模块一任务7冲床冲压工件的PLC控制.ppt

PLC控制电路安装与调试模块一任务七模块一任务七 冲床冲压工件的冲床冲压工件的PLC控制控制学习目标：学习目标：1.学会顺序控制程序的思路和设计方法。2.知道顺序功能图的组成要素，对于不复杂的顺序控制，能画出顺序功能图。3.能熟练应用启保停电路的设计方法设计顺序控制程序。任务引入任务引入 如图所示如图所示如图所示如图所示 冲床运动示意图冲床运动示意图冲床运动示意图冲床运动示意图 初始状态时，机械手在最初始状态时，机械手在最左边，限位开关左边，限位开关I0.4=1I0.4=1；冲头在最上面，限位开关冲头在最上面，限位开关I0.3=1I0.3=1；机械手；机械手Q0.0Q0.0线圈线圈失电。失电。按下启动按钮按下启动按钮I0.0=1I0.0=1，Q0.0Q0.0接通为接通为ONON，工件被夹，工件被夹紧并保持夹紧状态。紧并保持夹紧状态。2s2s之之后后Q0.1Q0.1接通为接通为ONON，机械手，机械手右行，直至碰撞到右限位右行，直至碰撞到右限位开关开关I0.1=1I0.1=1，之后将按顺，之后将按顺序完成以下动作：序完成以下动作：冲头下行冲头下行冲头上行冲头上行机机械手左行械手左行机械手松开机械手松开延时延时2s2s后，系统返回初始后，系统返回初始状态。状态。任务引入任务引入控制系统中有四个限位开关，分别控制工件的右行、左行位置，冲头的上行和下行位置。工件的左右运行用一台三相电动机M1控制，输出负载用两个交流接触器KM1（右行）和KM2（左行）控制。冲头的上下运行用另一台三相电动机M2控制，输出负载也用两个交流接触器KM3（下行）和KM4（上行）控制。在输出点够用的情况下，控制机械手的夹紧和放松装置最好用双线圈电磁阀。如果夹紧放松装置采用单线圈电磁阀，当工作中突然掉电时，线圈断电而松开手爪，工件极易掉落在工作台上，造成工件损坏甚至引起安全事故。在该系统中采用双线圈电磁阀，用Y1（夹紧）和Y2（放松）控制。当Y1得电时，完成夹紧动作，在Y2得电之前，即使Y1断电也是保持夹紧状态。而当Y2得电时，机械手松开工件。任务分析任务分析该项任务中的冲压设备运行属于典型的顺序控制，可以采用经验设计法设计，也可以采用顺序控制的设计方法编写程序。而采用顺序控制法更容易理解，同时也提高了设计程序的效率。在这个项目中，将重点介绍顺序控制方法及顺序功能图的绘制。基本知识基本知识 顺序控制方法顺序控制方法顺序控制方法顺序控制方法就是一种针对工业生产过程中的典型顺序控制，使用顺序功能图来指导编程的方法，它通用并且容易掌握。使用顺序控制设计法时首先应根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。有的PLC生产厂家为用户提供了顺序功能图语言，在编程软件中生成顺序功能图后便能完成编程工作。如S7-GRAPH是SIEMENS公司SIMATIC工业软件中的工程工具，是专门为S7系列的大中型PLC提供的高级编程工具，是通过绘制顺序功能图的方法完成顺序控制编程。基本知识基本知识-顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法 顺序控制程序设计方法的基本思路顺序控制程序设计方法的基本思路顺序控制程序设计方法的基本思路顺序控制程序设计方法的基本思路所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行操作。顺序设计法最基本的思想最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step），并用编程元件（如位存储器M和顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的接通和断开的状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。这样的划分方法使得代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。