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1、,教学目标,项目4 大小球分拣机械手的多方式控制,知识目标：1.学习多种工作方式的系统顺序控制程序设计的方法2.学习多种工作方式的系统顺序控制功能图的绘制3.学习多种工作方式的系统顺序控制法设计4.掌握步进指令使用规则和编程方法 能力目标：1.会根据实际控制要求设计多分支流程顺序控制PLC的外围电路2.会根据实际控制要求设计多分支流程顺序控制状态转移图3.具备状态编程的思想和能力,任务：大、小球分拣机械手的控制。在复杂的顺序控制中常用选择性，并行性流程的组合，通过此任务的训练，学习较复杂的流程的程序设计方法，掌握多种工作方式的编程方法和技巧。,项目任务,为了满足生产的需要，很多工业设备要设置多
2、种工作方式，例手动与自动（包括单步、单周期、连续和自动返回初始点状态）工作方式。如何将多种工作方式的功能融入到一个程序中，是梯形图设计的难点之一。,相关理论知识,一、操作方式的分类设备的操作方式大致分为手动和自动两种方式，在这两种方式下再分成其他运行方式。其中手动方式是用各自的按钮使各个负载单独接通或断开的方式，该方式下按动回原点按钮时，被控的机械自动向原点回归。自动方式又分为单步运行、单周期运行和连续运行等方式。单步运行为按动一次启动按钮，动作前进一个工步或工序。单周期运行是在原点位置按动启动按钮，自动运行一遍再在原点停止；若在中途按动停止按钮就停止运行；再按启动按钮，从断点处继续运行，回到
3、原点后自动停止。连续运行方式是在原点位置按动启动按钮，开始连续的反复运行；若中途按动停止按钮，动作将继续到原点为止才停止。对于多工作方式的编程，一般情况，配合初始状态指令的编程，可以很方便地实现；如果不使用初始状态指令也可以通过跳转指令来实现。,具有多种工作方式的控制系统的梯形图总体结构如图2-4-1所示。旋转手动方式时手动开关X1为OFF，执行公用程序和手动程序。遇主程序结束指令，则结束，不再执行自动程序。若选择自动工作方式时X0为ON，将跳过手动程序，执行自动程序。,图2-4-1手动/自动程序结构,二、跳转指令CJ（P）FNC00,1功能：在满足跳转条件之后的各个扫描周期中，PLC将不再扫
4、描跳转指令与跳转指针Pn之间的程序，即跳到以指针Pn为入口的程序段中执行。直到跳转的条件不再满足，跳转停止进行。,图2-4-2 跳转指令使用说明,2操作数范围：D：P0P63（允许变址修改）3程序步：CJ、CJ（P）3步；标号P 1步4程序表达方式：跳转指令在梯形图中使用的情况如图2-4-2所示，图中跳转指针P8、P9分别对应CJ P8及CJ P9二条跳转指令。当X0置l，跳转指令CJ P8执行条件满足，程序从CJ P8指令处跳至标号P8处，X0常闭触点断开，仅执行梯形图中的最后三行程序。,图2-4-2中跳转发生前后输入或其他器件，发生变化对程序执行结果的影响如表2-4-1所示 表2-4-1跳
5、转对元器件状态的影响,从表中可以看到以下几点：处于被跳过程序段中的输出继电器Y、辅助继电器M、状态寄存器S由于该段程序不再执行，即使梯形图中涉及的工作条件发生变化，它们的工作状态将保持跳转发生前的状态不变。被跳过程序段中的时间继电器T及计数器C，无论其是否具有掉电保持功能，由于相关程序停止执行，它们的现实值寄存器被锁定，跳转发生后其计时、计数值保持不变在跳转中止，程序继续执行时，计时计数将继续进行。另外，计时、计数器的复位指令具有优先权，即使复位指令位于被跳过的程序段中，当执行条件满足时，复位工作也将执行。,5跳转指令使用注意事项（1）由于跳转指令具有选择程序段的功能。在同一程序且位于因跳转而
