第10章 可編程控制器綜合應(yīng)用實(shí)踐

1、第10章 可編程控制器綜合應(yīng)用實(shí)踐,教學(xué)提示本章中的綜合應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目是常見的典型控制課題，通過學(xué)習(xí)可較全面地掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、編程思路和接線原理等。培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。項(xiàng)目包括十字路口交通燈控制、數(shù)碼顯示控制、自動送料裝車系統(tǒng)、液體自動混合、步進(jìn)電機(jī)控制、四層電梯控制等。在這些項(xiàng)目中盡量使用功能指令來簡化編程，從而學(xué)習(xí)功能指令的應(yīng)用。教學(xué)過程中注重學(xué)生的思維引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生用不同的指令、不同的編程方法來實(shí)現(xiàn)相同的控制功

2、能。,教學(xué)目標(biāo)通過對本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)與動手實(shí)踐，掌握典型控制項(xiàng)目的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、各種控制功能的程序?qū)崿F(xiàn)，學(xué)會常用功能指令的使用，培訓(xùn)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。,,10.1 十字路口交通信號燈控制,10.3 自動送料裝車系統(tǒng)的控制,10.4 液體自動混合控制裝置,10.2 數(shù)碼顯示控制,10.5 電鍍生產(chǎn)線控制,10.7 四層電梯控制,10.8 機(jī)械手自動控制及組態(tài)設(shè)計(jì),10.6 步進(jìn)電機(jī)控制,10.1 十字路口交通信號燈控

3、制,1. 課題設(shè)計(jì)要求某十字路口，南北向和東西向分別有綠、黃、紅各二組信號燈。開關(guān)合上后，東西綠燈亮4秒后閃2次（0.5秒亮，0.5秒滅）→黃燈亮2秒滅→南北接著綠燈亮4秒后閃2次（0.5秒亮，0.5秒滅）→黃燈亮2秒；如此循環(huán)。當(dāng)東西綠燈亮、綠燈閃、黃燈亮?xí)r，對應(yīng)南北紅燈亮。而當(dāng)南北綠燈亮、綠燈閃、黃燈亮?xí)r，對應(yīng)東西紅燈亮。,2. 實(shí)踐硬件支持1) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；2) 十字路口交通燈實(shí)驗(yàn)單元模塊、按鈕開關(guān)模塊；

4、3) 各種連接導(dǎo)線。3. 課題原理與提示1) 步進(jìn)指令及狀態(tài)編程。2) 指定周期方波信號的產(chǎn)生。3) 信號的跨狀態(tài)輸出。,,(a) 模擬圖,(b) 信號波形圖,圖10.1 十字路口交通燈控制,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配,2) 控制程序編寫,3) 接線與調(diào)試,P L C,X20,圖10.3 十字路口交通燈控制接線圖,5. 思考與提升為了滿足當(dāng)某個(gè)方面車流量大時(shí)，能延長這個(gè)方向上的綠燈時(shí)間，以增加這個(gè)方向上的流量。在

5、原控制要求的基礎(chǔ)上，增加暫停按鈕，可以停留在東西向綠燈狀態(tài)或南北向綠燈狀態(tài)。使對應(yīng)狀態(tài)時(shí)間延長，再次按下暫停按鈕，紅綠燈恢復(fù)設(shè)定時(shí)間自動運(yùn)行。,10.2 數(shù)碼顯示控制,1. 課題設(shè)計(jì)要求開關(guān)SB12閉合時(shí)，數(shù)碼管就循環(huán)顯示0~9，每個(gè)數(shù)字顯示1秒。SB12斷開時(shí)，無顯示或顯示0。2. 實(shí)踐硬件支持1) 鐵塔之光/LED數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)單元模塊、按鈕開關(guān)模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。,3. 課題原

6、理與提示1) 數(shù)碼管的ABCDEFG七段對應(yīng)Y0…Y6，計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)。2) 用數(shù)據(jù)寄存器存放變化的數(shù)字，用INC（加1）指令使數(shù)字不斷遞增，用CMP（比較）指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)。3) 也可以用功能指令直接七段譯碼。,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配,2) 控制程序編寫,圖10.4 數(shù)碼顯示控制梯形圖,用數(shù)據(jù)寄存器D0存放變化的數(shù)字0~9。由特殊功能繼電器M8013產(chǎn)生秒脈沖，采用加1指令使D0中的數(shù)據(jù)不斷遞增，每過一秒加1。

