1、P L C 与D C SP L Ca n dD C S自动化技术与应用2 0 0 8 年第27 卷第12 期基于运料小车自动往返顺序控制的PLC 程序设计孙克礼，朱仁盛(泰州机电高等职业技术学校，江苏泰州2 2 5 3 0 0)摘要：本文基于运料小车自动往返顺序控制的P L C 程序设计，提出五种P L C 程序设计方法，对各种设计方法的思路和特点，作了全面的阐述和归纳总结，并对它们进行了比较。关键词：P L C；顺序控制；顺序功能图；梯形图；指令中图分类号：T M 5 7 1 6 l文献标识码：B文章编号：1 0 0 3 7 2 4 1(2 0 0 8)1 2 0 0 9 3 0 5P L
2、C-B a s e dS e q u e n t i a lC o n t r o lo ft h eC h a r g i n gC a r r i a g eS U NK e-l i，Z H UR e n-s h e n g(T a i z h o uM e c h n i c a la n dE l e c t r i c a lI n s t i t u t i o no fH i g h e rP r o f e s s i o n a lS c h o o lT a i z h o u2 2 5 3 0 0C h i n a)A b s t r a c t：T h i sp a p
3、 e ri n t r o d u c e st h eP L C b a s e ds e q u e n t i a lc o n t r o lf o rt h ec h a r g i n gc a r r i a g et om o v ef o r w a r d sa n dr e t u r n T h ed e s i g no ft h eP L Cp r o g r a mi sa l s od i s c u s s e dK e yw o r d s：P L C；s e q u e n c ec o n t r o l；s e q u e n c ef u n c t
4、 i o nc h a r t；l a d d e rc h a r t；i n s t r u c t i o n1引言在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用P LC程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。本文以松下电工F P 0 系列P L C 为例，提出基于运料小车自动往返顺序控制的五种P L C 程序设计方法。2系统控制要求 1 运料小车自动往返顺序控制系统示意图，如图1 所示，小车在启动前位于原
5、位A 处，一个工作周期的流程控制要求如下：1)按下启动按钮S B l，小车从原位A 装料，1 0 秒后小车前进驶向1 号位，到达1 号位后停8 秒卸料并后退；2)小车后退到原位A 继续装料，10 秒后小车第二次前进驶向2 号位，到达2 号位后停8 秒卸料并再次后退收稿日期：2008 07 18返回原位A，然后开始下一轮循环工作；3)若按下停止按钮S B 2，需完成一个工作周期后才停止工作。观幔0)s 毽疆1)叶前进瓣)OO角渤停止一一后遇)图1运料小车自动往返顺序控制系统示意图3 程序设计方案根据系统控制要求，系统的输入量有：启、停按钮信号；原位、1 号位、2 号位限位开关信号；系统的输出信号
6、有：装料、卸料控制电磁阀驱动信号；前进、后退控制电机接触器驱动信号。共需实际输入点数5 个，输出点数4 个。运料小车自动往返顺序控制系统P L C 的I O 接线图如图2 所示：万方数据自动化技术与应用20 0 8 年第27 卷第l2 期启动掖镪停止按镪原瘦 行程开关l 号位行程开关2 号使褥程并英一卜一曲麓C 0 m 一 _p嶙X OY 0-I-1Y V lS B l1r 一一X lY l 一nY V 2S B 2-t-一U少X 2Y 2 一门鞠lS 曰11，F步一-1 3Y 3-一I-1l 瀚2S Q 2_ 1 卜一U加一一I 碡S Q 3P L C 与D C SP L Ca n dD C