6、不会被同时执行 程序段中的同一线圈不被视为双线圈。,（2）可以有多条跳转指令使用同一标号。在图2-4-3中，如X21接通，第一条跳转指令有效，从这一步跳到标号P9。如果X21断开，而X22接通，则第二条跳转指令有效，程序从第二条跳转指令处跳到P9处。但不允许一个跳转指令对应两个标号的情况存在，即在同一程序中不允许存在两个相同的标号。在编写跳转程序的指令表时，标号需占一行。图2-4-3二条跳转指令共用同一标号,（3）标号一般设在相关的跳转指令之后，也可以设在跳转指令之前，如图2-4-4所示。应注意的是，从程序执行顺序来看，如果X24接通约200ms以上，造成该程序的执行时间超过了警戒时钟设定值，
7、会发生监视定时器出错。图2-4-4指针标号可以设在跳转指令之前,（4）使用CJ(P)指令时，跳转只执行一个扫描周期，但若用辅助继电器M8000作为跳转指令的工作条件，跳转就成为无条件跳转。（5）跳转可用来执行程序初始化工作，如图2-4-5所示在PLC运行的第一个扫描周期中，跳转CJ P7将不执行，程序执行初始化程序则被跨过，不再执行。图2-4-5跳转指令用于程序初始化,6跳转指令的应用为了提高设备的可靠性和调试的需要，许多设备要建立两种工作方式。而这就要在程序中编排两段程序，一段用于手动，一段用于自动，而它们都有相同的控制对象，只是完成动作的要求不同而已。在梯形图中，往往会出现双重线圈，用跳步
8、指令就很容易解决这类问题。其典型的框图如图2-4-6所示。,图中输入继电器X0为手动自动转换开关。当X0置1时，执行自动工作方式，置0时执行手动工作方式。图2-4-6自动/手动转换程序,三、子程序指令子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。为了区别于主程序，规定在程序编排时，将主程序排在前边，子程序排在后边，并以主程序结束指令FEND(FNC06)将这两部分隔开。1、子程序调用指令CALL（P）FNC01（16）（1）功能：当子程序调用指令的执行条件为ON时，CALL指令使程序跳到标号处，子程序被执行。（2）操作数范围：D：P0P62（允许变址修改）（3）程序步：CALL（P）3步；
9、标号P 1步,2、子程序返回指令SRET FNC02（1）功能：返回主程序（2）操作数：无（3）程序步：1步3、主程序结束指令FEND FNC06（1）功能：表示主程序结束。执行到FEND指令时机器进行输出、输入处理、监视定时器刷新之后，返回0步的程序。（2）操作数：无（3）程序步：1步,4、程序表达方式 子程序调用指令在梯形图中使用的情况如图2-4-7所示，图2-4-7子程序的使用说明 图中，子程序调用指令CALL安排在主程序段中，X0是子程序执行的条件，当X0置1时，执行指针标号为P10的子程序一次。在SRET指令执行后程序回到主程序中的104步处。,子程序P10安排在主程序结束指令FEN
10、D之后，标号P10和子程序返回指令SRET之间的程序构成P10子程序的内容，若主程序带有多个子程序或子程序中嵌套子程序时，子程序可依次列在主程序结束指令之后。并以不同的标号相区别。,4、指令使用的注意事项 标号范围从P0P62，但同一标号不能出现多于1次；CJ指令中用过的标号不能重复再用，但不同的CALL指令可调用同一标号的子程序。在子程序中可再CALL子程序，形成子程序嵌套，总数可有五级嵌套。图2-4-8是一级嵌套的例子。子程序P1是脉冲执行方式，即X0置1一次，子程序P1只执行一次。当子程序P1开始执行并X2置1时，程序转去执行子程序P2，当P2执行完毕后又回到P1原断点处执行P，直到P1