7、當(dāng)D0中的數(shù)據(jù)遞增為10時(shí)，D0中再次賦值為0。程序中M8002對程序初始化，把K0（十制數(shù)0）放入數(shù)據(jù)寄存器D0中。當(dāng)比較指令（CMP）的比較結(jié)果為等于時(shí)（D0=10），M11=1，則，D0中賦值0。當(dāng)SB12斷開時(shí)，D0=0，[INC D0]指令不工作。數(shù)碼管上顯示0。,3) 接線與調(diào)試,COM,COM,圖10.5 數(shù)碼顯示控制接線圖,5. 思考與提升1) 當(dāng)SB12開關(guān)閉合時(shí)，數(shù)碼管就循環(huán)顯示0~A，每個(gè)數(shù)字顯示0.5秒

8、；當(dāng)SB12開關(guān)斷開時(shí)，數(shù)碼管上顯示“H”。2) 數(shù)碼管就循環(huán)顯示9~0，每個(gè)數(shù)字顯示0.8秒。,10.3 自動送料裝車系統(tǒng)的控制,1. 課題設(shè)計(jì)要求⑴ 初始狀態(tài)，紅燈L2滅，綠燈L1亮，表示允許汽車進(jìn)來裝料。料斗K2，電機(jī)M1、M2、M3皆為OFF。當(dāng)汽車到來時(shí)（用S2開關(guān)接通表示），L2亮，L1滅，M3運(yùn)行，電機(jī)M2在M3接通2秒后運(yùn)行，電機(jī)M1在M2啟動2秒后運(yùn)行，延時(shí)2秒后，料斗K2打開出料。當(dāng)汽車裝滿后，（用S2斷開表示

9、），料斗K2關(guān)閉，電機(jī)M1延時(shí)2秒后停止，M2在M1停2秒后停止，M3在M2停2秒后停止。L1亮，L2滅，表示汽車可以開走。,⑵ S1是料斗中料位檢測開關(guān)，其閉合表示料滿，K2可以打開，S1分?jǐn)鄷r(shí)，表示料斗內(nèi)未滿，K1打開，K2不打開。,自動送料裝車系統(tǒng)模擬圖,圖10.6 自動送料裝車系統(tǒng)模擬圖,2. 實(shí)踐硬件支持1) 自動送料裝車系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)單元模塊、按鈕開關(guān)模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。3. 課題

10、原理與提示1) 用M8002特殊功能繼電器進(jìn)行初始化。2) 可以用兩個(gè)狀態(tài)分別表示“汽車到”、“汽車裝滿”來進(jìn)行分狀態(tài)編程。,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配,2) 控制程序編寫自動送料裝車系統(tǒng)控制程序如圖10.7所示。M8002對程序進(jìn)行初始化，綠燈亮，紅燈滅，其余輸出均OFF。裝料的汽車到，S2閉合，X1=1，X1上升沿使綠燈滅、紅燈亮；電機(jī)M3得電運(yùn)行，同時(shí)定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)的2秒時(shí)間到，起動M2；再過2秒（由

11、T1定時(shí)），M1起動；再過2秒（由T2定時(shí)），如果料斗滿（X0=1），則[SET Y001]打開K2放料。,當(dāng)汽車裝滿（X1由1變?yōu)?），則關(guān)閉K2[RST Y001]，同時(shí)T3開始計(jì)時(shí)；當(dāng)T3計(jì)時(shí)時(shí)間到，電機(jī)M1停止[RST Y002]；再過2秒（T4定時(shí)），M2停止；再過2秒（T5定時(shí)），M3停止，紅燈滅、綠燈亮。當(dāng)料斗不滿，S1無信號（X0=0），料斗打開K1進(jìn)料（Y0=1）；料斗滿（X0=1），Y0=0停止進(jìn)料。,圖10.

12、7 自動送料裝車系統(tǒng)控制梯形圖,3) 接線與調(diào)試,COM,COM,圖10.8 自動送料裝車系統(tǒng)控制接線圖,5. 思考與提升1) 根據(jù)上述控制要求，如何增加車輛計(jì)數(shù)功能？2) 采用步進(jìn)狀態(tài)編程來實(shí)現(xiàn)本課題設(shè)計(jì)要求。,10.4 液體自動混合控制裝置,1. 課題設(shè)計(jì)要求1) 任務(wù)㈠ 液體自動混合控制1在液體混合罐上有三個(gè)電磁閥和一個(gè)攪拌電動機(jī)。Y1、Y2電磁閥控制不同液體注入，Y4控制液體排出。電動機(jī)M用于攪拌混合液體。要求如