7、 S麓料翻科前进后退图2P L CI O 接线图上述控制过程可用P LC 的顺序功能图【2 I(又称控制系统流程图)来表示，它是一种位于其它编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。如图3 所示：整个程序完全按照动作的先后顺序直接编程，直观简便，思路清晰，很适合顺序控制的场合。粼前进磐后邋蠼孽；j I瘫时躺进卸料定时后退始熏说明：瀚-娜，舶_ 0 风x 卜+渊：E O-I 叼F F图3运料小车自动往返顺序控制系统顺序功能图4系统程序设计4 1 经验设计法 3 0售【6图4经验设计法设计的梯形图经验设计法是根据生产机械的工艺要求和生产过程，在典型单元程序的基础上，做一定的修改和完善。使用经验
8、设计法设计的梯形图程序，如图4 所示。根据系统控制要求小车在原位A(X 2)处装料，在1 号位(x3)和2 号位(X 4)两处轮流卸料。小车在一个工作循环中有两次前进都要碰到x 3，第一次碰到它时停下卸料，第二次碰到它时要继续前进，因此应设置一个具有记忆功能的内部继电器R 1，区分是第一次还是第二次碰到X 3。小车在第一次碰到X3 和碰到x 4时都应停止前进，所以将它们的常闭触点与Y2 的线圈串联，同时，X3 的常闭触点并联了内部继电器R1的常开触点，使X3 停止前进的作用受到Rl 的约束，R l 的作用是记忆X 3 是第几次被碰到，它只在小车第二次前进经过X3 时起作用。它的起动条件和停止条
9、件分别是小车碰到X3 和X 4，当小车第一次前进经过万方数据P L C 与D C SP L Ca n dD C SX 3 时，R1 的线圈接通，使Rl 的常开触点将Y 2 控制电路中X3 的常闭触点短接，因此小车第二次经过X3时不会停止前进，直至到达X 4 时，R1 才复位。此外，将R l 的另一对常开触点与X O 并联，为第二次驱动Y 0装料做准备。9 ll X 0粥一l：嬲r_I I鼢一l嘟T _鱼DR 8X 2且lIlHl露l 盲卜1 0I一卜一一般嚣，叫Ir 砷7 Q剐瓣一Hl蕊嚣 _昀艇一I懋室_X 3l 餮鹧一II蕊r _l，4M鼢I、吣尹1辱0童阄l、且5糊一l嬲r _12采4胃
10、5叫卜叫I 嚣骶p脯龋一l继室卜T 0隔鹧一II 5 蔓_ r _胍硒一I啦r 卜X 4隧盯一III匹X T -聃驸一l灏_ r _了l断鼢一Il荡盯_1 2艄一I_ r 卜且lY 01L飘5严o，E1 0 01II弛Y2-4I。卜硒I一卜j一姻Y lr1一J封一1 一登8 0 _ _l褂Y 3r霜。I。一H()一自动化技术与应用20 0 8 年第27 卷第12 期从x 4 开始后退，防止经过x 3 时R1 再次被置位，导致小车下一个工作周期第一次前进到达x3 时无法停止的现象，因此在R1 的起动电路中串入Y3 的常闭触点。0曼83 l如墨lA葑】。JL豳l 撼1 2粥HHIi舯I卅k 一姻时
11、I且鼯州I乱嚣一Hl丑髓一I豹瓣髓一lHI置段蔫一Ir 1I i 3时HlE曩5叫IX 2飘料叫HI鱼陆叫I醛附叫III鱼盯叫IX 一，巷砑一HI且量臼一lr 1酐船一HI且艘lI焉：i一。“i fl。I鹇iqHI。I墨t一一嚣3蓦J图5置位复位指令设计的梯形图为了实现两处卸料，将x 3 和x 4 的触点并联后驱动。m6保持指令设计的梯形图Y1 和T 1，为避免小车往返经过X 3 时，出现短暂的卸料为了实现周期性循环工作，程序中设置了内部动作，将Y 2 和Y 3 的常闭触点与Y 1 的线圈串联。小车继电器R O，其常开触点与X O 并联后驱动Y O。X O 接O123蔫售邑，8卜卜)悸擒昶黔W
12、锭档虬锈乩明他鸵万方数据自动化技术与应用2 0 0 8 年第27 卷第1 2 期P L C 与D C SP L Ca n dD C S通，R0 置位，为开始下一轮循环工作做准备。当按下停止按钮S B2 时，X1 分断，R0 复位，系统完成本周期工作后停止工作。使用经验设计法设计的程序的质量和耗费的时间与设计者的经验有很大关系，对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但在编制的程序中有很多不严密之处，往往会易漏掉某些环节，设计出的梯形图可读性差，只适用来设计一些简单的程序，对于初学者来说很难理解和掌握。4 2 置位复位指令设计法使用置位复位指令设计的梯形图程序，如图5 所
