PLC控制运料小车.docx
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PLC控制运料小车
项目七PLC控制运料小车的运行
1．项目任务
本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。
系统控制要求如下：
小车往返运动循环工作过程说明如下：
小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。
按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。
接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。
此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。
整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。
图7-1运料小车往返运动示意图
2．任务流程图
本项目的具体学习过程见图2-2。
图7-2任务流程图
学习所需工具、设备见表7-1。
表7-1工具、设备清单
序号
分类
名称
型号规格
数量
单位
备注
1
工
具
常用电工工具
1
套
2
万用表
MF47
1
只
3
设
备
PLC
FX1N-40MR
1
4
运料小车
1
个
5
交流接触器
KM3、KM4、KM5
3
只
6
三相电源插头
16A
1
7
电磁阀
YC1、YC2
2
8
行程开关
SQ1、SQ2
2
限位开关
SQ3、SQ4
2
1．功能图编程的特点
功能图也叫状态图。
它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。
功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。
功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。
功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。
状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。
反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。
状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。
另外，这也使程序的可读性更好，便于理解，也使程序的调试、故障的排除变得相对简单。
7-2步进梯形图
在状态编程的最后，必须使用步进返回指令RET，从子母线返回主母线。
如图7-3程序中，若没有RET指令，会将后面所有还看成是当前状态S22中的指令，由于PLC程序是循环扫描的，也包括了最开始处的指令，这就会引起程序出错而不能运行。
2．功能图的编程规则
（1）初始状态的编程。
初始状态一般是指一个顺控工艺最开始的状态，对应于状态转移图初始位置是状态就是初始状态。
S0~S9共10个状态组件专用作初始状态，用了几个初始状态，就可以有几个相对独立的状态系列。
初始状态编程必须在其它状态前，如图7-3中将S2作为初始状态。
开始运行后，初始状态可以有其它状态来驱动，如图7-3中将状态S22来驱动初始状态S2的。
但是首次开始运行时，初始状态必须用其它方法预先驱动，使它处于工作状态，否则状态流程就不可能进行，一般利用系统的初始条件。
7-3动力头1状态转移图
如可由PLC从STOP-RUN切换瞬间的初始脉冲使特殊辅助继电器M8002接通来驱动初始状态。
图7-4中就是用这一方法来使S2置1的。
更好的初始状态编程可用后面介绍的IST指令来编制。
图7-4初始状态S2的驱动梯形图
每一个初始状态下面的分支数总和不能超过16个，这是对总分支数的限制，而对总状态数则没有限制。
从每一个分支点上引出的不能超过8个，所以超过8个的分支不能集中在一个分支点上引出。
（2）一般状态的编程：
先负载驱动，后转移处理。
除了初始状态外，一般状态组件必须在其它状态后加入STL指令来进行驱动，也就是说不能用除状态组件之外的其他方式驱动。
一般状态编程时，必须先负载驱动，后转移处理。
所以，都要使用步进接点STL指令，以保证负载驱动和状态转移都是在子母线上进行。
如图7-5中，拿状态S20的STL来看，当S20的STL接点被接通后，先是用OUT驱动输出线圈Y000，然后才是用啊“SETS21”指令决定转移方向，转向下一相邻状态S21。
状态组建不可重复使用。
图7-5步进梯形图
（3）相邻两个状态中不能使用同一个定时器，否则会导致定时器没有复位机会，而引起混乱；子啊非相邻的状态中可以使用同一个定时器。
如图7-6所示。
7-6相邻状态不能使用同一个定时器
（4）连续转移时用SET，非连续转移时用OUT.
若某个状态向相邻的下一个状态连续转移时应使用SET指令，但若向非相邻状态转移时改用OUT.如图7-5中S26向S2转换时，就不能用OUT，而要用SET。
（5）在STL指令后面不能紧接着使用MPS。
STL和RET指令之间不能使用MC、MCR指令。
在中断服务程序或者子程序中不能使用STL指令；在状态内部最好不要使用跳转指令CJ，以免引起混乱。
2．功能图的构成要素
功能图通常由初始状态、一系列一般状态、转移状态和转移条件组成。
每个状态提供3个功能：
驱动有关负载、指定转移条件和转移目标。
图7-6单流程SFC
如图7-6所示，S2是初始状态，S20、S21、S22便是一般状态，X000~X004是转移条件，Y001~Y004是转移负载。
初始状态S2的转移条件是X000,S2的驱动负载是Y001,S2的目标是S20。
表7-2状态组件S的分类表
分类
点数
组件
初始状态
10点
S0~S9
回零状态
10点
S10~S19
通用状态
480点
S20~S499
保持状态
400点
S500~S899
报警状态
100点
S900~S999
3．运料小车运行的功能图设计
（1）控制要求
小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。
按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。
