模块二 小车往返运动控制.docx
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模块二小车往返运动控制
模块二小车往返运动控制
知识点：
◎基本逻辑指令的功能、格式、使用注意事项
◎基本逻辑指令的编程方法
◎常用的输入、输出元件和连接方法
◎编程软件的使用
技能点：
◎控制系统设计的步骤和方法
◎PLC外部连接的方法
◎编程软件的使用
一、任务引入
在生产机械中，经常在不同场合用到电动机正反转控制线路，如工厂中行车的移动、铣床工作台的水平移动、Z3050型摇臂钻床立柱的松紧控制等等。
小车自动往返控制线路的核心也是电动机正反转控制，下面介绍用FX可编程序控制器实现上述控制要求。
二、任务分析
如图1所示为小车在两点间自动往返运动示意图，继电控制系统电气控制原理图如图2所示。
图1
图2
1．元器件功能表
元器件功能表见表
代号
名称
用途
KM1
交流接触器
正转控制
KM2
交流接触器
反转控制
SO1、SQ2
行程开关
行程控制
SO3、SQ4
行程开关
限位保护
SB1、SB2
启动按钮
启动控制
SB3
停止按钮
停止控制
三、相关知识
1.准备知识
PLC控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件部分：
将输入元件通过输入点与PLC连接，将输出元件通过输出点与PLC连接，构成PLC控制系统的硬件系统。
软件部分；控制过程，由PLC程序实现，在编程前我们要先学习下面的基本逻辑指令。
基本逻辑指令表
指令助记符
功能
指令助记符
功能
LD
常开接点与母线连接
OUT
线圈驱动
LDI
常闭接点与母线连接
SET
置位（使动作保持）
LDP
上升沿控制运算开始
RST
复位（使动作解除或当前数据“清0”）
LDF
下降沿控制运算开始
PLS
上升沿产生脉冲
AND
常开接点串联连接
PLF
下降沿产生脉冲
ANI
常闭接点串联连接
MC
主控（公用串联接点连接）
ANDP
上升沿控制串联连接
MCR
主控复位（公用串联接点解除）
ANDF
下降沿控制串联连接
MPS
进栈（运算存储）
OR
常开接点并联连接
MRD
读栈（读出存储）
ORI
常闭接点并联连接
MPP
出栈（读出存储或复位）
ORP
上升沿控制并联连接
INV
反向（运算结果的反向）
ORF
下降沿控制并联连接
NOP
空操作（程序清除或空格用）
ANB
电路块串联连接
END
结束（程序结束，返回0步）
ORB
电路块并联连接
2．控制系统的程序设计
（1）I/O分配表见表
小车自动往返控制系统地址表
输入
输出
元件代号
作用
输入继电器
元件代号
作用
输出继电器
SB3
停止
X0
KM1
正转控制
Y0
SB1
正转启动
X1
KM2
反转控制
Y1
SB2
反转启动
X2
SQ1
右限位
X3
SQ2
左限位
X4
SQ3
终端保护
X5
SQ4
终端保护
X6
FR
过载保护
X7
（2）梯形图设计
对照小车自动往返控制电气原理图画出小车自动往返控制系统梯形图。
（3）指令表编程
若要将梯形图语言转换为语句表语言，则需掌握复杂逻辑指令。
（4）PLC控制系统电气原理图
四、任务实施
【实习操作】
1.安装和程序设计
根据小车自动往返PLC控制系统电气原理图，进行安装元件和布线并进行程序设计。
2.系统调试
如果出现故障，应首先检查PLC输入输出线路，硬件检修完成后在修改梯形图，完毕后重新调试，直至系统正常工作。
3.工艺要求
熟悉所有电器元件的作用和控制线路的工作原理。
列出I\O分配表，配齐所有电器元件，并检查质量。
绘制元件布置图，经检查合格后，在控制板上安装电器元件。
电器元件安装应牢固，并符合工艺要求。
线路安装应遵循由内向外、横平竖直的原则；尽量做到合理布线、就近走线；编码正确、齐全；接线可靠、不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。
安装完毕用万用表检查线路，确保无误后允许通电试车。
4.评分标准
评分标准见表。
项目
要求
配分
评分标准
得分
系统控制原理图设计
原理图绘制规范
5
不完整规范，每处扣1分
I\O地址表编写
I\O地址表完整
5
不完整规范，每处扣1分
控制程序设计
控制程序设计整洁、易读，符合控制要求
30
不正确每处扣5分
控制系统安装
符合安装工艺规范
30
不符合规范每处扣20分
控制系统调试
调试控制程序符合控制要求
30
第一次调试不合格扣10分
第二次调试不合格扣20分
第三次调试不合格扣30分
时间
90min，每超时5min,扣5分（延长时间不超过10min）
安全文明
通电检测，发现人为短路故障，酌情扣15~20分
开始时间
结束时间
总分
【知识链接】
编程软件编程语言表达方式
可编程控制器与一般的计算机相类似，在软件方面有系统软件和应用软件之分，只是可编程控制器的系统软件由可编程控制器生产厂家固化在ROM中，一般的用户只能在应用软件上进行操作，即通过编程软件来编制用户程序。
编程软件是由可编程控制器生产厂家提供的编程语言，至今为止还没有一种能适合各种可编程控制器的通用的编程语言，但是各个可编程控制器发展过程有类似之处，可编程控制器的编程语言即编程工具都大体差不多，一般有如下五种表达方式。
（一）梯形图（LadderDiagram）
梯形图是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，它是从继电器控制电路图演变过来的。
梯形图将继电器控制电路图进行简化，同时加进了许多功能强大、使用灵活的指令，将微机的特点结合进去，使编程更加容易，而实现的功能却大大超过传统继电器控制电路图，是目前最普通的一种可编程控制器编程语言。
梯形图及符号的画法应按一定规则，各厂家的符号和规则虽不尽相同，但基本上大同小异，如图1所示。