13、示。在程序中，每个过程对应一个内部继电器，用前级步对应的内部继电器的常开触点与转换条件对应的触点串联，作为后续步对应的内部继电器置位的条件，用后续步所对应的内部继电器的常开触点，作为有前级步对应的内部继电器复位的条件。如小车在原位A 处，按下S B l，X 0 接通，R l 置位驱动Y 0，开始装料并定时，用R 1 的常开触点与T O 的常开触点串联作为R 2 的置位条件，用R 2 的常开触点作为R 1 的复位条件，当定时时间一到，R 2 置位驱动Y 1，小车前进，R 1 复位。为使系统能周期性循环工作，用R 8(R 8 置位驱动Y 3，小车后退)和R 0 的常开触点串联，与X 0 并联作为R
14、 1 再次置位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法无需再增加内部继电器来记忆小车经过X 3 的次数，逻辑顺序转换关系十分明确，对于初学者编程时，更加容易理解和掌握。4 3 保持指令设计法使用保持指令设计的梯形图程序，如图6 所示，该编程技术与以置位复位指令的编程技术基本类似。不同之处是：保持指令的置位控制端不能有多个触点并联输入，因此增加了一个内部继电器R 9，初始启动或循环工作时，R 9 置位，从而使R 1 置位；另外，使用保持指令所编制的程序步数要比置位复位指令所编制的程序步数要少得多，占用的内在大为减少。4 4 左移位寄存器指令设计法SR 左移位寄存器指令的功
15、能只能为内部继电器W R 的1 6 位数据左移l 位。该指令主要是对数据输入，移位脉冲输入，复位输入信号的处理。数据在移位脉冲输入的上升沿逐位向高位移位一次，最高位溢出，当复位信号输入到来时，寄存器的所有内容清零【4J。使用S R 左移位寄存器指令设计的梯形图，如图7 所示，S R 指令的数据输入控制端为R l 的常开触点，移位脉冲输入控制端为R2 的常开触点，复位信号输入控制端由X 2、R 3 7(R 3 7 置位驱动Y 3，小车后退)的常开触点和R 0 的常闭触点串联组成。起初在原位A 处，由于W R 3 的所有位均为0，R 1 置位，当X 0 接通，R 0 置位，R 2 接通一个周期，1
16、 被移入末位，R 3 0 置位驱动Y 0，开始装料并定时，同时R 1 复位；当定时时间一到，R 2 再接通一个周期，R 3 1 置位驱动Y 1，小车后退；只要R 2 得到信号一次，就把内部寄存器内W R3 中各位的数据依次向左移位一次，使R 3 0 至R 3 7 依次得电，系统以此按顺序工作，直至完成一个周期，R 1 重新置位，系统开始下一轮周期的工作。图7左移位寄存器指令设计的梯形图当X1 接通时，R0 复位，系统完成本周期的工作后，W R 3 的所有内容清零，系统停止工作。该方法设计的梯形图看起来简洁，设计的效率也得到进一步的提高，容易被初学者理解和接受。这种设计方法不仅可以用于送料小车自
17、动往返顺序控制电路中，在彩灯顺序控制电路中的应用也十分广泛。4 5 步进指令设计法步进指令是专门为顺序控制设计提供的指令，步进指令按严格的顺序分别执行各个程序段，每个步进程序段都是相对独立的，只有执行完前一段程序后，下一段程序才能被激活。在执行下一段程序之前，P L C 要将此万方数据P L G 与D O SP L Ga n dD C S前步进过程复位，为下一段程序的执行做准备。在各段程序中所用的输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等都不允许出现相同编号，否则按出错处理。使用步进指令设计的梯形图程序，如图8 所示。叫，球篮_ HI幛钎甜R，口_ I咂礼黼墨1 3-I吼断点乳-4帆蜘目窿-I帆