基本知识基本知识-步的划分和转换步的划分和转换 步的划分和步的转换步的划分和步的转换步的划分和步的转换步的划分和步的转换根据系统的输出量的状态来划分步，只要输出量的状态发生变化就在该处划出一步。系统不能总停留在一步之内，从当前步进入下一步称为步的转换。使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件，转换条件可以是外部的输入信号，例如按钮、指令开关、限位开关的接通和断开等，也可以是PLC内部产生的信号，例如定时器、计数器常开触点的接通等，转换信号也可以是若干个信号的与、或、非逻辑组合。基本知识基本知识 顺序功能图的组成顺序功能图的组成 顺序功能图的组成顺序功能图的组成顺序功能图的组成顺序功能图的组成顺序功能图有称为顺序流程图，包含以下五个要素。步：步：步：步：表示系统的某一工作状态，用矩形方框表示。初始步：初始步：初始步：初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。用双线方框表示，每一个顺序功能图都有初始步。步的动作：步的动作：步的动作：步的动作：可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床控制系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”，对于施控系统来说则要向被控系统发出某些“命令”。有向连线：有向连线：有向连线：有向连线：在顺序功能图中把每一步按照它们成为活动步的先后顺序用直线连接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或者从左到右，在这两个方向的有向连线上的箭头可以省略。转换和转换条件：转换和转换条件：转换和转换条件：转换和转换条件：转换表示从一个状态到另一个状态的变化，即从一步转移到另一步。用有向连线表示转移的方向，在两步之间的有向连线上再用一段短的横线表示这个转移，成为转换。基本知识基本知识 顺序功能图的画法顺序功能图的画法 如图所示的波形图给出了控制锅炉的鼓风机和引风机的要求。在一个工作周期里可以分为3步，分别用M0.0M0.3来代表这3步，还应设置一个等待启动的初始步，用M0.0表示。在系统的顺序功能图中，用矩形方框表示各步，方框中的数字表示该步的编号，可以用代表该步的编程元件的地址作为步的编号，这样在依据顺序功能图设计梯形图时较为方便。基本知识基本知识 顺序功能图的画法顺序功能图的画法基本知识基本知识 顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构单序列单序列单序列单序列单序列顺序功能图是由一系列相继触发的步组成，每一步都后面只有一个转换，每一个转换后面也只有一个步。图就是单序列的顺序功能图。基本知识基本知识 顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构选择序列选择序列选择序列选择序列选择分支开始是指一个前级步后面紧接着若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件，在图中则表示为代表转换条件的短划线在各自分支中。选择分支结束，又称选择分支合并，是指几个选择分支在各自的转换条件成立时转换到一个公共步上。基本知识基本知识 顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构并行序列并行序列并行序列并行序列并行序列如图所示为并行分支的开始，图为并行分支的结束，也称为合并。并行分支的开始是指当转换条件实现后，同时使多个后续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在图中，当工步1处于激活状态，若转换条件e=1，则工步2、3、4同时启动，工步1必须在工步2、3、4都开启后，才能关断。基本知识基本知识 绘制顺序功能图的注意事项绘制顺序功能图的注意事项 两步之间不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。