13、下：⑴ 初始狀態(tài)時(shí)容器空，Y1、Y2、Y4電磁閥和攪拌系統(tǒng)均為OFF，液面?zhèn)鞲衅鱈1、L2、L3均為OFF。,⑵ 按下SB1按鈕，Y1為ON，開始注入液體A，液面升到L2時(shí)（此時(shí)L2、L3為ON），Y1=OFF，停止注入，打開液體B電磁閥（Y2=ON），注入液體B，液面升至L1=ON，關(guān)閉B閥門（Y2=OFF）。開啟攪拌機(jī)M，攪拌混合6秒后停止。然后，排放混合液體，Y4=ON，當(dāng)液面降至L3，再經(jīng)過3秒容器即可放空，使Y4=OFF。由

14、此完一個(gè)混合攪拌周期，隨后將周期性自動循環(huán)。⑶ 當(dāng)按下SB2（停止）開關(guān)后，操作完畢后，停止操作，回到初始狀態(tài)。,2) 任務(wù)㈡ 液體自動混合控制2在液體混合罐上有三個(gè)電磁閥和一個(gè)攪拌電動機(jī)。Y1、Y2電磁閥控制不同液體注入，Y4控制液體排出。電動機(jī)M用于攪拌混合液體。加熱器H用于給液體加熱。要求如下：⑴ 初始狀態(tài)時(shí)容器空，Y1、Y2、Y4電磁閥和攪拌系統(tǒng)均為OFF，液面?zhèn)鞲衅鱈1、L2、L3均為OFF。,⑵ 按下SB1（啟動）按

15、鈕，Y2為ON，開始注入液體B，液面升到L2時(shí)（此時(shí)L2、L3為ON），Y2=OFF，停止注入，打開液體A電磁閥（Y1=ON），注入液體A，液面升至L1=ON，關(guān)閉A閥門（Y1=OFF）。開啟攪拌機(jī)M，攪拌混合5秒后停止。加熱器H開始工作。⑶ 當(dāng)液體溫度達(dá)到指定的溫度時(shí)，溫度傳感器T=ON，加熱器停止工作H=OFF。然后，排放混合液體，Y4=ON，當(dāng)液面降至L3，再經(jīng)過3秒容器即可放空，使Y4=OFF。由此完一個(gè)混合攪拌加熱周期，隨后

16、自動停止。,圖10.9 液體自動混合控制裝置模擬圖,2. 實(shí)踐硬件支持1) 多種液體自動混合實(shí)驗(yàn)單元模塊、按鈕開關(guān)模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。3. 課題原理與提示1) 液面?zhèn)鞲衅骶鶠橛兴畷r(shí)有信號輸出，無水時(shí)無信號輸出。2) 自動信號產(chǎn)生電路只適用任務(wù)㈠。3) 當(dāng)混液過程一開始，必須完成完整的混合過程后才能停止。,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配,2) 控制程序編寫任務(wù)㈠控制程序如圖

17、10.10(a)所示。輔助繼電器M0作為起停控制用，當(dāng)按了開始按鈕，M0得電，按了停止按鈕，M0失電。液體混合工作過程如下：(1) 當(dāng)按動開始按鈕，打開電磁閥Y1（Y1=1），并自鎖，注入液體A；(2) 當(dāng)液面達(dá)到L2（X2=1），電磁閥Y1關(guān)閉（Y1=0），打開電磁閥Y2，注入液體B，為了防止在排放液體時(shí)也會打開Y2，在Y2輸出前串聯(lián)Y4的常閉觸點(diǎn)，保證排放液體時(shí)不會注入液體B；(3) 當(dāng)液體升高至L1（X1=1），關(guān)閉電磁閥Y

18、2，同時(shí)，攪拌電動機(jī)開始工作（Y5=1）、T0開始計(jì)時(shí)；,(4) T0設(shè)定的6秒時(shí)間到，攪拌電動機(jī)停止工作，同時(shí)打開排液電磁閥Y4，開始排放混合液體；(5) 當(dāng)液面下降到L3以下（X3=0），這時(shí)定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)，3秒后排空混合液體，關(guān)閉Y4，同時(shí)自動進(jìn)入下一個(gè)混液過程（程序中第6步，T1的常開觸點(diǎn)與X0的常開觸點(diǎn)并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)）。當(dāng)按了停止按鈕，M0失電斷開，如果Y1沒有在輸出，則這當(dāng)前混液過程結(jié)束時(shí)，自動停止。如果Y1已經(jīng)在注入液

