可編程控制器及其系統(tǒng)

可編程控制器及其工程應(yīng)用內(nèi)容簡(jiǎn)介

《可編程控制器及其工程應(yīng)用》編寫(xiě)時(shí)力求由淺入深、通俗易懂、理論聯(lián)系實(shí)際、注重應(yīng)用，適用于高等學(xué)校本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電氣工程、電子信息、機(jī)電一體化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)，也可作為工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)人員的培訓(xùn)教材和自學(xué)參考書(shū)。

可編程控制器及其工程應(yīng)用作者簡(jiǎn)介

趙春華，吉林長(zhǎng)春人，三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院教授。1994年畢業(yè)于浙江大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；2000年畢業(yè)于浙江大學(xué)CAD/CG專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位；2005年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)載運(yùn)工具運(yùn)用工程專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。主要從事機(jī)電控制系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、摩擦學(xué)等方面的研究工作；主持國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目、省部級(jí)等科研項(xiàng)目十余項(xiàng)；獲得湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，湖北省自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文一篇次。在國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表論文80余篇，其中被三大檢索收錄40多篇次。

第一章 PLC工程機(jī)械應(yīng)用實(shí)例

第一節(jié) 橋式起重機(jī)的控制

橋式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，作為主要的運(yùn)載設(shè)備使用小型可編程控制器對(duì)其進(jìn)行控制，可以使系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性得到更好的保障。本例要給出的就是針對(duì)常見(jiàn)的橋式起重機(jī)系統(tǒng)編寫(xiě)的控制程序。

一、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

編程實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行控制，具體要求如下：

（1）吊鉤升降控制

吊鉤是通過(guò)電機(jī)拖動(dòng)鋼絲完成升降動(dòng)作的，電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)決定吊鉤的動(dòng)作方向，在運(yùn)轉(zhuǎn)中需要考慮鋼絲的極限范圍。

（2）小車(chē)前后運(yùn)行控制

起重機(jī)運(yùn)載小車(chē)的前后運(yùn)動(dòng)也是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，在動(dòng)作過(guò)程中，不允許超出起重機(jī)的兩側(cè)極限位置。

（3）起重機(jī)左右運(yùn)行控制

起重機(jī)左右運(yùn)轉(zhuǎn)由拖動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)車(chē)體在軌道上左右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)范圍應(yīng)該控制在軌道離兩個(gè)盡頭一定距離處，以確保設(shè)備不會(huì)脫離軌道。

（4）聲光指示控制

起重機(jī)處于運(yùn)動(dòng)過(guò)程狀態(tài)時(shí)，要給出鈴聲警告；在運(yùn)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的極限位置時(shí)，在駕駛室內(nèi)給出指示燈顯示。

二、解決思路

橋式起重機(jī)的控制很簡(jiǎn)單，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)3個(gè)拖動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。其控制實(shí)現(xiàn)的邏輯可以采用本書(shū)第2章中介紹的控制方法，考慮到實(shí)際的起重機(jī)控制中使用的不是控制按鈕而是多向轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，同時(shí)快速換向的情況較多，所以在程序?qū)崿F(xiàn)上要求對(duì)這些細(xì)節(jié)充分考慮，采取對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)手段。通過(guò)上述分析，利用通用的電機(jī)控制程序，增加位置控制邏輯的處理，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的可編程控制器控制。

三、控制需求分析與硬件設(shè)計(jì)

可編程控制器用于橋式起重機(jī)控制，只需要使用最簡(jiǎn)單的設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)控制要求。系統(tǒng)的輸入主要是總電源合閘信號(hào)、3個(gè)主要被控設(shè)備的控制信號(hào)和相應(yīng)的位置極限信號(hào)；輸出是3個(gè)拖動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)信號(hào)和聲光指示信號(hào)?？偟貋?lái)說(shuō)，需要13個(gè)輸入信號(hào)和8個(gè)輸出信號(hào)。橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的PLC配置示意圖。

確定系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)設(shè)計(jì)后，根據(jù)橋式起重機(jī)動(dòng)作控制要求，對(duì)各個(gè)拖動(dòng)電機(jī)的控制邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，完成程序編寫(xiě)。