两个转换也不能直接相连，必须用步分割开来。初始步是描述系统等待启动命令的初始状态，通常在这一步里没有任何输出动作。但是这一步不能不画，如果没有初始步则无法表示系统的初始状态，系统也无法返回停止状态。自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此顺序功能图应是一个闭环。单周期操作中，完成一次工艺过程之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态。在连续工作方式时，应从最后一步返回至下一工作周期运行的第一步。基本知识基本知识 顺序控制设计法的特点顺序控制设计法的特点 顺序控制设计法是用输入量I控制代表各步编程元件（如内部位存储器M或者是顺序控制继电器S），再用它们控制输出量Q。步是根据输出量Q的状态划分的，M或S与Q之间具有简单的“与”或相等的逻辑关系，输出电路的设计相对经验设计法简单很多。任何复杂系统代表的各步的M、S存储器位的控制电路，其设计方法都是相同的，并且容易掌握，所以顺序控制设计法具有简单、规范、通用的优点。基本知识基本知识 顺序功能图转换为梯形图的方法顺序功能图转换为梯形图的方法根据控制系统的工艺要求画出顺序功能图后，需要将顺序功能图转化为PLC能执行的梯形图程序。转换的方法主要有以下3种。采用启保停电路设计方法。（本次任务重点）采用启保停电路设计方法。（本次任务重点）采用启保停电路设计方法。（本次任务重点）采用启保停电路设计方法。（本次任务重点）采用置位（采用置位（采用置位（采用置位（S S S S）复位（）复位（）复位（）复位（R R R R）指令的设计方法。）指令的设计方法。）指令的设计方法。）指令的设计方法。采用顺序控制继电器指令（采用顺序控制继电器指令（采用顺序控制继电器指令（采用顺序控制继电器指令（SCRSCRSCRSCR）的设计方法。）的设计方法。）的设计方法。）的设计方法。基本知识基本知识 顺序功能图转换为梯形图的方法顺序功能图转换为梯形图的方法根据图顺序功能图（根据图顺序功能图（a a）编制）编制的梯形图程序。的梯形图程序。基本知识基本知识 顺序功能图转换为梯形图的方法顺序功能图转换为梯形图的方法根据图顺序功能图（根据图顺序功能图（b b）编制的梯形图程序。）编制的梯形图程序。任务实施任务实施 I/O地址分配地址分配编编 程程 元元 件件I/OI/O端子端子元元 件件 代代 号号作作 用用输入输入继电器继电器I0.0I0.0SBSB启动按钮启动按钮I0.1I0.1SQ1SQ1右限位开关右限位开关I0.2I0.2SQ2SQ2下限位开关下限位开关I0.3I0.3SQ3SQ3上限位开关上限位开关I0.4I0.4SQ4SQ4左限位开关左限位开关输出输出继电器继电器Q0.0Q0.0Y1Y1夹紧电磁阀线圈夹紧电磁阀线圈Q0.1Q0.1KM1KM1右行继电器线圈右行继电器线圈Q0.2Q0.2KM2KM2左行继电器线圈左行继电器线圈Q0.3Q0.3KM3KM3下行继电器线圈下行继电器线圈Q0.4Q0.4KM4KM4上行继电器线圈上行继电器线圈Q0.5Q0.5Y2Y2放松电磁阀线圈放松电磁阀线圈任务实施任务实施 绘制绘制PLC外部硬件接线图外部硬件接线图任务实施任务实施 绘制绘制顺序功能图顺序功能图任务实施任务实施 设计梯形图程序设计梯形图程序 基本知识基本知识 想一想想一想 因为存储器M元件有掉电保持的功能，在图的程序运行调试中，在该程序的第一个网络之前可以补充什么样的一段网络，使得存储器M0.1至M0.6在开机运行时能全部清零复位？如果在控制要求中，夹紧和放松机械手只采用单线圈电磁阀，那么在程序中应该如何修改？在实际工程应用中，对于机械手控制采用单线圈电磁阀有什么不良影响？拓展与提高拓展与提高 如图所示是某剪板机的示意图，开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关I0.1和I0.2为ON。