机床刀架运动控制系统的设计（附PLC接线图和梯形图）

图1给出了钻削加工时刀架的运动示意图。刀架开始时在限位开关X4处，按下起动按钮X0，刀架左行，开始钻削加工，到达限位开关X3所在位置时停止进给，钻头继续转动，进行无进给切削，6s后定时时间到，刀架自动返回起始位置。

    在电动机正反转控制梯形图的基础上，设计出满足要求的PLC外部接线图和梯形图（见图2和图1）。为使刀架的进给运动自动停止，将左限位开关X3的常闭触点与控制进给的Y0的线圈串联。为了在左限位开关X3处进行无进给切削，用X3的常开触点来控制定时器T0的线圈，T0的定时时间到时，其常开触点闭合，给控制Y1的起保停电路提供起动信号，使Y1的线圈通电，刀架自动返回。刀架离开X3所在位置后，X3的常开触点断开，T0被复位。刀架回到X4所在位置时，X4的常闭触点断开，使Y1的线圈断电，刀架停在起始位置。

PLC的软件设计步骤及设计举例

一、翻译法
翻译法是用所选机型的PLC中功能相当的软器件，代替原继电器—接触器控制线路原理图中的器件，将继电器—接触器控制线路翻译成PLC梯形程序图的方法。
1.设计步骤
2.设计举例
图1为用翻译法将原有继电器—接触器控制线路改用PLC进行控制的电路图和梯形图

二、功能图法
功能图又称状态流程图，主要是针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。
1.设计步骤
2.设计举例
三、逻辑设计法
在进行程序设计时以布尔逻辑代数为理论基础，既以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示具有多变量的“与”逻辑关系表达式可以直接转化为触点串连的梯形图。如图2(a)所示。
具有多变量的“或”逻辑关系表达式可以直接转化为触点并联的梯形图。如图2(b)所示。
具有多变量“与或”、“或与”逻辑关系表达式可以直接转化为触点串并联的梯形图。如图2(c)所示。

PLC步进顺控的状态转移图画法简介

1．步进顺控概述：

一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。状态与状态之间由转换条件分隔。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。状态转移只有一种流向的称作单流程顺控结构。

2．FX系列PLC的状态元件

   每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。

状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。 FX2N 共有 1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。

表1 FX2N的状态元件

注：①状态的编号必须在指定范围内选择。

②各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。

③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。

④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

3．状态转移图（SFC）的画法

状态转移图（SFC）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程。

状态转移图的三要素：驱动动作、转移目标和转移条件。其中转移目标和转移条件必不可少，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。

步与步之间的有向连线表示流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图中流程方向始终向下，因而省略了箭头。

S7-200 PLC高速计数器指令的使用简介

（1）每个高速计数器都有一个32位当前值和一个32位预置值，当前值和预设值均为带符号的整数值。要设置高速计数器的新当前值和新预置值，必须设置控制字节（表6-7），令其第五位和第六位为1，允许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特殊内部标志位存储区。然后执行HSC指令，将新数值传输到高速计数器。当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区如表1所示。

表1  HSC0-HSC5当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区

除控制字节以及新预设值和当前值保持字节外，还可以使用数据类型HC（高速计数器当前值）加计数器号码（0、1、2、3、4或5）读取每台高速计数器的当前值。因此，读取操作可直接读取当前值，但只有用上述HSC指令才能执行写入操作。

（2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4×模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止模式。

（3）执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关的当前值和预置值。

S7-300的基本位逻辑指令

位逻辑指令的运算结果用两个二进制数字1和0来表示。可以对布尔操作数（BOOL）的信号状态扫描并完成逻辑操作。逻辑操作结果称为RLO(result of logic operation)。

语句表STL表示的基本位逻辑指令

l        A    And               逻辑“与”

l        AN  And Not            逻辑“与非”

l        O    Or                逻辑“或”

l        ON  Or Not             逻辑“或非”

l        X    Exclusive Or        逻辑“异或”

l        XN  Exclusive Or Not     逻辑“异或非”