19、體A，則表示已經(jīng)開始了一個(gè)混液過程，Y1不能馬上停止注入，所以在M0常開觸點(diǎn)上并聯(lián)Y1，加以鎖住。保證一個(gè)完整的混液過程結(jié)束后才停止。,任務(wù)㈡控制程序如圖10.10(b)所示?？刂迫蝿?wù)要求增加液體的加熱，要求按一下開始，執(zhí)行一次混液過程，然后自動停止。,(a) 任務(wù)㈠程序 (b) 任務(wù)㈡程序圖10.10 液體自動混合控制裝置梯形圖,3) 接線與調(diào)試,COM,COM,圖1

20、0.11 液體自動混合控制裝置接線圖,5. 思考與提升當(dāng)在混液過程中，如果當(dāng)打開了相應(yīng)電磁閥10秒后液面仍未達(dá)到相應(yīng)的傳感器，則關(guān)閉電磁閥并報(bào)警。,10.5 電鍍生產(chǎn)線控制,1. 課題設(shè)計(jì)要求在電鍍生產(chǎn)線左側(cè)，工人將零件裝入行車的吊籃并發(fā)出自動啟動信號，行車提升吊籃并自動前進(jìn)。按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動下降。在停留一段時(shí)間后自動上升，如此完成工藝規(guī)定的每一道工序直至生產(chǎn)線末端，行車便自動返回原始位置，并由工人裝卸零件

21、。,電鍍生產(chǎn)線控制模擬圖,圖10.12 電鍍生產(chǎn)線控制模擬圖,工作流程如下：(1) 返回原位：表示設(shè)備處于初始狀態(tài)，吊鉤在下限位置，行車在左限位置。自動工作過程：啟動→吊鉤上升→上限行程開關(guān)閉合→右行至1號槽→XK1行程開關(guān)閉合→吊鉤下降進(jìn)入1號槽內(nèi)→下限行程開關(guān)閉合→電鍍延時(shí)1→吊鉤上升→上限行程開關(guān)閉合→右行至2號槽→XK2行程開關(guān)閉合→吊鉤下降進(jìn)入2號槽內(nèi)→下限行程開關(guān)閉合→電鍍延時(shí)2→吊鉤上升→上限行程開關(guān)閉合→右行至3號

22、槽→XK3行程開關(guān)閉合→吊鉤下降進(jìn)入3號槽內(nèi)→下限行程開關(guān)閉合→電鍍延時(shí)3→吊鉤上升→上限行程開關(guān)閉合→左行至左限位→吊鉤下降至下限位（即原位）。,(2) 連續(xù)工作：當(dāng)?shù)蹉^回到原點(diǎn)后，延時(shí)一段時(shí)間（裝卸零件），自動上升右行。按照工作流程要求不停地循環(huán)。當(dāng)按動“停止”按鈕，設(shè)備并不立即停車，而是完成整個(gè)工作周期后返回原點(diǎn)，再停車。(3) 單周期操作：設(shè)備始于原位，按下啟動按鈕，設(shè)備工作一個(gè)周期，然后停于原位。要重復(fù)第二個(gè)工作周期，必須再

23、按一下啟動按鈕。當(dāng)按動“停止”按鈕，設(shè)備立即停車，按動“啟動”按鈕后，設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。 (4) 步進(jìn)操作：每按下啟動按鈕、設(shè)備只向前運(yùn)行一步。,2. 實(shí)踐硬件支持1) 電鍍生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)單元模塊、按鈕開關(guān)模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。3. 課題原理與提示順序控制類課題，用步進(jìn)狀態(tài)編程。,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配,2) 控制程序編寫,,圖10.13 電鍍生產(chǎn)線控制梯形圖,程序中所用軟元件

24、說明,3) 接線與調(diào)試,圖10.14 電鍍生產(chǎn)線控制接線圖,操作過程：(1) 按下“原點(diǎn)”開關(guān)，使設(shè)備處于初始位置，即零件位于左下方，此時(shí)原點(diǎn)指示燈亮。(2) 按下“連續(xù)工作”開關(guān)，再按“啟動”按鈕，使設(shè)備連續(xù)工作，觀察設(shè)備的工作過程。按停止按鈕，觀察設(shè)備如何停止。(3) 按下“單周期”開關(guān)，選擇單周期工作方式，按“啟動”按鈕，設(shè)備工作一個(gè)周期后，應(yīng)停于原位，在設(shè)備工作過程中按“停止”按鈕，觀察設(shè)備是否立即停止，再按下“啟動”按

25、鈕，設(shè)備是否繼續(xù)工作。(4) 按下“單步”開關(guān)，選擇單步工作方式，每按一下啟動按鈕、設(shè)備只工作一步。,5. 思考與提升1) 試分析返回原位的操作、程序執(zhí)行過程。2) 試分析單周期操作的程序執(zhí)行過程。,10.6 步進(jìn)電機(jī)控制,步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（

