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PLC控制要求規(guī)劃方案

(1)明確控制要求

??PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與其他任何工作一樣，首先得知道"干什么"，才能考慮"怎么干”與如何“干得好”的問題。因此，不管控制系統(tǒng)*終采用何種類型，其根本目的都是為了滿足對(duì)象的控制要求，為此，面向*終控制對(duì)象的控制要求必須在設(shè)計(jì)前得到明確。

??設(shè)計(jì)人員通過對(duì)控制對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)了解或?qū)C(jī)械、氣動(dòng)、液壓工作原理的研究，明確了控制對(duì)象的控制要求后，為了便于設(shè)計(jì)，需要對(duì)要求的動(dòng)作進(jìn)一步分析與分解處理。如對(duì)液壓、氣動(dòng)控制的機(jī)械，應(yīng)該將其控制要求轉(zhuǎn)化為動(dòng)作循環(huán)圖、液/氣壓控制系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖、電磁元件動(dòng)作表等;對(duì)于單純電氣控制的動(dòng)作，應(yīng)轉(zhuǎn)化為動(dòng)作時(shí)序圖或控制要求表等。根據(jù)循環(huán)圖、液/氣壓系統(tǒng)簡(jiǎn)圖、時(shí)序圖、控制要求表的動(dòng)作需要，就可以規(guī)劃必要的指令元件(如按鈕、觸摸屏開關(guān))、行程檢測(cè)開關(guān)、執(zhí)行元件、功能部件等。這些簡(jiǎn)潔、清晰的圖形資料，可以為PLC的選型、用戶程序的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

??①動(dòng)作循環(huán)圖

??動(dòng)作循環(huán)圖(包括電磁元件動(dòng)作表)是一種通過生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的"動(dòng)作"以及實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作所需的執(zhí)行元件、檢測(cè)元件的狀態(tài)，來描述控制要求的一種方法。

??動(dòng)作循環(huán)圖的特點(diǎn)是控制要求明確，動(dòng)作過程清晰，執(zhí)行元件與檢測(cè)元件間的相互關(guān)系具體。在機(jī)(械)、電(氣)、液(壓)、氣(動(dòng))聯(lián)合控制的設(shè)備或生產(chǎn)線(如組合機(jī)床、自動(dòng)線)上多采用這種方法來表達(dá)控制要求。

??圖5-2(a)為某進(jìn)口機(jī)床的工作臺(tái)“夾緊/松開”液壓控制簡(jiǎn)圖，根據(jù)機(jī)床實(shí)際動(dòng)作要求轉(zhuǎn)化成的動(dòng)作循環(huán)圖、電磁元件動(dòng)作表如圖5-2(b)所示。

??動(dòng)作循環(huán)圖一般由機(jī)械、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員提供，但電氣設(shè)計(jì)人員必須對(duì)此進(jìn)行具體了解(機(jī)電一體化設(shè)計(jì)人員自行解決)。特別是圖中所使用的執(zhí)行元件性能與參數(shù)(如電磁閥的額定電壓、電流等)，檢測(cè)元件的性質(zhì)(有觸點(diǎn)開關(guān)、接近開關(guān)等)，設(shè)計(jì)人員必須掌握，以便確定驅(qū)動(dòng)方式與設(shè)計(jì)必要的驅(qū)動(dòng)線路。

??②時(shí)序圖

??時(shí)序圖是根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，通過"波形"的形式描述控制要求的一種方法。對(duì)于單純的電氣控制動(dòng)作要求，通過時(shí)序圖可以明確各輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的相互關(guān)系與動(dòng)作的次序，為PLC程序設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

??圖5-3是某機(jī)床冷卻電動(dòng)機(jī)的手動(dòng)“啟動(dòng)/停止”控制方案圖。機(jī)床冷卻控制的要求是：按下按鈕，如果原來冷卻電機(jī)處在停止?fàn)顟B(tài)，則啟動(dòng);如果原來冷卻電機(jī)處在工作狀態(tài)，則停止。