图1三种不同的梯形图
a）欧姆龙b）松下c）三菱
对于梯形图的规则，总结有以下具有共性的几点，如表1所示，以便读者加深对可编程控制器变成的认识和学习。
表1可编程控制器部分符号意义
输入动合触点
输入动断触点
输出继电器
输出继电器动合触点
欧姆龙
松下
三菱
注释
欧姆龙：
00□□表示输入触点
松下：
X□表示输入触点
三菱：
X□表示输入触点
欧姆龙：
05□□表示输出触点（或线圈）
松下：
Y□表示输出触点（或线圈）
三菱：
Y□表示输出触点（或线圈）
1．梯形图中只有动合和动断两种触点。
各种机型中动合触点和动断触点的图形符号基本相同，但它们的元件编号不相同，随不同机种、不同位置（输入或输出）而不同。
统一标记的触点可以反复使用，次数不限，这点与继电器控制电路中同一触点只能使用一次不同。
因为在可编程控制器中每一触点的状态均存入可编程控制器内部的存储单元中，可以反复读写，故可以反复使用。
2．梯形图中输出继电器（输出变量）表示方法也不同，有圆圈、括弧和椭圆表示，而且它们的编程元件编号也不同，不论哪种产品，输出继电器在程序中只能使用一次。
3．梯形图最左边是起始母线，每一逻辑行必须从起始母线开始画。
梯形图最左边还有结束母线，一般可以将其省略。
4．梯形图必须按照从左到右、从上到下顺序书写，可编程控制器是按照这个顺序执行程序。
5．梯形图中触点可以任意的串联或并联，而输出继电器线圈可以并联但不可以串联。
6．程序结束后应有结束符。
（二）指令表（InstructionList）
梯形图编程语言优点是直观、简便，但要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号。
小型的编程器一般无法满足，而是采用经济便携的编程器（指令编程器）将程序输入到可编程控制器中，这种编程方法使用指令语句（助记符语言），它类似于微机中的汇编语言。
语句是指令语句表编程语言的基本单元，每个控制功能有一个或多个语句组成的程序来执行。
每条语句规定可编程控制器中CPU如何动作的指令，它是由操作码和操作数组成的。
操作码用助记符表示要执行的功能，操作数（参数）表明操作的地址或一个预先设定的值。
欧姆龙、松下、三菱可编程控制器指令语句程序见表2。
机型
步序
操作码
操作数参数
说明
欧姆龙
1
2
3
4
5
LD
OR
ANDNOT
OUT
END
0000
0500
0001
0500
─
逻辑行开始，动合触点0000从母线开始并联输出继电器的动合触点0500
串联输入动断触点0001
输出继电器0500输出，逻辑行结束
程序结束
松下
1
2
3
4
5
ST
OR
ANI
OT
ED
X0
Y1
X1
Y0
─
逻辑行开始，动合触点X0从母线开始并联输出继电器的动合触点Y1
串联输入动断触点X1
输出继电器Y0输出，逻辑行结束
程序结束
三菱
1
2
3
4
5
LD
OR
ANI
OUT
END
X0
Y1
X1
Y0
─
逻辑行开始，动合触点X0从母线开始并联输出继电器的动合触点Y1
串联输入动断触点X1
输出继电器Y0输出，逻辑行结束
程序结束
表2几种不同的可编程控制器指令语句表
（三）顺序功能图（SequentialChart）
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。
它包含步、动作、转换三个要素。
顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。
顺序功能图法体现了一种编程思想，在程序的编制中具有很重要的意义。
在介绍步进梯形指令时将详细介绍顺序功能图编程法。
图2所示为顺序功能图。
图2顺序功能图
（四）功能块图（FunctionBlockDiagram）
功能图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中逻辑图一样，它极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
图3所示为先“或”后“与”再输出操作的功能块图。
由图可见，这种编程方法是根据信息流将各种功能块加以组合，是一种逐步发展起来的新式的编程语言，正在受到各种可编程控制器厂家的重视。
图3功能块图编程语言图
（五）结构文本（StructureText）
随着可编程控制器的飞速发展，如果许多高级功能还是用梯形图来表示，会很不方便。
为了增强可编程控制器的数字运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，方便用户的使用，许多大中型可编程控制器都配备了PASCAL、BASIC、C等高级编程语言。
这种编程方式叫做结构文本。
与梯形图相比，结构文本有两个很大优点，其一，是能实现复杂的数学运算，其二，是非常简洁和紧凑。
用结构文本编制极其复杂的数学运算程序只占一页纸。
结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。
以上编程语言的五种表达式是由国际电工委员会（IEC）1994年5月在可编程控制器标准中推荐的。
对于一款具体的可编程控制器，生产厂家可在这五种表达方式提供其中的几种编程语言供用户选择。
也就是说，并不是所有的可编程控制器都支持全部的五种编程语言。
可编程控制器的编程语言是可编程控制器应用软件的工具。
它以可编程控制器输入口、输出口、机内元件之间的逻辑及数量关系表达系统的控制要求，并存储在机内的存储器中，即所谓的“存储逻辑”。
【思考题与习题】
1、把下图改造成PLC控制系统
2、小车运行过程中突然停电了，当再次来电时，是否能让小车接着刚才的动作继续运行，如何实现？
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