l        =   Assign              赋值指令

l        NOT   Negate RLO      RLO取反

l        SET    Set RLO (=1)     RLO=1

l        CLR    Clear RLO (=0)   RLO=0

l        SAVE   Save RLO in BR Register  将RLO的状态保存到BR。

边沿信号识别指令。

位逻辑指令的运算规则：“先与后或”。

可以用括号将需先运算的部分括起来，运算规则为：

“先括号内，后括号外”。

    梯形图LAD表示的基本位逻辑指令

l        ---| |---   Normally Open Contact (Address)  常开触点

l        ---|/|---   Normally Closed Contact (Address) 常闭触点

l        ---(SAVE)  Save RLO into BR Memory  

将RLO的状态保存到BR

l        XOR    Bit Exclusive OR      逻辑“异或”

l        ---(   )  Output Coil           输出线圈

l        ---( # )--- Midline Output         中间标志输出

l        ---|NOT|---Invert Power Flow     RLO取反

功能图FBD表示的位逻辑指令

    将在后面的指令详解中给出

艺术彩灯造型PLC编程接线及梯形图设计

一、项目所需设备、工具、材料

见表1。

二、训练内容：

 1、 项目描述

某艺术彩灯造型演示板如图6所示，图中A、B、C、D、E、F、G、H为八只彩灯，呈环形分布。控制要求如下（灯的点亮顺序是）：

将启动开关K1合上，八只灯泡同时亮，即ABCDEFGH同时亮1秒；接着 八只灯泡按逆时钟方向轮流各亮1秒，即A亮1秒→B亮1秒→C亮1秒→D亮1秒→E亮1秒→F亮1秒→G亮1秒→H亮1秒；接下来八只灯泡又同时亮1秒，即ABCDEFGH同时亮1秒；然后八只灯泡按顺时钟方向轮流各亮1秒，即H亮1秒→G亮1秒→F亮1秒→E亮1秒→D亮1秒→C亮1秒→B亮1秒→A亮1秒。然后按此顺序重复执行。按下停止开关K1，所有灯灭。

2、实训要求

2.1 输入和输出点分配

见表2。

2.2  PLC接线图

按图7接好线。注意COM1、COM2相连接，因为采用相同额定电压的指示灯。输入接启动开关和停止开关。

2.3  程序设计

图8中，PLC运行时，程序9～19步中，M11导通，由于程序步50～120中，M11动合触点闭合，分别控制了Y0～Y7的导通，因而彩灯ABCDEFGH同时点亮，因T0延时1秒钟，故ABCDEFGH同时点亮1秒钟。1秒钟时间到，程序第40步，T0动合触点闭合，移位指令执行，实现轮流点亮，即 ABCDEFGH轮流点亮，因为1秒钟T0闭合一次，故ABCDEFGH轮流点亮的时间间隔为1秒。程序步20～29中，当M20通时，将M101置位，由 M101动合触点与MI2～M19动合触点配合，分别轮流点亮H～A，即H、G、F、E、D、C、B、A每隔1秒轮流点亮。程序步30～39中，当M20通时，将M101复位，M101动断触点与MI2～M19动合触点配合，分别串联点亮A～H，即A、B、C、D、E、F、G、H每隔1秒轮流点亮。任何时候将停止开关K2合上，在第114步，区间复位指令使M12～M19全部复位，所有灯均不亮。

2.4 运行并调试程序

（1）将梯形图程序输入到计算机，检查电源正确无误。

（2）对程序进行调试运行。

a.接通PLC电源后，将PLC置RUN状态，将K1闭合，观察A、B、C、D、E、F、G、H的亮显情况。

b.将K2闭合，观察A、B、C、D、E、F、G、H的亮显情况。

（3）调试运行记录。

三、实训报告要求与考核标准

1、实训报告要求

（1）整理实训操作结果，按标准写出实训报告。

（2）请用步进指令完成本次实训。

PLC程序编制中的梯形图与指令语句表联合使用举例介绍

 所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。PLC**常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，且两者常常联合使用。

1） 梯形图（语言）

梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。

梯形图中常用        图形符号分别表示PLC编程元件的动合和动断触点；

用 （ ） 表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。

    梯形图的设计应注意到以下三点：

    ①梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联接，**后是线圈。

    ②梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。

    ③输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。

2）指令语句表

    指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。

下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法：

                      图1

S7-200系列PLC的基本硬件组成

S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。

1．基本单元

S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表4-11：

表4-11  S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元

2．扩展单元

S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。

表4-12  S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数

3．编程器

PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。

简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。

4．程序存储卡

为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0xA0和6ES 7291-8GD00-0xA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。

5．写入器

写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM区。

6．文本显示器

文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，**多可显示80条信息，每条信息**多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。