按下启动按钮I0.0，工作过程如下：首先板料右行（Q0.0为ON），至限位开关I0.4接通后停止，然后下行（Q0.1为ON并保持），压紧板料后，压力继电器I0.5为ON，压钳保持压紧，剪刀开始下行（Q0.2为ON）。剪断板料后，I0.3接通为ON，压钳和剪刀同时上行（Q0.3和Q0.4为ON，Q0.1和Q0.2为OFF），它们分别碰到限位开关I0.1和I0.2后，分别停止上行，然后开始下一周期的工作，直至剪完10块板料后停止工作并到初始状态。拓展与提高拓展与提高 思考练习与技能考核思考练习与技能考核思考练习一：构成顺序功能图的基本要素有哪几项？思考练习二：顺序功能图的基本结构有哪些？思考练习三：转换实现的条件和转换实现时应完成哪些操作？思考练习四：画出图所示波形对应的顺序功能图。思考练习与技能考核思考练习与技能考核思考练习五：画出图所示波形对应的顺序功能图并用顺序控制方法设计梯形图程序。小车在初始状态时停在中间，限位开关I0.2为ON，按下启动按钮I0.0，小车按图4.17所示的顺序运动，最后返回并停止在初始位置。画出控制系统的顺序功能图，并根据控制要求，画出PLC外部接线图并在模拟板上正确安装接线，编写梯形图程序及指令语句表。正确编写并下载到PLC，按照控制要求调试程序并达到设计要求。思考练习与技能考核思考练习与技能考核技能考核：根据控制要求画出对应的顺序功能图，用顺序控制方法设计梯形图程序，并在技能考核：根据控制要求画出对应的顺序功能图，用顺序控制方法设计梯形图程序，并在实验面板上模拟调试运行。实验面板上模拟调试运行。设备：一个启动按钮设备：一个启动按钮SB1SB1（I0.0I0.0），一个停止按钮），一个停止按钮SB2SB2（I0.1I0.1），一个手动排水按钮），一个手动排水按钮SB3SB3（I0.2I0.2），），SL1SL1（I0.3I0.3）为高水位开关，）为高水位开关，SL2SL2（I0.4I0.4）为低水位开关；进水电磁阀）为低水位开关；进水电磁阀YV1YV1（Q0.0Q0.0），电机正转接触器），电机正转接触器KM1KM1（Q0.1Q0.1），电机反转接触器），电机反转接触器KM2KM2（Q0.2Q0.2），排水电磁阀），排水电磁阀YV2YV2（Q0.3Q0.3），脱水电磁离合器），脱水电磁离合器YC1YC1（Q0.4Q0.4）。）。控制要求：控制要求：（1 1）按下启动按钮开始注水，注水直到高水位开关接通，关水。）按下启动按钮开始注水，注水直到高水位开关接通，关水。（2 2）2s2s后开始洗涤，洗涤时，正转后开始洗涤，洗涤时，正转30s30s，停，停2s2s，然后反转，然后反转30s30s，停，停2s2s。（3 3）如此循环）如此循环5 5次后开始排水，水位下降至低水位开关由接通变断开时，开始脱水次后开始排水，水位下降至低水位开关由接通变断开时，开始脱水30s30s并继并继续排水（脱水离合器合上，由电动机带动脱水筒正转甩干），即完成一次从进水到脱水的续排水（脱水离合器合上，由电动机带动脱水筒正转甩干），即完成一次从进水到脱水的大循环过程。大循环过程。（4 4）重复第）重复第2 2、3 3项，大循环共执行三次。项，大循环共执行三次。（5 5）大循环执行完成后，报警器（）大循环执行完成后，报警器（Q0.5Q0.5）6s6s后结束全部过程并自动停机。后结束全部过程并自动停机。（6 6）按停止按钮可以实现停止进水、排水、脱水及报警；洗衣机停止工作之后，可以按下）按停止按钮可以实现停止进水、排水、脱水及报警；洗衣机停止工作之后，可以按下排水按钮以实现手动排水。排水按钮以实现手动排水。考核要求：根据给定的控制要求，给出输入输出点的分配情况，并画出考核要求：根据给定的控制要求，给出输入输出点的分配情况，并画出PLCPLC控制控制I/OI/O接线图，接线图，在模拟板上正确安装接线。画出顺序功能图，根据控制要求编写梯形图程序及指令语句程在模拟板上正确安装接线。画出顺序功能图，根据控制要求编写梯形图程序及指令语句程序，下载程序并调试运行。操作考核评分表如表所示。序，下载程序并调试运行。操作考核评分表如表所示。思考练习与技能考核思考练习与技能考核 思考练习与技能考核思考练习与技能考核 谢谢 谢谢