| 评论人：盛萌焱 |
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评论时间：2009/3/22 12:55:00 |
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高效实用的可编程序控制器编程技巧及方法的应用
程晓红（合肥联合大学） 苏建龙（中国科学院等离子体物理研究所）
摘 要：结合可编程序控制器（FX280MR）在化纤打 包机中的控制应用,提出几种使用定时器、辅助继电器解决问题的编程技巧和空操作处理方 法,从而简化系统的程序设计,提高系统的可靠性。
关键词：可编程序控制器 编程技巧
一、前言
针对具体的控制要求复杂的机床设备,利用可编程序控制器进行控制时,在编程过程中,会遇 到各种各样的难题,甚至使用一般的编程方法难以实现控制。我们在对新近投入运行的国有大型企业安徽省维尼纶厂化纤打包机的PLC可编程控制系统设计过程中,采用FX2PLC可编程控制器,巧妙地使用定时器、辅助继电器,使本身控制方式及要求都十分复杂的化纤打包机系统能够顺利完成电器联锁控制和监视控制。实际运行表明,该系统操作方便、运行稳定,并具备实时监控的特性,受到操作人员的欢迎。下面根据已做过的实际工作,仅就具有借鉴意义的编程体会及一些编程技巧加以阐述。
二、化纤打包机的生产工艺与要求
1、化纤打包机的基本动作
生产中要求化纤打包机完成以下的基本动作:进料、进料门开关、预压降升、抬箱、左右转箱、落箱、主压降升、捆包、顶包升降、放包布。这些动作里,除了耙棉器的耙棉给料动作是由电动机4M直接控制外,其余动作均由液压系统驱动及相应的电磁阀控制。主压泵电动机1M和电磁阀Y3b、Y3a完成主压活塞的升降及抬箱动作;预压泵电动机2M和电磁阀Y2b、Y2a完成预压活塞的升降动作;控制油泵电动机3M供给19.6×105Pa的压力来推动电磁阀的换向,完成左右转箱电磁阀Y4b、Y4a的动作,顶包升降电磁阀Y5b、Y5a的动作和挡料门关闭电磁阀Y1的动作。各动作到位均有限位开关、行程开关进行位置控制,并设有信号灯指示。
2、化纤打包机的工艺要求
生产中要求化纤打包机除完成上述的基本动作外,各动作必须适当配合。概括起来有如下工艺要求:
（1）箱体左右正确定位后,其他动作才允许进行。
（2）预压、主压升至上限位时才允许抬箱。
（3）主压升、抬箱同时在上限位才允许左右转箱动作。
（4）抬箱转箱中进料门必须良好关闭。
（5）转箱时,一定要保证其他动作电器及电磁阀不带电。
（6）当主压停在能顶出包的位置时,即可完成顶包升降工作。
三、PLC控制方式及编程技巧
1、PLC的控制方式
利用FX280MR型可编程控制器对化纤打包机进行控制时,要求具备以下两种控制方式：
（1）手动方式,即由操作面板分别手动控制打包机的各种动作。
（2）自动方式,即各动作自动连续地完成,其中打包机的顶包升降动作要求手动开关实现。并且要求程序实现单周期和连续两种运行方式。其动作流程如图1所示。
图1 化纤打包机动作流程图
2、定时器在手动控制方式实现中的应用
一般的手动控制方式相对来说编程比较容易。但本系统工艺要求中有箱体左右定位后其他动 作才能运行以及左右转箱时其他电器绝对不允许带电的要求,这无疑给编程带来困难。我们在程序设计中通过使用定时器配合行程开关的定位作用来解决此问题,以达到即使工人误操作而设备不会误动作,实现不损坏设备的目的。为防止预压在下限位时,由于误操作而发出预压下降的命令,致使预压导向杆损坏,在编程处理中,箱体定位正确、不转动时,不需要按动任何按钮,就直接让动作自动地首先进入预压升的工作状态,以保护预压导向杆的安全。由于篇幅所限,这里就不将完整的手动程序绘出,仅给出有关上述两个问题的程序处理方法如 图2所示。下表给出了相应的部分I/O点的分配。
表 部分I/O点的分配
X0 单周期
X10 左转限位
Y1 预压升Y2b
X1 连续
X11 右转限位
Y2 预压降Y2a
X2 自动起动
X12 主压下限
Y3 主压升抬箱Y3b
X3 自动停止