1. 橋式起重機(jī)控制的邏輯分析

橋式起重機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)是圍繞3個(gè)拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行的，每個(gè)電機(jī)的控制邏輯基本相同，在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以參照本書(shū)有關(guān)電機(jī)控制的子程序。

考慮到橋式起重機(jī)控制的特殊性，其啟停操作不需要使用自鎖功能，同時(shí)考慮到極限位置的限制，動(dòng)作的指令中需要加入相應(yīng)的位置限制邏輯。由于實(shí)現(xiàn)的邏輯簡(jiǎn)單，不做過(guò)多的講述。

2. 橋式起重機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

通過(guò)使用可編程控制器對(duì)3個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的實(shí)現(xiàn)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的動(dòng)作控制。本例梯形圖。

本例的橋式起重機(jī)控制程序，在實(shí)現(xiàn)基本的電機(jī)控制的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的具體應(yīng)用需求進(jìn)行了考慮，增加了對(duì)位置的邏輯處理，具有限位和報(bào)警功能。報(bào)警鈴在系統(tǒng)調(diào)取和移動(dòng)時(shí)給出警告，確保工作時(shí)能引起相關(guān)區(qū)域人員的注意。在對(duì)橋式起重機(jī)的控制中，主要利用的是對(duì)電機(jī)的控制，主要的特點(diǎn)就是由于電機(jī)正反轉(zhuǎn)是由主令控制器給出信號(hào)，所以命令信號(hào)本身具備保持的特性，在設(shè)計(jì)時(shí)不需考慮信號(hào)的自鎖問(wèn)題。

四、總結(jié)與評(píng)價(jià)

目前的橋式起重機(jī)系統(tǒng)大部分還是使用的繼電器接觸器形式進(jìn)行控制，但隨著可編程控制器價(jià)格的不斷降低和起重設(shè)備功能的不斷增強(qiáng)，已經(jīng)出現(xiàn)使用可編程控制器進(jìn)行控制的起重設(shè)備。這里給出的橋式起重機(jī)控制子程序，只是針對(duì)常用的工作方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，對(duì)于一些功能全面的系統(tǒng)，可能還需要考慮自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)等控制功能，結(jié)合本書(shū)其他章節(jié)的程序設(shè)計(jì)，不難實(shí)現(xiàn)這類(lèi)的功能程序開(kāi)發(fā)。在程序開(kāi)發(fā)中，對(duì)于所控制系統(tǒng)的實(shí)際控制設(shè)備狀況進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)，這在設(shè)計(jì)中是很重要的，可以使設(shè)計(jì)的程序更能適合系統(tǒng)使用，并可以避免不必要的故障。

目 錄

第一章 可編程控制器的組成及工作原理

1.1概述

1.1.1可編程控制器的發(fā)展

1.1.2可編程控制器的主要特點(diǎn)

1.2可編程控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能

1.2.1可編程控制器的系統(tǒng)組成

1.2.2可編程控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能

1.3可編程控制器的工作原理

1.3.1可編程控制系統(tǒng)的硬件組成

1.3.2可編程控制器的編程語(yǔ)言

1.3.3可編程控制器的工作過(guò)程

1.4CPU311/00型可編程控制器

1.5小結(jié)

習(xí) 題

第二章 梯形圖語(yǔ)言編程基礎(chǔ)

2.1梯形圖邏輯結(jié)構(gòu)

2.1.1梯形圖邏輯段

2.1.2梯形圖邏輯網(wǎng)絡(luò)