18、黜筐-II晦譬L蝌目Eh-l吼目越醵-IH啪站瓢_ 卜搿l黜戤W蛔严，_ I。：一-tl，耵-tl严卜-II，1 8一H图8步进指令设计的梯形图X 0 与X 2 串联作为启动步进信号，X 2 与R 0 常闭触点串联作为步进结束信号，X 2 与R 0 常开触点串联作为周期性循环工作步进启动信号，T O、X 3、T 1、X 2、T O、X 4、T 1 分别作为过程0 过程7 之问的转换控制信号。自动化技术与应用20 0 8 年第27 卷第12 期这种编程技术很容易被初学者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很容易，使用方便，在顺序控制设计中应优先考虑，该法在工
19、业自动化控制中应用较多。5结束语本文提出基于运料小车自动往返顺序控制系统的五种P L C 程序设计方法各有特点，在实际应用中，可根据实际情况选择一种来设计程序，以适应不同场合的控制要求。实践表明，这些程序设计方法很容易被设计者接受和掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序，从而提高设计的效率和缩短生产周期。参考文献：常斗南主编可编程序控制器原理-应用实验 M 北京：机械工业出版社，1 9 9 8 2 戴明宏主编电器控制与P L C 应用 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 7【3 黄净主编电气控制与可编程控制器【M 北京：机械工业出版社，2 0 0 4 4 李向东主编电
20、器控制与P L CL M 北京：机械工业出版社，2 0 0 7 作者简介：孙克礼(1968 一)，男，高级教师，维修电工技师，主要从事机电一体化专业的教学和研究工作。(上接第11 0 页)的摆动跟上这个速度，然后在进行第二阶段加速，达到最高转速，此时吊具也能跟上这个速度了。停止也分为两个阶段，先减速到一半速度，保持一段时间，让吊具的速度也慢下来，然后再进行第二阶段的减速，跟着吊具的摆动直到速度为零。这种方法的突出优点是在不需要任何附加硬件设备就能实现小车摇摆，故障率就很低。但是它需要建立一个复杂的数学模型，实现起来有较大困难。5结束语根据岸桥的负载特点以及直流驱动与交流驱动的优缺进行比较，找出
21、适合与目前岸桥驱动系统的应该是交流驱动系统。另外通过对岸桥的交流驱动系统原理的研究，找出了适合岸桥交流驱动的控制方式是闭环矢量控制及V F 控制。最后对岸桥的电气驱动和控制特征进行了一定的研究，分析出今后岸桥电气驱动和控制的发展方向。为今后岸桥电气的设计提供宝贵的设计思路，对其研究具有重大的意义。参考文献：1】美国起重机制造商协会C M A A 规范 S C M A AN 0 2 0 8 3 9 D C 3 0 0 2 1 德国工业标准起重运输机械 S】D I N1 5 0 1 81 5 0 2 0D I N1 5 0 7 0-1 5 0 9 5 3 欧洲起重机械设计规范 s F E M1 0
22、 0 1 修订版1 9 9 8 4 国际电工委员会I E C T C l 8-9 2 S】5 电气电子工程师协会I E E Es t d 519 19 9 2 S 作者简介：罗荣(19 75 一)，女，中级工程师，研究方向：建筑电气；0，a娃博飘潍蛩嚣蔷“稿万方数据基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计作者：孙克礼，朱仁盛，SUN Ke-li，ZHU Ren-sheng作者单位：泰州机电高等职业技术学校,江苏泰州,225300刊名：自动化技术与应用英文刊名：TECHNIQUES OF AUTOMATION AND APPLICATIONS年，卷
23、(期)：2008，27(12)引用次数：0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.常斗南 可编程序控制器原理.应用.实验 19982.戴明宏 电器控制与PLC应用 20073.黄净 电气控制与可编程控制器 20044.李向东 电器控制与PLC 2007 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 李国洪.陈刚.孙东辉.安志远.王菊香 PLC梯形图程序的顺序控制设计法-电工技术杂志2000(3)介绍了可编程控制器(PLC)梯形图程序的顺序控制设计法,顺序功能图的基本结构及其转换实现的基本规则.在实际工程中,采用起动-保持-停止电路的顺序控制梯形图的设计方法设计的控制程序具有实现方便、容易掌