接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。
此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。
整个过程分为装料——右快行——右慢行——卸料——左快行——左慢行六个状态，如此周而复始的循环。
（2）输入/输出端口设置
运料小车往返运动PLC控制系统的输入/输出端口设置如图7-7、7-8所示。
图7-7输入图7-8输出
（3）状态表
运料小车往返运动PLC控制系统的状态表如表7-3所示。
工步号
状态号
状态输出/状态功能
状态转移
原位
S0
PLC初始化：
S0
第一工步
S20
YC1得电，装料KM4失电，回到原位（或起点），计时20s
S0----S20
第二工步
S21
KM3、KM5得电，右快行
S20----S21
第三工步
S22
KM5失电，右慢行
S21----S22
第四工步
S23
KM3失电，卸料，计时15s
S22----S23
第五工步
S24
KM4、KM5得电，左快行
S23----S24
第六工步
S25
KM5失电，右慢行
S24----S25
（4）状态转移图
运料小车往返运动PLC控制系统的状态转移图如图7-10所示。
图7-9运料小车的状态图
在由停止转入运行时，通过M8002使初始状态S0动作，。
按下启动按钮SB2时状态由S0转移到S20，电磁阀YC1得电，同时接触器KM4复位，定时器计时20s，此状态为装料，在这期间小车装料。
计时20后，小车装料结束，状态从S20转移到S21，接触器KM3、KM5得电，小车向右快行。
小车向右运动碰到右限位开关SQ1后，接触器KM5失电，状态从S21转移到S22,小车慢行。
小车向右运动压下右行程开关SQ3后，接触器KM3失电，小车停止，电磁阀YC2得电，状态从S22转移到S23,计时卸料15s。
卸料结束后，接触器KM4,KM5得电，状态从S23转移到S24,小车向右快行。
小车向左运动碰到右限位开关SQ2后，接触器KM5失电，状态从S24转移到S25,小车慢行。
小车向左运动压下右行程开关SQ4后，接触器KM4失电，小车停止，电磁阀YC1得电，状态从S22转移到状态S20,第二次计时装料20s
如此周而复始地循环。
（5）接线图
运料小车往返运动PLC控制系统的接线图如图7-10所示。
图7-10运料小车往返运动PLC控制系统的接线图
（4）输入梯形图
7-11运料小车往返运动PLC控制系统的指令语句
7-12运料小车往返运动PLC控制系统的梯形图
输入状态图、梯形图、调试监控系统、验证循环扫描就按项目二的步骤操作，这里不在累述。
项目质量考核要求及评分标准见表7-4。
表7-4质量评价表
考核项目
考核要求
配
分
评分标准
扣
分
得
分
备
注
系
统
安
装
1．会安装元件
2．按图完整、正确及规范接线
3．按照要求编号
30
1．元件松动扣2分，损坏一处扣4分
2．错、漏线每处扣2分
3．反圈、压皮、松动，每处扣2分
4．错、漏编号，每处扣1分
编
程
操
作
1．会建立程序新文件
2．正确输入梯形图
3．正确保存文件
40
1．不能建立程序新文件或建立错误扣4分
2．输入梯形图错误一处扣2分
运
行
操
作
1．操作运行系统，分析
运行结果
2．会监控梯形图
3．会验证串行工作方式
30
1．系统通电操作错误一步扣3分
2．分析运行结果错误一处扣2分
3．监控梯形图错误一处扣2分
4．验证串行工作方式错误扣5分
安全生产
自觉遵守安全文明生产规程
1．每违反一项规定，扣3分
2．发生安全事故，0分处理
3．漏接接地线一处扣5分
时间
3小时
提前正确完成，每5分钟加2分
超过定额时间，每5分钟扣2分
开始时间：
结束时间：
实际时间：
1．跳转与重复的编程方法
2．复位处理的编程方法
3．跳转与重复的应用举例
习题部分
机械手的具体动作顺序：
原始位置（大臂伸出并处于水平、手腕横移向右、手指松开）----手指夹紧（抓住卡盘上的工件）----手腕横移向左（从卡盘上卸下工件）----小臂上什----大臂下摆----手指松开（将工件放在料架上）----小臂收缩----料架转位----小臂伸出----手指抓紧----（抓住待加工的工工件）----大臂上摆（从料架上取走工件）----小臂上摆----手腕横移向右（机械手把工件装到深孔镗床的卡盘上）----手指松开（复位）。
图7-13机械手
表7-5上下料机械手PLC控制系统I/O端子分配
输入信号
输入端子号
输出信号
输出端子号
热继电器触点FR
油泵电动机启动按钮
油泵电动机停止按钮
转换开关SA回原点信号
转换开关SA半周期信号
转换开关SA自动信号
转换开关SA手动信号
机械手回原点按钮SB5
手指夹紧按钮SB6
手指松开按钮SB7
手腕横移向左按钮SB8
手腕横移向右按钮SB9
小臂伸出按钮SB10
小臂缩回按钮SB11
小臂上摆按钮SB12
小臂下摆按钮SB13
大臂上摆按钮SB14
大臂上摆按钮SB15
料架转位按钮SB16
机械手启动按钮SB3
机械手停止按钮SB4
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X10
X11
X12
X13
X14
X15
X16
X17
X20
X21
X22
X23
X24
接触器KM线圈
手指夹紧YV1a
手指松开YX1b
手腕横移向左YV2a
手腕横移向右YV2b
小臂伸出YV3a
小臂缩回YV3b
料架转位YV6
小臂上摆YV4a
小臂下摆YV4b
大臂上摆YV5a
大臂上摆YV5b
油泵电动机运转显示HL1
机械手自动工作显示HL2
机械手手动工作显示HL3
料架转位显示HL4
手指夹紧显示HL5
手指松开显示HL6
手腕横移向左显示HL7
手腕横移向右显示HL8
小臂伸出显示HL9
小臂缩回显示HL10
小臂上摆显示HL11
小臂下摆显示HL12
大臂上摆显示HL13
大臂下摆显示HL14
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y10
Y11
Y12
Y13
Y20
Y21
Y22
Y23
Y24
Y25
Y26
Y27
Y30
Y31
Y32
Y33
Y34
Y35
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