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PLC经典案例:机械手控制系统程序设计!

2017-03-06  快看看来

在上一篇中,小编给大家分享的是“十字路口交通灯控制系统设计全过程”,文中有些图片经过处理后显得模糊不清,影响了大家的阅读,小编特意将此文制作成大图,放在微信号的“资源下载”中,大家可以去下载啦!今天,小编依然会介绍一个经典实例供大家学习、借鉴,若大家有什么意见或见解,可以直接留言!

在实际生产中很多系统都需要具有多种工作方式,例如,系统既能自动地循环执行一个完整的动作过程,又能使用手动操作运行其中一个特定的动作。系统常见的工作方式可以分为手动、单步、单周期(半自动)和连续(全自动)四种工作方式,而后三种工作方式都属于自动工作方式。

对一个生产设备来讲,上述的各种工作方式是不能同时运行的。所以,可以借用计算机程序设计中模块化的编程思想对这几种工作方式的程序分别进行编程,最后再综合起来,这样可以大大简化程序的设计,而且设计出来的程序其可读性、可移植性和可维护性也会较强。

下面将以机械手控制系统为例,介绍具有多种工作方式的系统的编程。

机械手控制系统的控制要求及硬件设计

1.系统的组成及控制要求

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2.控制系统的硬件设计

(1)操作面板布置

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(2)I/O地址分配

根据机械手控制系统的控制要求,系统的I/O地址分配表如下:

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(3)系统的外部接线图

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根据系统的控制要求和输入、输出点数,选择PLC的机型为FX2N-48MR。为了保证在紧急情况下(包括PLC发生故障时)能够可靠地切断PLC的负载电源,在PLC的外部电路中设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时按下“负载电源”按钮,使KM线圈通电并通过其并联在起动按钮SB2两端的自保持触点实现自锁,同时接在交流电源上的KM的两对主触点接通,实现给外部负载供电,当出现紧急情况时通过按压“紧急停车”按钮用以断开负载电源,使PLC所有的输出负载都断电。

系统的程序设计

1.程序的总体设计

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整个程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原点程序四个部分。其中,公用程序是无条件执行的,在各种工作方式下都要运行。选择手动工作方式时,调用手动程序;选择回原点工作方式时,将调用回原点程序;选择连续、单周期和单步三种工作方式之一时,将会调用自动程序。单步、单周期和连续三种工作方式的程序都包括在自动程序中,这是因为它们的动作都是按照同样的工序进行的,所以将它们放在一起编程较为合理和简单。

梯形图中使用条件跳转(CJ)指令使回原点程序、手动程序和自动程序不会同时被执行,在程序执行时只能三者取其一。假设工作方式选择开关选择“回原点”,则在图中第一条条件跳转指令的执行条件成立(X1为ON,X0为OFF),此时PLC执行完公用程序后,将跳过自动程序部分到P0指针处,由于X0常闭触点为接通,第二条条件跳转指令的执行条件也成立,故不执行“手动程序”,跳转到P1处,由于X1常闭触点是断开的,所以最后一条条件跳转指令不执行,因此将执行“回原点程序”;假设工作方式选择开关选择”手动“,则X0为ON、X1为OFF,将会跳过自动程序和回原点程序部分,只执行”手动程序“部分;假设选择”单步“或”单周期“或”连续“三种自动方式的任一种,则X0、X1均为OFF,此时执行完自动程序后,后面两条条件跳转指令均成立,将连续跳过手动程序和回原点程序部分直接到程序的结束处。

2.各部分程序的设计

(1)公共程序的设计

公用程序主要用于自动程序和手动程序相互切换的处理。当系统处于手动工作方式时,必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器(M021~M208)复位,同时将表示连续工作状态的标志位M210复位;否则,当系统从自动工作方式切换到手动工作方式,然后又返回到自动工作方式时,可能会出现同时有两个活动步的异常情况,而控制系统并不存在着并行序列,这将会引起系统的错误动作。

当左限位开关X12、上限位开关X10的常开触点和表示机械手松开的Y4的常闭触点组成的串联电路接通时,辅助继电器M10为ON,表示机械手在原点位置处。公用程序如下图所示。

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当机械手处于原点条件(M10为ON),在开始执行用户自动程序(M8002为ON),或系统处于手动状态或回原点状态(X0或X1为ON)时,初始步对应的M200将置位,为切换到单步、单周期和连续等自动工作方式做好准备。如果此时M10为OFF状态,M200将复位,初始步为不活动步,系统不能在单步、单周期和连续等自动工作方式下工作。

(2)手动程序

手动程序这里采用经验设计法设计。手动工作时用X14~X21对应的6个手动操作按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、夹紧和松开等动作。手动程序如下图所示。为了保证系统的安全运行,在手动程序中设置了一些必要的软件联锁,例如,上升与下降之间、左行与右行之间的联锁,以及上升、下降、左行、右行的限位控制。程序中还将上限位开关X10的常开触点与控制左、右行的Y3和Y2线圈串联,使得机械手升到最高位置才能进行左右的移动,以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。

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(3)自动程序(使用启保停的编程方式)

自动程序采用顺序设计法设计。机械手控制系统自动程序的顺序功能图如下图a所示。使用启保停的编程方式设计的顺序控制梯形图程序如下图b所示。

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当系统工作在连续和单周期(即非单步)这两种自动工作方式时,X2的常闭触点接通,使M211(步连续转换允许标志位)为ON,串联在各步电路中的M211的常开触点都接通,允许步与步之间的连续转换。

自动程序各工作方式运行分析如下:

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自动程序需要说明的几点如下:

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(4)回原点程序

机械手自动回原点的梯形图程序如下图所示。当选择回原点工作方式时,X1为ON。按下回原点起动按钮X5,M11变为ON,机械手松开和上升,升到上限位开关时X10为ON,机械手随后左行,行至左限位处时,X12变为ON,左行停止并将M11复位。这时原点条件满足,在公用程序中,初始步M200将置位,为进入单周期、连续和单步等自动工作方式做好了准备。

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在设计了机械手控制系统上述各个部分的程序后,按照控制系统梯形图的总体结构,将公用程序、手动程序、自动程序和回原点程序最后整合起来,就可以得到机械手控制系统完整的梯形图程序。在调试程序时宜先将各个部分的程序分别进行调试,然后再进行整个程序的统调。这个系统也可以采用以转换为中心的编程方式进行程序的设计,这里不再详述。

本文选自《三菱FX系列PLC原理、应用与实训》

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