26、VR）和混合式（HB）。永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度。反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大?；旌鲜讲竭M(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。,步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的

27、角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。本課題實(shí)驗(yàn)采用小型四相永磁式步進(jìn)電機(jī)。,1. 課題設(shè)計(jì)要求步進(jìn)電機(jī)的控制方式是采用四相雙四拍的控制方式，每步旋轉(zhuǎn)15度，每周走24步。

28、電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的供電時(shí)序是：AB→BC→CD→DA→AB如此循環(huán)；電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的供電時(shí)序是：DA→CD→BC→AB→DA如此循環(huán)。,2. 實(shí)踐硬件支持1) 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)單元模塊、按鈕開關(guān)模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。,3. 課題原理與提示步進(jìn)電機(jī)單元設(shè)有一些開關(guān)，其功能如下：1) 起動/停止開關(guān)——控制步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和單步運(yùn)轉(zhuǎn)的啟動或停止。2) 正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)開關(guān)——控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。3) 速

29、度開關(guān)——控制步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其中： 速度Ⅰ的速度為62.5轉(zhuǎn)/分（脈沖周期為40ms）。 速度Ⅱ的速度為15.6轉(zhuǎn)/分（脈沖周期為160ms）。 速度Ⅲ的速度為8.93轉(zhuǎn)/分（脈沖周期為280ms）。 速度Ⅳ的速度為6.25轉(zhuǎn)/分（脈沖周期為400ms）。4) 單步運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)四個(gè)速度開關(guān)全部彈起（斷開）時(shí)，按一下單步按鈕，電機(jī)運(yùn)行一步。,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配,2) 控制程序編寫步進(jìn)電機(jī)控制程序如圖1

30、0.15所示。S0~S3對應(yīng)于步進(jìn)電梯的四拍。T200、T201聯(lián)合產(chǎn)生周期為40ms的脈沖信號，即速度I所需要的步進(jìn)脈沖；T202、T203聯(lián)合產(chǎn)生周期為160ms的脈沖信號，即速度Ⅱ所需要的步進(jìn)脈沖；T204、T205聯(lián)合產(chǎn)生周期為280ms的脈沖信號，即速度Ⅲ所需要的步進(jìn)脈沖；T206、T207聯(lián)合產(chǎn)生周期為400ms的脈沖信號，即速度Ⅳ所需要的步進(jìn)脈沖。,M8002初始化脈沖，允許狀態(tài)轉(zhuǎn)移[RST M8040]。當(dāng)停止時(shí)，X6

31、=1，S0~S3被復(fù)位，Y10~Y13輸出復(fù)位。當(dāng)起動時(shí)（X6=0），每來一個(gè)步進(jìn)脈沖，通過左移位指令[SFTLP M0 M1 K3 K1] 使M3M2M1M0四位輸出，在0001→0010→0100→1000四種組合循環(huán)。對應(yīng)S0~S3，以實(shí)現(xiàn)四拍不同的輸出組合。在每一個(gè)狀態(tài)，X0決定不同的相得電，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。單步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四個(gè)速度開關(guān)都斷開，定時(shí)器T200~T207不計(jì)時(shí)，不產(chǎn)生步進(jìn)脈沖給左移位指令。這時(shí)，按一下單步按

32、鈕，X5接通一下，S0~S3中的活動狀態(tài)向下轉(zhuǎn)移一個(gè)，電機(jī)運(yùn)行一步。,,,圖10.15 步進(jìn)電機(jī)控制梯形圖,3) 接線與調(diào)試,圖10.16 步進(jìn)電機(jī)控制接線圖,按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：(1) 將正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)置為正轉(zhuǎn)。(2) 分別選定速度I、速度Ⅱ、速度Ⅲ和速度Ⅳ，然后將啟動/停止開關(guān)置為“啟動”，觀察電進(jìn)電動機(jī)如何運(yùn)行。按停止按鈕，使電機(jī)停轉(zhuǎn)。(3) 將正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)開關(guān)，設(shè)置為“反轉(zhuǎn)”，重復(fù)(2)的操作。選定速度Ⅰ檔，進(jìn)入

