资源简介

(共28张PPT)
项目三
应用PLC实现各种简易的灯光控制
任务四
PART FOUR
四路抢答器的PLC控制
（1）能正确使用PLC设备，能熟练应用GX软件编程。
（2）会识读PLC控制系统电气图。
（3）会根据四路抢答器的PLC控制要求进行程序设计。
（4）能安装、调试运行四路抢答器的PLC控制线路。
任务目标
（1）课前自行学习PLC控制系统电气图的基本知识和绘制方法。
（2）四路抢答器的PLC控制分析。
（3）按要求绘制I/O分配表。
（4）绘制PLC接线图并进行硬件连接。
（5）按要求编制PLC程序。
（6）经指导教师初检后，通电检验并调试。
任务清单分析
抢答器广泛应用在学习生活及电视节目中。目前，市面上抢答器的控制核心部件主要有数字电路、接触器、单片机和PLC四种。PLC具有结构简单、编程容易、改变控制要求简单（只需要相应地改变程序）等优点。本任务用PLC实现四路抢答器的控制，如图3-37所示。
任务提出
图3-37四路抢答器示意图
一、系统控制的PLC程序设计规则
在PLC编程时每个人都有自己的思路，即便是同样的控制逻辑，让不同的程序设计人员编写也会得到不同的结果。甚至同一个程序设计人员在不同的时间，思路都是不一样的。所以在编写程序时，不同的两套程序却可以实现相同的功能。既然可以用不同的程序实现相同的功能，那么程序就有好坏之分。怎样评价一套程序的优劣呢？以下是几个编程原则。
（1）安全性。使用PLC控制多少都会有自动运行的部分，对这部分要做到万无一失，宁可不做，也不要让被控对象处于失控状态。手动部分程序也要联锁限位，或者加入时间限制。很多机械设备在机构上有自己的安全机制，你最好忘掉这一点，在程序上做到人员、机器的绝对安全。
（2）功能完整。在保证安全的前提下，尽可能地实现客户的功能要求。这时正是体现你专业性的时候，不要等到设备交付时，让销售人员无法交差。对于因硬件或其他原因不能实现的部分，应尽早与客户沟通。
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（3）逻辑缜密。编制的程序不仅需要在各部分正常时能顺利完成每个动作，而且当丢失某些信号时，要依然能处于安全状态，并有安全提示。
实现功能容易，处理异常很难。人的思维是有误区的，特别是当你为了实现某些功能而绞尽脑汁时，做到心思缜密、思维无漏洞确实很困难。在编程时最好把功能拆解，由不同的编程人员协同完成。人员不足时也需要找个了解工艺的专家，让他负责验证程序。反复实验，一步步修改，直到能应对各种工况。
（4）程序简单化。在功能上要逻辑缜密，做到思维无漏洞。但是在编程时却要用最简单的语句完成尽可能多的功能。做到程序易于修改、方便调试、升级简单。程序设计的一般流程是：明确工艺要求，编程设计，调试，发现问题，增加（修改）功能，继续编程，再调试，继续新一轮修改，如此往复。所以程序从开始设计，就要易于修改，不要搞成“牵一发而动全身”，无形中增加难度。
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（5）方便阅读。我们编写的程序除了要完成指定的功能，也要便于阅读和上手。很多项目不是一个人能完成的，你的程序好理解，团队中的人就能比较好配合。在环境本身就恶劣的现场，拿到烦琐不易理解的程序，你还有心情调试吗？另外在程序中要将变量名、注释标识清楚，并且与图纸对应起来，做到程序中的信息便于检索和查找。
二、系统控制的PLC程序设计步骤
科学的编程步骤其实很简单，但往往大多数程序设计人员因为认为简单而忽略很多细节。细节的忽略，必然导致以后出现问题。想避免日后的问题，只有好好地遵守规则，没有规矩不成方圆，PLC编程一样有其自身的规矩。