X27 预压按钮
Y4 主压降Y3a
X4 预压上限
X31 抬箱按钮
Y5 左转Y4b
X5 预压行程
X32 左转按钮
Y6 右转Y4a
X6 主压上限
X33 右转按钮
Y7 顶包升Y5b
X7 抬箱上限
Y0 进料门关Y1
Y10 顶包降Y5a
注：预压建立是通过行程活塞杆反复触动预压行程开关X5进行预压升降动作而实现的。当预压建立达上限时,X4分断。
图2 手动控制梯形图
3、辅助继电器、空操作在自动控制实现中的编程技巧
在FX2PLC中功能指令FNC 60（IST）,能自动设定与手动、自动、单周、连续等运行方式相对应的初始状态,相应的特殊辅助继电器就自动被指定某种功能,如M8041:开始转移,M8044:原点位置条件。根据IST指令,自动动作的特殊辅助继电器M8041动作内容等效图3的电路。原点位置条件是由工艺要求确定的。梯形图如图4所示。M8041、M8044配合使用,可自动控制实现单周、连续两种运行方式。
图3 M8041等效电路图
图4 M8044梯形图
如果根据图1所示的动作流程直接编程,将存在以下弊端:在实现单周、连续两种运行方式的工作中,不能充分利用FX2PLC内在的自动分辨力及自动控制的优越性,而需另加计数器编程设计[1]。用此方法虽能实现两种运行方式的控制及选择,但固定了连续操作的次数,灵活性较差。若用辅助继电器编程设计,必须另加一设定连续运行结束的开关触点配置,这势必增加了操作的复杂性,且易误操作。因此,在编程时不直接采用图1的流程直接编程。若仔细分析一下图1的流程,不难发现,动作流程虽复杂,但区别只是在第一次操作和以后的操作流程不同而已。因此,借助于PLC中辅助继电器帮助识别,采用并行、选择、跳转三种工作形式相结合的设计方法[2],即可避免上述弊端。其程序实现如图5所示,程序特 点如下:
图5 自动控制方式程序框图
（1）利用辅助继电器M100,适当编程,实现分支选择和运行。当第一次操作时,由于M100为1,程 序执行左边的分支,并在状态S30下将M100置1。以后的操作,由于M100为1,M100为0, 而使程序执行右边的分支。单周运行方式下,一个工作周期完成后,M100在状态S34下自动复位,以保证下一个周期的工作顺利进行。而连续工作方式时,在状态S34下,借助于辅助继电器M101实时响应的特点,完成M100在停止信号发出后,自动复位,为下一次工作做好准备。
（2）由于跳转目的点指向S2,可以充分发挥M8041、M8044的转移作用,自动实现单周、连续方 式的工作完成。
（3）为保证各动作间可靠切换,在适当的位置加延时操作是必要的。例如,为保证箱体转动且 正确定位到下一个动作开始,程序中用了一个定时器。
（4）为增强程序运行的可靠性,如果程序连续直接从汇合点转移到下一个分支而没有中间状态 时,需加入一中间状态继电器,如图5中的S33。这种处理方法称为空操作,这类状态继电器不 驱动任何负载。
（5）在并行汇合时不应有转移条件,因此,程序中插入状态S30、S32空操作加以处理。
（6）通过状态设置,实现程序中各动作间的“局部顺序化”和“功能互斥性”,可靠地完成联 锁、互锁及顺序动作的功能。
（7）在实现指令转移分发条件下,进而实现单周/连续工作时,自动程序共享。借助于图5设计 相应的梯形图较为直观,这里就不详细说了。
四、结论
（1）利用定时器的一般延时功能,可保证程序动作间的可靠切换。
（2）辅助继电器的适时运用,可进行操作记忆,以控制选择分支的工作。
（3）空操作的应用,使程序清晰化,且提高了多支路的分支、汇合执行的连续性及可靠性。
（4）在进行程序编程设计中,应尽量发挥PLC内在指令的特殊功能,以简化设计,方便操作。
总之,对于动作流程复杂的机床设备,采取文中所述的处理方法是可行的,提高了系统运行的 可靠性。对于复杂系统的PLC程序控制有许多既巧妙又简易的实现方法,文中所述的方法,对 同类的动作流程复杂控制要求多样的共性问题,具有一定的意义。
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