11、执行完成后返回主程序。,图2-4-8子程序的嵌套,5指针P（Point）用于跳转指令和子程序条用在梯形图中，指针放在左母线的左边。FX1s 有64点指针（P0P63），FX1n、FX2n、FX2nc有128点指针（P0P127）。指针可以出现在相应的跳转指令之前，但是如果反复跳转的时间超过监控定时器的设定时间，会引起监控定时器的出错。一个指针只能出现一次，如果出现两次以上，则会出错。如果用M8000的常开触点驱动CJ指令，相当于无条件跳转指令，因为运行时特殊辅助继电器M8000总是ON。设Y、M、S被OUT、SET、RST指令驱动，跳转期间即使驱动Y、M、S的电路状态改变了，它们依旧保持跳转前
12、的状态。P63是END所在的步序，在程序中不需要设置P63.,四、初始化指令IST（FNC60）1功能：IST与STL指令一起使用，用于自动设置多种工作方式的顺序控制系统的状态和设置有关的特殊辅助继电器的状态编程。2操作数范围：S：X、Y、M。用来指定运行模式的起始输入D1，D2：S20S899。D1指定自动操作模式中工作状态的最小序号，D2指定自动操作模式中工作状态的最大序号。3程序步：IST 7步；,4程序表达方式：IST指令在梯形图中使用的情况如图2-4-9所示。图2-4-9初始化指令的程序表达方式 如果M8002接通，执行IST指令，指令指定自动方式中用到的最小状态编号为S20，最大状
13、态编号为S29.。从X10开始的连续8个输入点的功能是固定的。,5指令使用注意事项（1）如果驱动该指令，下列元件被自动切换控制。但是如果驱动输入处于OFF状态，则不变化。M8040：转移禁止 S0：各个操作的初始状态M8041：转移开始 S1：原点复归的初始状态M8042：起动脉冲 S2：自动运行的初始状态M8047：监控有效,（2）如果使用这条指令，则S10S19S可作为原点复归用。因此，在编程中请勿将这些状态作为通状态使用。另外，S0S9作为初始状态处理，S0S2作为如上述的各个操作，原点复归以及自动运行使用。（3）IST指令应放在程序开始的地方，它必须写在第一个STL指令之前，且该指令在
14、一个程序中只能使用一次。,任务：大、小球分拣机械手的控制（多种工作方式手动、自动单步、单周期、连续）分拣示意图如图2-4-10所示。其控制要求如下：起动后，当接近开关检测到有球时电磁杆就下降，如果电磁铁碰到大球时下限位开关不动作，如果电磁铁碰到小球时下限位开关动作。电磁杆下降2秒后电磁铁吸球，吸球1秒后上升，到上限位后机械臂右移，如果吸的是小球，机械臂到小球位，电磁杆下降2秒电磁铁失电释放小球，如果吸的是大球，机械臂就到大球位，电磁杆下降2秒，电磁铁失电释放大球，停留1秒上升，到上限位后机械臂左移到左限位，并重复上述动作。如果要停止，必须在完成一次上述动作后到左限位停止。,项目操作的内容与步骤
15、（相关实践知识）,图2-4-10 大小球分拣系统示意图,1、根据控制要求，分配输入输出端口，并画出端口的接线原理图。（1）I/O分配表如表2-4-2所示。表2-4-2输入输出端口分配,（2）端口接线图如图2-4-11所示。图2-4-11 端口的接线原理图,（3）基于多方式工作，各工作方式的切换可以设计一个控制面板如图2-4-12所示X10X14中同时只能有一个处于接通状态，所以必须使用选择开关，以保证这5个输入中不可能有两个同时为ON。图2-4-12 控制面板,2、根据控制要求设计状态转移图（1）根据控制要求可得出自动控制过程分成若干步，把每一步用状态来表示，找出其驱动处理的对象，和状态转移的
16、条件。,（2）根据控制要求，把整个控制过程分成若干个小的功能模块，逐个完成程序设计初始化程序系统的初始化程序用来设置初始化和原点位置条件。该系统的初始化程序见图2-4-13,图2-4-13 初始化程序,图2-4-13中IST指令的源操作数X10用来指定与工作方式有关的输入继电器的首元件。它实际上指定了从X10开始的8个输入继电器，它们分别具有以下意义：X10：手动X11：回原点X12：单步运行X13：单周期执行（半自动）X14：连续运行（自动）X15：回原点启动X16：自动操作启动X17：停止,IST指令的执行条件满足时，初始状态S0S2和下列的特殊辅助继电器被自动指定为以下功能，以后即使IS
