PLC控制系统编程与实现课件 任务十六 四工位组合机床控制系统编程与实现

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

2、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 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

3、,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

4、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

5、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，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

6、(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

7、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（SB1SB24），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

8、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 !,

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