课题五简易汽车清洗装置课件.pptx
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1、课题五 简易汽车清洗装置课题五1典型工作任务2理论知识平台3项目实施4总结与练习5项目拓展 目 录Contents 学习目标掌握根据控制要求画出顺序功能图的方法。2能根据工艺要求画出单序列顺序功能图。3能利用启保停电路将单序列顺序功能图改画为梯形图。1能利用步进逻辑公式法进行步进顺序控制的设计,完成简易汽车自动清洗装置控制电路的设计与调试。4理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展典型工作任务典型工作任务4课题五简易汽车清洗装置图5-1 汽车自动清洗装置场景图工业自动清洗机是工业现场一种重要的工业设备,以前的自动清洗装置系统基本是通过继电器等元器件组成的,现在改进为由PLC控制的系统,系统的性能
2、更先进,稳定性更好,系统的进一步改造也更加方便。图5-1所示为一简易的汽车自动清洗装置场景图,该装置的工作过程流程图如图5-2所示。图5-2 汽车自动清洗装置工作过程流程图理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展典型工作任务典型工作任务5课题五简易汽车清洗装置 (5)当检测到汽车离开清洗机时,清洗机停止移动,刷子停止旋转,喷淋阀门关闭。 (4)当检测到汽车到达刷洗位置时,气动阀旋转刷刷洗汽车。 (3)按下启动按钮,喷淋阀门打开,同时清洗机开始移动。 (2)洗车时汽车可以不断进入洗车机的输送轨道。 (1)车停在洗车机的输送轨道上,输送轨道带动汽车边走边洗。项目控制要求: (6)当按下停止按钮时,汽
3、车清洗机停止工作。本项目的主要任务是应用顺序控制设计法中的单序列结构的基本指令编程方法,设计完成可实现上述控制要求的汽车自动清洗装置的PLC控制系统。 目 录Contents1典型工作任务2理论知识平台3项目实施4总结与练习5项目拓展7典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置顺序控制设计法1顺序控制设计法的概念前面各项目中的梯形图设计方法一般可称为经验设计法,它实际上是用输入信号X直接控制输出信号Y,如果无法直接控制或为了实现联锁和互锁功能,只能被动地增加一些辅助元件和辅助触点。由于各系统输出量Y与输入量X之间的关系以及对联锁、互锁的要求
4、千变万化,有时候设计起来难以得心应手。8典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置本项目的工作过程是按一定的顺序在进行。而对于这些按流程作业的控制系统而言,一般都包含若干个状态(各个状态称为工序),当条件满足时,系统能够从一种状态转移到另一种状态,这种控制称为顺序控制,对应的系统则称为顺序控制系统。顺序控制系统就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,使生产过程中各个执行机构自动而有序地进行工作的一种系统。9典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装
5、置从图5-2可以看出,该工作过程分解成若干个状态,各状态的任务明确而具体,各状态间的联系清楚,能清晰地反映整个控制过程。对于这种工作任务符合一定顺序的项目,可采用一种比经验设计法更简单通用的设计方法顺序控制设计法。顺序控制设计法实际上是用输入信号X控制代表各步的编程元件(例如辅助继电器M和状态继电器S),再用它们控制输出信号Y的一种方法。步是根据输出信号Y的状态来划分的。顺序控制设计法又称为步进控制设计法,它是一种先进的设计方法,很容易被初学者接受,程序的调试、修改和阅读也很容易,可大大缩短设计周期,提高设计效率。10典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课
6、题五简易汽车清洗装置2顺序功能图的组成要素使用顺序控制设计法时,首先应根据系统的工艺过程画出顺序功能图,然后根据顺序功能图画出梯形图。图5-3 顺序功能图的组成要素所谓顺序功能图,就是描述顺序控制的框图,如图5-2所示。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作(或命令)五大要素组成,如图5-3所示。11典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置顺序控制设计法最基本的思想是分析被控对象的工作过程及控制要求,然后根据控制系统输出状态的变化将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段,这些阶段就称为步,可以用编程元件(如辅助继电器M和