33、手動單步方式，啟動/停止開關(guān)設(shè)置為啟動時(shí)，每按一下單步按鈕，電機(jī)進(jìn)一步。啟動/停止開關(guān)設(shè)置為“停止”，使步進(jìn)電機(jī)退出工作狀態(tài)。嘗試正反轉(zhuǎn)。,5. 思考與提升1) 如何改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速？2) 如果采用200ms的脈沖，則轉(zhuǎn)速是多少？3) 編寫一個(gè)使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)3.5圈，反轉(zhuǎn)3圈的循環(huán)程序。,10.7 四層電梯控制,1. 課題設(shè)計(jì)要求四層電梯運(yùn)行符合以下原則：(1) 接收并登記電梯在樓層以外的所有指令信號、呼梯信號，給予登記并

34、輸出登記信號。,(2) 根據(jù)最早登記的信號，自動判斷電梯是上行還是下行，這種邏輯判斷稱為電梯的定向。電梯的定向根據(jù)首先登記信號的性質(zhì)可分為兩種。一種是指令定向，指令定向是把指令指出的目的地與當(dāng)前電梯位置比較得出“上行”或“下行”結(jié)論。例如，電梯在二樓，指令為一樓則向下行；指令為四樓則向上行。第二種是呼梯定向，呼梯定向是根據(jù)呼梯信號的來源位置與當(dāng)前電梯位置比較，得出“上行”或“下行”結(jié)論。例如，電梯在二樓，三樓乘客要向下，則按AX3，此時(shí)

35、電梯的運(yùn)行應(yīng)該是向上到三樓接該乘客，所以電梯應(yīng)向上。,(3) 電梯接收到多個(gè)信號時(shí)，采用首個(gè)信號定向，同向信號先執(zhí)行，一個(gè)方向任務(wù)全部執(zhí)行完后再換向。例如，電梯在三樓，依次輸入二樓指令信號、四樓指令信號、一樓指令信號。如用信號排隊(duì)方式，則電梯下行至二樓→上行至四樓→下行至一樓。而用同向先執(zhí)行方式，則為電梯下行至二樓→下行至一樓→上行至四樓。顯然，第二種方式往返路程短，因而效率高。(4) 具有同向截車功能。例如，電梯在一樓，指令為四樓則

36、上行，上行中三樓有呼梯信號，如果該呼梯信號為呼梯向（K5），則當(dāng)電梯到達(dá)三樓時(shí)停站順路載客；如果呼梯信號為呼梯向下（K4），則不能停站，而是先到四樓后再返回到三樓停站。,(5) 一個(gè)方向的任務(wù)執(zhí)行完要換向時(shí)，依據(jù)最遠(yuǎn)站換向原則。例如，電梯在一樓根據(jù)二樓指令向上，此時(shí)三樓、四樓分別有呼梯向下信號。電梯到達(dá)二樓停站，下客后繼續(xù)向上。如果到三樓停站換向，則四樓的要求不能兼顧，如果到四樓停站換向，則到三樓可順向截車。,,圖10.17 四層電梯

37、模擬圖,2. 實(shí)踐硬件支持1) 四層電梯控制實(shí)驗(yàn)單元模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。,3. 課題原理與提示1) 電梯輸入信號及其意義：(1) 位置信號。位置信號由安裝于電梯?？课恢玫?個(gè)傳感器XK1～XK4產(chǎn)生。平時(shí)為OFF，當(dāng)電梯運(yùn)行到該位置時(shí)ON。(2) 指令信號。指令信號有4個(gè)，分別由“一～四”（K7～K10）4個(gè)指令按鈕產(chǎn)生。按某按鈕，表示電梯內(nèi)乘客欲往相應(yīng)樓層。(3) 呼梯信號。呼梯

38、信號有6個(gè)，分別由K1～K6個(gè)呼梯梯按鈕產(chǎn)生。按呼梯按鈕，表示電梯外乘客欲乘電梯。例如，按K3則表示三樓乘客欲往上，按K4則表示二樓乘客欲往下。,2) 電梯輸出信號及其意義(1) 運(yùn)行方向及顯示信號。向上、向下運(yùn)行信號兩個(gè)，控制電梯的上升及下降；運(yùn)行方向顯示信號兩個(gè)，由兩個(gè)箭頭指示燈組成，顯示電梯運(yùn)行方向。(2) 指令登記信號。指令登記信號有4個(gè)，分別由L11～L14個(gè)指示燈組成，表示相應(yīng)的指令信號已被接受（登記）。指令執(zhí)行完后，信

39、號消失（消號）。例如，電梯在二樓，按“三”表示電梯內(nèi)乘客欲往三樓，則L13亮表示該要求已被接受。電梯向上運(yùn)行到三樓停靠，此時(shí)L12滅。,(3) 呼梯登記信號。呼梯登記信號有6個(gè)，分別由L1～L6個(gè)指示燈組成，其意義與上述指令登記信號相類似。(4) 開門、關(guān)門信號。指示開門與關(guān)門動作。(5) 樓層數(shù)顯信號。該信號表示電梯目前所在的樓層位置。由七段數(shù)碼顯示構(gòu)成，LEDa～LEDg分別代表各段筆劃。,,4. 課題實(shí)施過程1) I/O分配