2.1.3邏輯網(wǎng)絡(luò)掃描順序

2.2繼電器類(lèi)元素

2.3定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

2.3.1定時(shí)器功能塊

2.3.2定時(shí)器應(yīng)用舉例

2.3.3計(jì)數(shù)器功能塊

2.4梯形圖編程規(guī)則和方法

2.4.1梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則

2.4.2梯形圖編程方法

2.5編程舉例

2.5.1限位控制電路

2.5.2自動(dòng)往返行程控制電路

2.5.3異步機(jī)Y/△起動(dòng)控制

2.5.4按時(shí)間順序工作的控制電路

習(xí) 題

第三章 可編程控制器的其它功能

3.1算術(shù)運(yùn)算功能

3.1.1加法運(yùn)算功能塊

3.1.2減法運(yùn)算功能塊

3.1.3乘法運(yùn)算功能塊

3.1.4除法運(yùn)算功能塊

3.1.5算術(shù)運(yùn)算功能應(yīng)用舉例

3.2數(shù)據(jù)傳送功能

3.2.1寄存器到數(shù)據(jù)表傳送R→T指令

3.2.2數(shù)據(jù)表到寄存器傳送T→R指令

3.2.3數(shù)據(jù)表到數(shù)據(jù)表傳送T→T指令

3.2.4數(shù)據(jù)塊傳送BLKM指令

3.2.5數(shù)據(jù)壓入堆棧FIN指令

3.2.6數(shù)據(jù)彈出堆棧FOUT指令

3.2.7數(shù)據(jù)檢索SRCH指令

3.3邏輯運(yùn)算功能

3.3.1“與”“或”“異或”“求反”邏輯操作指令

3.3.2數(shù)據(jù)位比較CMPR指令

3.3.3數(shù)據(jù)位修改MBIT指令

3.3.4數(shù)據(jù)位測(cè)試SENS指令

3.3.5數(shù)據(jù)位移位BROT指令

3.4順序控制功能

3.4.1概述

3.4.2SCIF指令格式

3.4.3應(yīng)用舉例

3.5子程序指令

3.5.1子程序調(diào)用JSR指令

3.5.2標(biāo)號(hào)LAB指令

3.5.3返回RET指令

3.5.4子程序應(yīng)用舉例

3.6跳步SKP指令

第四章 手持編程器的使用方法

4.1手持編程器的外型結(jié)構(gòu)和功能

4.2HHP的起動(dòng)與PLC的系統(tǒng)配置

4.2.1HHP的起動(dòng)

4.2.2PLC的系統(tǒng)配置

4.2.3自動(dòng)配置PLC系統(tǒng)參數(shù)

4.3梯形圖元素的輸入和編輯

4.3.1主菜單的功能

4.3.2節(jié)點(diǎn)符號(hào)

4.3.3繼電器元素的輸入

4.3.4計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的輸入

4.3.5其它功能塊的輸入

4.4編輯邏輯網(wǎng)絡(luò)

4.4.1插入邏輯網(wǎng)絡(luò)

4.4.2瀏覽邏輯網(wǎng)絡(luò)

4.4.3刪除邏輯網(wǎng)絡(luò)

4.4.4修改邏輯網(wǎng)絡(luò)

4.5PLC的監(jiān)控

4.5.1控制PLC的運(yùn)行與停止

4.5.2I/O點(diǎn)的強(qiáng)制通斷控制

4.5.3邏輯數(shù)據(jù)的編輯

4.5.4HHP與PLC的數(shù)據(jù)傳送

4.6HHP的鏈接

4.6.1母機(jī)使用子機(jī)全部I/O資源

4.6.2母機(jī)使用子機(jī)部分I/0資源

4.7HHP的其它功能

第五章 MODSOFT編程軟件

5.1MODSOFT的主要功能

5.2MODSOFT的起動(dòng)和退出

5.2.1起動(dòng)MODSOFT

5.2.2退出MODSOFT

5.3MODSOFT的結(jié)構(gòu)和人機(jī)交互界面

5.3.1選擇菜單功能項(xiàng)

5.3.2顯示幫助信息

5.4MODSOFT主菜單功能概述

5.4.1Utility（公用程序）

5.4.2Offline（離線方式）

5.4.3Online（在線方式）

5.4.4Combined（聯(lián)合方式）

5.4.5Transfer（傳送）

5.4.6Tools（工具）

5.5MODSOFT的使用方法

5.5.1邏輯程序的建立和保存

5.5.2從編程器傳送程序到控制器

5.5.3程序的運(yùn)行監(jiān)視

第六章 PLC的I/O擴(kuò)展鏈路

6.1PLC的工作方式和I/O擴(kuò)展鏈路

6.2I/O擴(kuò)展鏈路的組態(tài)

6.2.1母機(jī)組態(tài)

6.2.2子機(jī)組態(tài)

第七章 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

實(shí)驗(yàn)一 手持編程器的使用

實(shí)驗(yàn)二 交通燈控制電路

實(shí)驗(yàn)三 運(yùn)料車(chē)順序控制

實(shí)驗(yàn)四 算術(shù)邏輯指令的程序設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)五 可編程控制器的鏈接

參考文獻(xiàn)