7、状态继电器S)来表示。n 1)步及其划分步是根据PLC输出量的状态变化来划分的,在每一步内各输出量的ONOFF状态均保持不变。12典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置当系统的输出量状态发生变化时,系统就会从原来的步进入新的步,也就是说,如果PLC输出状态没有变化,就不存在程序的变化。步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。l (1)初始步与系统的初始状态相对应的步称为初始步,初始状态一般是系统等待启动命令时相对静止的状态。初始步用双线框表示,每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。l (2)
8、活动步当系统处于某一步所在的阶段时,该步处于活动状态,称该步为活动步。步处于活动状态时,相应的动作被执行。13典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置如图5-4所示,根据控制要求分析简易汽车自动清洗装置的工作过程,可得出其一个工作周期可以分为喷淋打开、清洗机移动(M1),旋转刷刷洗汽车(M2)两个工作步,另外还有等待启动的初始步(M0)。图5-4 简易汽车自动清洗装置顺序功能图14典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置n 2)与步对应的动作(或命令)图5-5 多个动作的表示方法在某
9、一步中要完成某些“动作”,“动作”是指某步活动时,PLC向被控系统发出的命令或被控系统应执行的动作。(a)画法一 (b)画法二动作用矩形框中的文字或符号表示,该矩形框应与相应步的矩形框相连。如果某一步有几个动作,可以用图5-5中的两种画法来表示,但这两种画法并不隐含这些动作之间的任何顺序。15典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置n 3)有向连线、转换和转换条件步与步之间用有向连线连接,并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时,其进展方向是从上而下、从左到右。若不是上述方向,应在有向连线上
10、用箭头注明。在顺序功能图中,步的活动状态的进展是由转换来实现的。转换的实现必须同时满足两个条件: 该转换所有的前级步都是活动步; 相应的转换条件得到满足。16典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置转换条件是与转换相关的逻辑命题。转换条件可以用文字语言、布尔代数式或图形符号标在表示转换的短划线旁边,如图5-6所示。转换用与有向连线垂直的短划线来表示,步与步之间不允许直接相连,必须由转换隔开,而转换与转换之间也同样不能直接相连,必须由步隔开。图5-6 转换与转换条件17典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平
11、台课题五简易汽车清洗装置根据步与步之间转换的不同情况,顺序功能图有三种基本结构形式:单序列结构、选择序列结构和并行序列结构。此项目所应用的顺序功能图为单序列结构形式。 3单序列结构形式的顺序功能图图5-7 单序列结构顺序功能图的单序列结构形式没有分支,它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换,每一个转换后面只有一步,如图5-7所示。18典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置4用“启保停”电路实现的单序列的编程方法根据系统的顺序功能图设计出梯形图的方法称为顺序控制功能图编程方法。目前常用的顺序控制功能图编程方法有三
12、种:使用“启保停”电路的编程方法、使用STL指令的编程方法和以转换为中心的编程方法。使用“启保停”电路的编程方法使用STL指令的编程方法以转换为中心的编程方法用户可以自行选择编程方法将顺序控制功能图改画为梯形图。本项目主要介绍利用“启保停”电路改画为梯形图的编程方法。19典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置“启保停”电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令,任何一种PLC的指令系统都有这一类指令,因此它是一种通用的编程方法,可以用于任意型号的PLC。利用“启保停”电路根据顺序功能图画出梯形图,要从步的处理和输出电路两方面来考虑。20典型工作
13、任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置1)步的处理用辅助继电器M来代表步,当某一步为活动步时,对应的辅助继电器为ON。当某一转换实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步为不活动步。由于很多转换条件都是短信号,即它存在的时间比它激活后续步为活动步的时间短,因此,应使用有记忆(或保持)功能的电路(如“启保停”电路和“置位复位”组成的电路)来控制代表步的辅助继电器。21典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置图5-8所示的步 、 、 是顺序功能图中顺序连接的3步, 是步 之前的转换条件。设计“启