40、,2) 控制程序編寫電梯的PLC控制程序比較復(fù)雜，層數(shù)越多越復(fù)雜。程序設(shè)計(jì)通常可以分成幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，然后將這些環(huán)節(jié)組合在一起，形成完整的梯形圖。,(1) 呼叫登記與解除環(huán)節(jié)四層電梯控制呼叫登記與解除程序如圖10.18所示。M501～M504表示電梯轎廂在哪一層，M501得電表示在1層。當(dāng)在有內(nèi)呼時(shí)，對應(yīng)的內(nèi)呼指示得電并自鎖。有1層內(nèi)呼時(shí)，登記信號Y4得電并自鎖，當(dāng)電梯到1層時(shí)（M501得電），則解除內(nèi)呼登記信號。2層外呼向上時(shí)，登記

41、信號Y11得電并自鎖。當(dāng)轎廂下行經(jīng)過2層時(shí)，2層外呼向上不響應(yīng)，所以不解除Y11。,圖10.18 四層電梯呼叫登記與解除,(2) 轎廂當(dāng)前位置信號的產(chǎn)生與消除電梯轎廂當(dāng)前位置由圖10.19程序決定。當(dāng)轎廂與1層平層時(shí)，1層平層信號X0得電，這時(shí)沒有2、3、4層平層信號。M501得電并自鎖。當(dāng)轎廂與其他樓層平層時(shí)，M501失電。M501～M504輔助繼電器具有斷電保持。轎廂的當(dāng)前位置信息在PLC斷電后，再次得電不會丟失。,圖10.1

42、9 四層電梯轎廂當(dāng)前位置的編程,(3) 上升/下降決策環(huán)節(jié)上升/下降決策控制程序如圖10.20所示。M525或M527得電，則表示電梯將上升。M526或M528得電表示電梯將下降。① 電梯上升分為內(nèi)呼要求和外呼要求內(nèi)呼要求：轎廂不在4層，有4層內(nèi)呼；轎廂不在3、4層，有3層內(nèi)呼；轎廂不在2、3、4層（在1層），有2層內(nèi)呼。外呼要求：轎廂不在4層，有4層外呼向下；轎廂不在3、4層，有3層外呼（向上、向下）；轎廂不在2、3、4層（

43、在1層），有2層外呼（向上、向下）。,② 電梯下降分為內(nèi)呼要求和外呼要求內(nèi)呼要求：轎廂不在1層，有1層內(nèi)呼；轎廂不在1、2層，有2層內(nèi)呼；轎廂不在1、2、3層（在4層），有3層內(nèi)呼。外呼要求：轎廂不在1層，有1層外呼向上；轎廂不在1、2層，有2層外呼（向上、向下）；轎廂不在1、2、3層（在4層），有3層外呼（向上、向下）。上升時(shí)不能下降，下降時(shí)不能上升。哪一方向先響應(yīng)，則執(zhí)行完這一方向上的所有呼叫后，再響應(yīng)相反方向的呼叫。,圖10

44、.20 四層電梯上/下行決策程序,(4) 停車環(huán)節(jié)四層電梯停車環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖10.21所示。其中，M511為上升最遠(yuǎn)站換向停車；M512為下降最遠(yuǎn)站換向停車；M515為上升同向截車停站；M516為下降同向截車停站；M510為內(nèi)呼到站停車。M100為綜合停車。M511得電停車的條件是：有“4層外呼向下”且轎廂“4層平層”；沒有“4層外呼向下”和“內(nèi)呼4層”、有“3層外呼向下”且轎廂“3層平層”；沒有3層和4層“綜合呼”（內(nèi)呼和外

45、呼向上、向下）、有“2層外呼向下”且轎廂“2層平層”。,M512得電停車的條件是：有“1層外呼向上”且轎廂“1層平層”；沒有“1層外呼向上”和“內(nèi)呼1層”、有“2層外呼向上”且轎廂“2層平層”；沒有1層和2層“綜合呼”（內(nèi)呼和外呼向上、向下）、有“3層外呼向上”且轎廂“3層平層”。M515得電停車的條件是：上升過程中，有“2層外呼向上”且“2層平層”或“有3層外呼向上”且“3層平層”。M516得電停車的條件是：下降過程中，有“3層外