17、T指令的执行条件变为OFF这些元件的功能仍然保持不变：M8040：为1时禁止所有的状态转化M8041：转化起动M8042：起动脉冲M8043：回原点完成M8044：原点条件满足M8047：STL监控有效S0：手动操作初始状态S1：回原点初始状态 S2：自动操作初始状态,如果改变了当前选择的工作方式，在“回原点完成”标志M8043变为ON之前，所有的输出继电器将变为OFF。STL监控有效标志M8047的线圈“通电”时，当前的活动步对应的状态的元件号按从大到小的顺序排列，存放在特殊数据寄存器D8040D8047中，因此可以监控8点活动步对应的状态元件号。此外，若有任何一个状态变为ON，特殊辅助继电
18、器M8046将为ON。,手动程序手动程序用初始状态S0控制，见图2-4-14所示，因为手动程序、自动程序（不包括回原点程序）和回原点程序均用STL触点驱动，这3部分程序的切换由IST指令控制，不会同时被驱动。如果不使用IST指令作初始化编程，则可以用CJ指令来切换自动程序和手动程序。图2-4-14 手动控制程序,自动返回原点程序自动返回原点的系统顺序功能梯形图如图2-4-15所示，当原点条件满足时，辅助继电器M8044（原点条件）为ON。自动返回结束后，用SET指令将M8043（回原点完成）置为ON并用RST指令将回原点顺序功能图中的最后一步S12复位。其系统梯形图见图2-4-18所示。,图2
19、-4-15 自动返回原点状态转移图及梯形图程序,自动程序 自动程序的状态转移图如图2-4-16所示，特殊辅助继电器M8041（转换起动）和M8044（原点条件）是从自动程序的初始步S2转换到下一步S20的转换条件。其梯形图参见图2-41所示。使用IST指令后，系统的手动、自动、单周期、单步、连续和回原点这几种工作方式的切换是系统程序自动完成的，但是必须按照前述的规定，安排IST指令中指定的控制工作方式用的输入继电器X10X17的元件号顺序。工作方式的切换是通过特殊辅助继电器M8040M8042实现的。IST指令自动驱动M8040M8042。,图2-4-16大、小球分拣系统的状态转移图,（3）程
20、序调试 针对各种工作方式分别写出其对应的指令代码，先在模拟软件上输入代码，看与自己设计的梯形图是否一致，如果不一致进行编辑调试，调试完成后，连接好输入、输出连线，最后将指令传输到PLC中。,1根据图2-4-16所示状态转移图写出其对应的指令表2如果不使用IST指令进行初始化处理，如何实现大小球分拣系统的手动，自动单步的，单周期和单步的控制。,项目总结与思考,1、液体混合装置如图2-4-17所示，上限位、中限位和下限位液位传感器被液体淹没时为ON，电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。开始容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为OFF。按下起动按钮后，打开阀门A液体A流入容器。当中位开关变为ON时，关闭阀门A，打开阀门B，液体B流入容器。当液面到达上限位开关时，关闭阀门B，电动机M开始运动，搅动液体。60s后停止搅动，打开阀门C，放出混合液。当液面降至下限位开关之后再过5s，容器放空，关闭阀门C，打开阀门A，又开始下一个周期的操作。按下停止按钮，在当前工作周期的操作结束后，才停止操作（停在初始状态）。画出PLC的外部接线图和控制系统的顺序功能图，设计出梯形图程序。并上机调试。,项目练习,图练习2-4-17 液体混合装置示意图 2、用STL指令设计上题液体混合装置的梯形图程序，要求设置手动、连续、单周期、单步4种工作方式。,