14、保停”电路的关键是找出它的启动条件和停止条件。1MiMi1MiXiMi转换实现的条件是它的前级步为活动步且满足相应的转换条件,所以 变为活动步的条件是它的前 为活动步且转换条件 。在“启保停”电路中,应将 前级步和转换条件 对应的常开触点串联,作为控制 的启动电路。(a)顺序功能图)顺序功能图 (b)梯形图)梯形图图5-8 使用“启保停”电路的编程方法Mi1MiX1i1MiXiMi22典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置当 和 均为ON时,步 变为活动步,这时步 应变为不活动步,因此可以将 =1作为使辅助继电器 变为OFF的条件,即将
15、后续步 的常闭触点与 线圈串联,作为“启保停”电路的停止电路。Mi1Xi1MiMi1MiMi1MiMi图5-8所示的梯形图也可以用逻辑代数式来表示,在列出每个程序步的逻辑代数式后,再利用“启保停”电路,通过PLC的基本指令,画出每个程序步的梯形图,这种设计方法叫做步进逻辑公式设计法。下面介绍该设计法的应用。23典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置(1)步进逻辑公式对于比较复杂的生产工艺要求,每个程序步之间都存在着如下关系:每个程序步都随前一步压动行程开关或按下按钮(转换条件)而产生,每一步都随后一步的出现而消失。假设, 表示第 程序步
16、(本步), 表示第 程序步(前一步), 表示第 程序步(后一步), 表示辅助继电器的线圈或触点。用逻辑代数式书写时, 在等号的左端出现表示线圈符号, 在等号的右端出现表示触点符号。i1i 1i i1i 1i MMiMi第 程序步用逻辑代书写的过程为:i 每一步 都是由前一步压动行程开关或按下按钮(转换条件) 产生,则XiMi1MXMiii(5-1)24典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置 产生后应该有一段时间区域保持不变,故应该有自保(自锁)条件,则 每一步都是随后一步的出现而消失,则1MXMMiiii11MXMMMiiiii()(5
17、-2)(5-3)上式就是以后我们经常使用的步进逻辑公式。(2)步进逻辑公式的使用方法公式 ,表示方法简单,不但容易记忆而且使用方便。其使用方法是:首先把运行轨迹分成若干步并定义转步信号(位置检测信号);然后套用步进公式写出控制电路的逻辑代数方程组;最后通过“启保停”电路绘出其梯形图。11M(XMM ) Miiiii25典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展理论知识平台理论知识平台课题五简易汽车清洗装置2)输出电路由于步是根据输出量的状态变化划分的,它们之间的关系极为简单,可以分为两种情况来处理:(1)当某一输出量仅在某一步中为ON时,既可以将它们的线圈分别与对应的辅助继电器的常开触
18、点串联,也可以将它们的线圈分别与对应的辅助继电器并联。(2)当某一输出继电器在几步中都为ON时,应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后,驱动该输出继电器线圈。1典型工作任务2理论知识平台3项目实施4总结与练习5项目拓展 目 录Contents典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展项目实施27课题五简易汽车清洗装置一、程序设计与仿真1通过分析控制要求,分配输入点和输出点,写出I/O通道地址分配表根据简易汽车清洗装置的控制要求,可确定PLC需要3个输入点,3个输出点,其I/O通道地址分配表见表5-1。输 入输 出元件代号作用输入继电器元件代号作用输出继电器SB1启动按钮X0YV喷
19、淋阀门Y0SQ位置检测开关X1KM1清洗机移动Y1SB2停止按钮X2KM2清洗刷刷洗Y2表5-1 I/O通道地址分配表典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展项目实施28课题五简易汽车清洗装置图5-9 简易汽车清洗装置的I/O接线图2画出PLC接线图(I/O接线图)PLC接线图如图5-9所示。典型工作任务理论知识平台项目实施总结与练习项目拓展项目实施29课题五简易汽车清洗装置3程序设计根据I/O通道地址分配表及对项目控制要求的分析,利用逻辑代数式,并通过“启保停”电路,绘出其梯形图。1)第一程序步汽车自动清洗装置在清洗汽车前首先处于等待启动的第一程序步(M0),这一程序可以从以下情况
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