??在冷卻控制方案中，圖5-3(a)為主回路，圖5-3(b)為對(duì)應(yīng)的時(shí)序圖。圖5-3(b)中的Sl為根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、安裝在操作面板上的冷卻“啟動(dòng)/停止”按鈕;K1是控制冷卻電動(dòng)機(jī)主回路需要的接觸器。根據(jù)控制要求，可以達(dá)到指令信號(hào)S1與K1的控制時(shí)序關(guān)系如圖5-3(b)所示。

??③控制要求表

??控制要求表是利用表格形式表達(dá)控制條件與控制輸出間相互關(guān)系的一種方法。通常適用于控制條件較多，信號(hào)間相互關(guān)系復(fù)雜，無法通過簡(jiǎn)單的圖形、時(shí)序關(guān)系描述控制要求的場(chǎng)合。

??表5-1是機(jī)械主軸"啟動(dòng)/停止"控制方案表。如主軸啟動(dòng)條件不具備，主軸不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)啟動(dòng)條件具備時(shí)，機(jī)床主軸控制的動(dòng)作如下。

??a.在手動(dòng)操作方式下，按下操作面板上的“主軸啟動(dòng)”按鈕可以使主軸啟動(dòng);按下操作面板上的"主軸停止"按鈕可以使主軸停止。

??b.在自動(dòng)操作方式下，通過來自PLC定位控制模塊的M03代碼指令，可以使主軸啟動(dòng);通過M05代碼指令，可以使主軸停止。

??c.如操作方式不為手動(dòng)或自動(dòng)，或主軸啟動(dòng)條件不具備，主軸不能旋轉(zhuǎn);而且，操作面板上的"主軸啟動(dòng)"按鈕無效。

??d.當(dāng)主軸在自動(dòng)方式下旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過"主軸停止"按鈕，仍然可以停止主軸。e.當(dāng)主軸在自動(dòng)方式下停止時(shí)，不可以通過"主軸啟動(dòng)"按鈕啟動(dòng)主軸。f.在其他操作方式下，不可以啟動(dòng)主軸。

??機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)為中間繼電器，利用中間繼電器的常開觸點(diǎn)控制主軸驅(qū)動(dòng)器“位能”。

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PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟

在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計(jì)算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。

1. 對(duì)系統(tǒng)任務(wù)分塊

分塊的目的就是把一個(gè)復(fù)雜的工程，分解成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的小任務(wù)。這樣就把一個(gè)復(fù)雜的大問題化為多個(gè)簡(jiǎn)單的小問題。這樣可便于編制程序。

2. 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖

從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些動(dòng)作。這個(gè)邏輯關(guān)系可以是以各個(gè)控制活動(dòng)順序?yàn)榛鶞?zhǔn)，也可能是以整個(gè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對(duì)象的活動(dòng)，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。

3. 繪制各種電路圖

繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計(jì)的地址和名稱聯(lián)系起來。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時(shí)，不僅要考慮到信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 PLC 的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會(huì)對(duì) PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出電路時(shí)，不僅要考慮到輸出信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個(gè)電路的繪制中，還要考慮設(shè)計(jì)的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用 PLC 進(jìn)行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計(jì)上仍然需要謹(jǐn)慎、全面。因此，在繪制電路圖時(shí)要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關(guān)，都要一絲不茍。

4. 編制 PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試

在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當(dāng)然可以用上述方法編程。在編程時(shí)，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡(jiǎn)捷、省時(shí)、便于閱讀、便于修改。編好一個(gè)程序塊要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，這樣便于查找問題，便于及時(shí)修改，**不要整個(gè)程序完成后一起算總帳。

5. 制作控制臺(tái)與控制柜

在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺(tái)和控制柜了。在時(shí)間緊張的時(shí)候，這項(xiàng)工作也可以和編制程序并列進(jìn)行。在制作控制臺(tái)和控制柜的時(shí)候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的質(zhì)量，規(guī)格必須滿足要求。設(shè)備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。

6. 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是整個(gè)控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計(jì)很難說不經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能*后實(shí)地測(cè)試和*后調(diào)整控制電路和控制程序，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。

7. 編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件基本沒有問題了。這時(shí)就要全面整流技術(shù)文件，包括整理電路圖、 PLC 程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結(jié)束。