24、握、可读性强等优点,可用来设计复杂系统的梯形图及用于各种型号的PLC.2.期刊论文 赵龙.易孟林.罗晓玉.ZHAO Long.YI Menglin.LUO Xiaoyu PLC顺序控制在气动多缸演奏系统中的应用-机床与液压2006(11)顺序控制是气动自动化系统的一个重要的应用领域,利用顺序功能图和梯形图语句编制控制程序,实现单台设备或生产过程的顺序控制,是PLC 的主要功能之一.本文以三菱FX系列PLC为例,介绍了利用步进指令设计顺序控制程序的方法,并结合一气动多缸弹琴系统,设计了其气动回路和基于步进梯形图语言的PLC顺序控制系统.3.期刊论文 王蕊 顺序控制的PLC梯形图程序设计方法-扬州
25、教育学院学报2009,27(3)介绍常见的顺序控制的PLC梯形图设计的三种方法:使用起保停电路的编程方法、以转换为中心的编程方法和仿STL指令的编程方法.这些方法易于掌握,适用于各种型号的PLC,为复杂系统的编程设计提供方便.4.期刊论文 朱学军 PLC顺序控制方法研究-组合机床与自动化加工技术2003(11)利用顺序功能图和梯形图来编制用户控制程序,以实现单台设备或生产过程的顺序控制,是PLC的主要功能之一.本文以三菱F1 系列PLC 为例,介绍了两种典型的顺序控制程序设计方法;通过比较,指出了S/R指令和步进指令在设计PLC顺序控制程序时所具有的不同特点.5.期刊论文 孙克礼.SUN Ke
26、-li 运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计法-机床电器2008,35(5)本文基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计,提出五种PLC程序设计方法,对各种设计方法的思路和特点,作了全面的阐述和归纳总结,并对它们进行了比较.6.期刊论文 吕书勇.陈永利 PLC的顺序控制设计法-重庆电子工程职业学院学报2009,18(5)本文以西门子S7-200系列PLC为例,用一个具体的实例介绍了PLC梯形图的四种顺序控制设计方法,并归纳总结了四种设计方法的不同编程特点.7.期刊论文 谢忠志.陈海燕.XIE Zhong-zhi.CHEN Hai-yan PLC顺序控制的几种编程-泰州职业技术学院学报2
27、007,7(4)对同一功能,PLC控制的编程方法可以有多种,但好的方法可以带来最大的方便.主要介绍了PLC顺序控制的四种不同编程方法,分别应用于不同的场合.8.期刊论文 左毅.陈燎原.ZUO Yi.CHEN Liao-yuan PLC梯形图的三种顺序控制设计法-机床电器2007,34(2)本文以西门子S7-200型号PLC为例,用一个具体的实例介绍了PLC梯形图的三种顺序控制设计方法.通过比较分析,归纳总结了三种设计方法的不同编程思想和特点.9.期刊论文 罗麦丰.彭铁牛 基于S7-200系列PLC的顺序控制编程方法的研究-机床电器2006,33(4)本文以西门子S7-200系列PLC实现对配料
28、生产线自动控制的程序设计为主线,介绍了S7-200系列PLC在顺序控制中的几种编程方法;调试结果表明,几种编程方法设计的程序均能正确运行并实现了控制要求.10.学位论文 邵蓉 PLC在复合控制系统中的应用 1999 啤酒生产过程中,糖化过程有醪液的升温和保温过程,整个糖化工艺流程中有供水、糊化、糖化、过滤、暂存、煮沸、沉淀、冷却等环节;这样一个系统实现工艺流程自动控制是一个较复杂的控制工程.实现控制的主控元件选用工控机PLC,由PLC-机即可实现过程控制、顺序控制两种实控制功能.过程控制中的保温、升温环节采用前馈-PID控制和模糊控制.各个环节阀门、电机、泵等开、关控制,及各环节间配合控制同样由PLC实现顺序控制.从而构成基于PLC的PID控制、模糊控制和顺序控制这样一个复全控制系统.并在啤酒生产糖化过程中应用,证明该复合控制系统运行可靠,技术先进,造价合理,是PLC应用于工业控制中的一个成功实例.本文链接：http:/
