，备用CPU自动投入，这一切换过程是由冗余处理单元RPU控制的。切换时间在l3个扫描周期，I/O系统的切换也是由RPU完成的。 在热备用系统中，两台CPU用通信接口连接在一起，均处于通电状态，当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU，使备用CPU投入运行。这一切换过程一般不太快，但它的结构要比冗余系
8、统简单。,三.相关知识,2.拓展知识 表功能指令,表功能指令用来建立和存取字型的数据表。数据表由三部分组成：表地址，由表的首地址指明；表定义，由表地址和第2个字地址所对应的单元分别存放的两个表参数来定义最大填表个数(表的长度值TL)和实际填表个数(数据长度EC)；存储数据，从第3个字节地址开始存放数据。一个表最多能存储100个数据。表中数据的存储格式见表5-5所示。,表5-5 表中数据的存储格式,三.相关知识, 填表指令（ATT） 填表指令（ATT）用于把指定的字型数据添加到表格中。,表5-6 填表指令的指令格式,例5.1 将数据(VW100)=1234填入表5-5中，表的首地址为VW200，
9、程序如图5-8所示。,图5-8 例5.1题程序,三.相关知识,指令执行后的数据结果见表5-7。,表5-7 ATT执行结果,三.相关知识, 表取数指令,从表中移出一个数据有先进先出(FIFO)和后进先出(LIFO)两种方式。一个数据从表中移出之后，表的实际填表数EC值自动减1。,表5-8 FIFO 、LIFO指令格式,三.相关知识,例5.2 运用FIFO、LIFO指令从表5-5中取数，并将数据分别输出到VW400、VW300，程序如图5-9所示。,图5-9 例52题程序,三.相关知识,指令执行后的结果情况见表5-9。,表5-9 FIFO 、LIFO指令执行结果,三.相关知识, 表查找指令,表查找
10、指令是从字型数据表中找出符合条件的数据在表中的地址编号，编号范围099。表查找指令格式见表5-10所示。,表5-10 表查找指令格式,三.相关知识,例5.3 运用表查找指令从表5-5中找出内容等于3562的数据在表中的位置。程序如图5-10所示。,图5-10 例53题程序,三.相关知识,指令的执行结果见表5-11。,表5-11 表查找指令执行结果,依据加工工艺及控制要求可知，本任务是一个大型的综合性PLC控制系统，具体控制过程分解如下： 1. 上料：按下启动按钮，上料机械手前进将加工零件送到夹具上。到位后夹具夹紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，放料装置退回原位。 2. 加工：四
11、个工作滑台前进，其中工位I、动力头先加工，、延时一点时间再加工，包括铣端面、打中心孔等。加工完成后，各工作滑台均退回原位。 3. 下料：下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走加工完的零件。 13完成了一个工作顺环。若在自动状态下，则机床自动开始下一个循环，实现全自动工作方式。若在预停状态，即在半自动状态下，则机床循环完成后，机床自动停在原位。,四、任务分析,1. 设计PLC的I/O地址分配表,五、任务实施,五、任务实施,2、设计PLC电气接线图,图5-11 四工位组合机床PLC电气接线图,根据表5-12，PLC外部输入有12个位置开关（SQ1SQ12），有20个按钮开关（S
12、B1SB24），1个选择开关（SA1），3个检测开关（YJ1YJ3）；PLC外部输出有16个电磁阀（YV1YV16），5个接触器（KM1KM5）。其简化的PLC电气接线图如图5-11所示。,3、设计手动、半自动、全自动三种工作方式工艺流程图,五、任务实施,图5-12 四工位组合机床PLC控制系统的工艺流程图,4、程序设计,5、四工位组合机床PLC控制系统电气安装,6、四工位组合机床PLC控制系统程序编制,7、四工位组合机床PLC控制系统运行调试,五、任务实施,在实施工作任务时，可依据上述工艺流程图，设计具体的控制程序。,按照图5-11四工位组合机床PLC电气接线图进行接线安装。,连接好PLC输
13、入输出接线，启动STEP7 Micro/WIN32编程软件。 打开梯形图编辑器，录入程序并下载到PLC中，使PLC进入运行状态。,按照控制要求分别以手动、半自动、全自动三种工作方式运行系统，相应操作输入设备或信号，观察系统运行结果，若系统未能完成相应动作，应检查相应的电气系统接线是否正确，检查程序设计与录入中是否存在错误，直到完全正确运行为止。,六、评分标准,六、评分标准,苹果分拣机控制系统示意图如图5-13所示，该系统能将3种不同大小的苹果放入相应的集装箱中。开启电源，M5电动机运行，S1用来检测传送带上是否有苹果，若检测到有苹果时，HL1灯亮，没有检测到苹果HL1熄灭；S2、S3、S4为3
14、种不同规格苹果检测信号，当检测到某一规格时，HL2常亮，相应的电动机启动，将苹果放入集装箱中。如果不符合这3种规格，则HL2闪烁，且M4电动机启动，将该苹果放入4号集装箱中。S1继续检测是否有苹果在传送带上，重复相同的操作。,七、任务训练,苹果分拣机控制系统编程与实现,1、控制要求,当按下启动按钮时，M5电动机运行以带动传送带运行。S1检测传送带上是否有苹果，如果传送带上有苹果，则驱动HL1并延时1秒，使苹果传送到S2检测位置。若S2检测有效，M1电动机工作，将它送入集装箱1并驱动HL2使其常亮，系统重新对下一个苹果进行检测，否则将苹果传送到S3位置检测。若S3检测有效，M2电动机工作，将它送入集装箱2并驱动HL2使其常亮，系统重新对下一个苹果进行检测，否则将苹果传送到S4检测位置。若S4检测有效，M3电动机工作，将它送入集装箱3并驱动HL2使其常亮，系统重新对下一个苹果进行检测，否则M4电动机工作将它送入4号集装箱，表示该苹果不符合规格，且HL2闪烁，然后系统重新对下一个苹果进行检测。,七、任务训练,2、控制分析,七、任务训练,设计PLC输入输出地址表；设计PLC输入输出控制电路；设计控制系统控制程序（梯形图）；编制控制程序（梯形图）的指令表；设计控制系统相应各类保护；安装实现控制系统并模拟运行。,3、设计要求,图5-13 苹果分拣机控制系统示意图,Thank You !,
