液压动力滑台运动过程的实现

1.任务描述

液压动力滑台是组合机床用来实现进给运动的通用部件，动力滑台通过液压传动可以方便地进行换向和调速的工作，其电气控制系统过去多采用继电器控制，但接线复杂，可靠性低，目前多采用PLC控制。

2.任务目标

该任务采用PLC完成液压动力滑台在三位置间运动的控制。在实际工作时运动过程是：快进→工进→快退，这三个运动过程由快进、工进和快退三个电磁阀控制。

图4-19所示为滑台运动示意图，在原点（SQ1）处，按下启动按钮，滑台按照预定的顺序依次运行。

3.任务实施

（1）I/O点的分配

PLC的I/O地址分配见表4-7。

图4-19 滑台运动示意图

表4-7 PLC的I/O地址分配表

（2）顺序功能图的绘制

如果一个控制系统可以分解为几个独立的动作或工序，且这些动作或工序按照预先设定的顺序自动执行，则称为顺序控制系统，其特点就在于一步一步按照顺序进行。这种控制系统在进行PLC程序设计时，可采用顺序控制设计法，根据系统工艺流程，绘制出顺序功能图，再根据顺序功能图画出梯形图。

顺序功能图也是一种通用的技术语言，很容易被初学者接受；顺序功能图主要由步、动作以及转换条件组成，也称为顺序功能图的三要素。

1）功能图的组成

①步（状态）

顺序功能图设计法的基本思想就在于将系统的一个工作周期划分为有限个顺序相连的阶段，每个阶段均称为“步”或“状态”。每一步可用不同编号的顺序控制继电器S（或辅助继电器M）进行标注和区分。

步可以根据输出量的状态变化来划分，如图4-20所示，如可将动力滑台按照动作顺序划分为三步。步在控制系统中具有相对不变的性质，其特点在于每一步都对应于一个稳定的输出状态。

图4-20 状态步的划分

步的图形符号如图4-21a所示，用矩形框表示，框中的数字是该步的编号，可采用PLC内部的辅助继电器M、顺序控制继电器S来区分，其中初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图4-21b所示。

图4-21 步的图形符号

②动作

一个步表示控制过程中的一个稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步所对应的动作，如图4-22所示。当该步被激活时（称其为活动步），相应的动作开始执行。

图4-22中a表示一个步对应一个动作；图4-22b和图4-22c表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。(www.xing528.com)

图4-22 动作说明的表示方法

③转换条件

步与步之间用一个有向线段连接，表示从一个步转换到另一个步。如果表示方向的箭头是从上指向下（或从左到右），此箭头可以忽略。当系统由活动步切换到下一步时，必须满足一定的信号条件，该条件称为转换条件。转换条件将相邻的两个工作步（状态）分隔开，转换条件可以用文字、逻辑表达式或编程元件等表示。转换条件放置在短线的旁边，如图4-23所示。

图4-23 转换条件和有向线段的图形符号

2）功能图的绘制规则

绘制功能图时必须满足以下几点：

①步与步之间不能直接相连，必须用一个转换条件将它们隔开。

②转换条件与转换条件之间也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。

③顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待启动的初始状态，这一步可能没有输出，只是做好预备状态；一个功能图至少有一个初始步。

④自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应可以从最后一步返回初始步，再次重复执行或停止在初始状态。

⑤在顺序功能图中，可以用初始化脉冲SM0.1的动合触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，也可以外加一个转换条件来激活初始步；否则因顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。

根据以上原则以及被控对象工作内容、运行步骤和控制要求，将液压滑台工作过程划分为三步，这三步状态可以用辅助继电器M表示，如图4-24所示。当某一步为活动步时，对应的辅助继电器为1，某一转换条件实现时，该转换的后续步变为活动步（即工作步），同时该步转为不活动步。步与步之间的转换按照有向线段确定的路线进行。

绘制顺序功能图的目的是寻找某种规律或方法进行程序的编写，因此绘制功能图是顺序控制设计法最为关键的一个步骤。

图4-24 滑台运动顺序功能图

（3）程序的实现

根据顺序功能图，就可以按照某种编程方式编写梯形图程序，例如对图4-24进行梯形图编写，可以采用置位/复位指令编写程序，如图4-25所示，也可以采用通用逻辑指令（启保停）来编写梯形图，如图4-26所示。

图4-25 滑台运动梯形图（使用置位/复位指令编写程序）

图4-26 滑台运动梯形图（使用通用逻辑指令编写程序）

用置位/复位指令编写梯形图实际上是一种以转换条件为中心的编程方法。例如，根据功能图，M1.1状态要想成为活动步，必须满足两个条件，一是它的前级步（即M1.0）为活动步，二是转换条件（即I0.3）满足。所以在梯形图中，采用M1.0和I0.3的动合触点串联电路来表示上述条件。当这两个条件同时满足时，电路接通，此时完成两个操作，该转换的后续步M1.1通过置位指令置位，从而变为活动步，前级步M1.0通过复位指令复位变为不活动步。每一步的编程都与转换实现的基本规则有着严格的对应关系，程序编写时很简单，调试时也很方便、直观。

通用逻辑指令是指PLC最基本的与触点和线圈有关的指令，如LD、A、O、=等。任何一种可编程序控制器的指令系统都有这一类指令，所以这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的可编程序控制器。使用这种编程方法，关键是找出每一步的启动条件和停止条件，同时由于转换条件大都是短信号，需要使用具有保持功能的电路，因此这种编程方法又称为使用启保停电路的编程方法。

但对于编制复杂顺序功能图的梯形图，由于触点太多，采用这两种方法，调试和查找故障时也都显得较为麻烦和困难。