46、呼向下”且“3層平層”或“有2層外呼向下”且“2層平層”。M510得電停車的條件是：任一內(nèi)呼（1～4層）到達(dá)相應(yīng)平層時(shí)。,圖10.21 四層電梯停站程序,(5) 開關(guān)門及上下運(yùn)行控制四層電梯開關(guān)門及上下運(yùn)行控制程序如圖10.22所求。當(dāng)M100得電，表示要停車，這時(shí)斷開Y2、Y3（停止上升或下降），且自動開門。M110得到M100的上升沿，觸發(fā)Y16得電并自鎖（開門），同時(shí)T0計(jì)時(shí)3秒，即為開門所用時(shí)間。T0計(jì)時(shí)到如有呼叫則自動關(guān)

47、門（Y17得電）。關(guān)門時(shí)間由T1設(shè)定。在開、關(guān)門時(shí)M200得電，上升（Y2）和下降（Y3）被斷開。,圖10.22 四層電梯開關(guān)門及上下行運(yùn)行控制,3) 接線與調(diào)試,圖10.23 四層電梯接線圖,5. 思考與提升1) 增加開關(guān)前、關(guān)門前聲音提示。2) 在開完門后到關(guān)門前增加上、下客延時(shí)時(shí)間5秒。,10.8 機(jī)械手自動控制及組態(tài)設(shè)計(jì),1. 課題設(shè)計(jì)要求某機(jī)械手要求實(shí)現(xiàn)：向左移動→下降→抓工件→上升→向右移動→放工件→向左移動，

48、如此循環(huán)。,抓、放工件時(shí)間都為1.5秒。,2. 實(shí)踐硬件支持1) 按鈕開關(guān)模塊；2) PLC應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核臺；3) 各種連接導(dǎo)線。3. 課題原理與提示1) 機(jī)械手自動控制是一個(gè)典型的順序控制類課題，采用步進(jìn)狀態(tài)編程比較合適。2) 利用組態(tài)王軟件產(chǎn)生各個(gè)方向上的極限開關(guān)信號，提供給PLC。3) 用內(nèi)存整型變量來控制機(jī)械手的運(yùn)動、夾爪的夾緊與松開等。,4. 課題實(shí)施過程1) PLC控制程序,圖10.24 機(jī)械手控制程

49、序梯形圖,2) 組態(tài)仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試(1) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫根據(jù)機(jī)械手控制的輸入/輸出，新建I/O離散變量，這里變量名與輸入/輸出繼電器同名。共建立10個(gè)I/O離散變量。另外，建立了6個(gè)內(nèi)存整型變量k1~k6，用于控制機(jī)械手的動畫效果。,(2) 設(shè)計(jì)圖形監(jiān)控界面在繪制監(jiān)控界面的環(huán)境下，運(yùn)用各種作圖工具完成如圖10.25所示仿真界面。畫面包括立柱、X方向滑桿、Y方向滑桿、夾爪、四個(gè)極限開關(guān)、工件和接工件平臺。還有一些顯示信息，機(jī)械手的當(dāng)前位

50、置信息、夾爪狀態(tài)。,圖10.25 機(jī)械手仿真界面,(3) 建立動畫連接對監(jiān)控界面中需要移動的組件設(shè)置相應(yīng)的變量，控制其水平方向和垂直方向的移動。當(dāng)某個(gè)方向的控制變量達(dá)到一定值時(shí)，產(chǎn)生極限信號給PLC，控制程序進(jìn)入下一個(gè)步進(jìn)狀態(tài)。具體的畫面屬性命令語言如下：,if (k1==0) {x2=1;} //如果k1=0，左極限=1if (k1>0) {x2=0;} //如果k1>0，左極

51、限=0if (k10) {x0=0;}//如果k2>0，上極限=0if (k2<63) {x1=0;}//如果k2<63，下極限=0,if (y1==1) {k2=k2+7;} //如果y1=1(下降)，k1加上7，不斷遞加if (y0==1) {k2=k2-7;}//如果y0=1(上升)，k1減去7，不斷遞減if (y4==1) {k3=k3-5;}

52、//夾爪夾緊if (y4==0) {k3=k3+5;}//夾爪放松if (k3==0) {k5=63-k2;k4=k1;}//夾爪夾緊時(shí)，工件的的坐標(biāo)隨夾爪位置變化if (k3==10) {k5=0;k4=0;} //夾爪松開時(shí)，工件的的坐標(biāo)為（0，0）if (y2==1) {if (k1==10) k6=k6+1;}//工件計(jì)數(shù)if (k6==99) {k6=0;}