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（1）阅读产品说明书。第一步看起来再简单不过了，但很多程序设计人员都做不到，认为这一步是浪费时间。首先要阅读安全守则，知道哪些执行机构可能会对人身造成伤害，哪些机构间最容易发生撞击，当发生危险时如何解决，这些最致命的问题都在安全守则中。 此外，关于设备每个元件的特性、使用方法和调试方法也在说明书中，不去阅读，即使程序正确，如果元件没有调试好，设备也一样不能工作。再有，所有的电路图、气动液压回路图、装配图也在说明书中，仔细阅读才能知道每种元件可以做何种改造。
（2）根据说明书检查I/O，俗称“打点”。检查I/O的方法很多，但是一定要根据说明书提供的地址依次进行检查，在绝对安全的情况下检查。在检查输入点时，一般输入信号是各种传感器，如电容、电感、光电、压阻、超声波、磁感式和行程开关等传感器。检查这些元件比较简单，根据元件说明将工件放在工位上，或是移动执行机构检查传感器是否有信号即可。当然，不同设备的检测方式可能不同，这要看具体情况而定。但是在检查输出信号时就要格外小心了。如果是电驱动产品，必须在安全情况下，尤其是在保证设备不会发生撞击前提下，让执行机构的驱动器得电，检查执行机构能否运动。
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如果是液压或气动执行机构，同样在安全情况下手动使换向阀得电，从而控制执行机构。在检查输出信号时，不论执行机构的驱动方式是什么，一定要根据元件说明书，首先保证人身和设备安全，要注意并不是所有设备的执行机构都可以通电测试，因而个别的输出信号可能无法手动测试。无论是输入还是输出装置，当传感器有信号或执行机构的驱动装置得电后，必须同时检查PLC上的I/O模块指示灯是否也点亮。在很多设备中，输入输出信号是通过接线端子与PLC连接的，有时接线端子的指示灯有信号，但不能保证由于连接导线内部断路，而PLC上相应的地址没有信号接通。这一点要特别注意。在测量输入输出信号后，要同时将测量的地址记录下来，保证信号地址和说明书中一致。如有不同，再次测量设备地址，多次测量仍然不一致，应先联系设备厂家，因为不能保证厂家提供的地址没有错误。
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（3）打开编程软件，进行硬件配置，并将I/O地址写在符号表中。不同的PLC使用不同的编程软件。但是对于任何一种软件来说，编程前的第一步都是进行硬件组态，根据实际PLC的类型建立硬件配置及相应的通信配置。硬件组态完成后，将之前在纸上记录下来的I/O地址写在软件的符号表中。由于软件不同，对于符号表的定义可能不同，但一般的软件都有该功能，这一步是至关重要的。在编写符号表时，不仅要把设备输入输出的绝对地址写正确，最好再给每个地址命名并添加注释，这样后面的编程会非常方便。不需要在编程时每次都查询绝对地址，只要填写命名好的名称即可。当然，这也取决于软件是否具备此功能。
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（4）写出程序。在编程之前，一定要在草稿上写出程序的流程图。一个完整的程序应该包括主程序、停止程序、急停程序、复位程序等部分，如果软件允许，应该将各个程序按“块”的形式编写，即一个程序是一个块，最终将每个块按需求来调用即可。PLC最擅长的就是处理顺序控制，在顺序控制中主流程是核心，一定要确保制定好的流程是正确的，要在草稿上仔细检查。如果主流程存在问题，当程序被PLC执行后，很可能发生撞击，损坏设备或对人身造成危险。
（5）在软件中编写程序。确保主流程没有问题后，便可以在软件中编写程序了。要注意停止、急停和复位程序的正确性，尤其是停止和急停程序，这是关系到人身安全和设备安全的最重要的程序，万万不可小视。一定要保证无论在任何情况下只要执行停止或急停程序，设备绝对不会对人身造成伤害。
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（6）调试程序。在调试程序这一步中，可以分成以下两个方面。
①如果条件允许，或是你的逻辑能力超强，可以先用软件的仿真功能做测试，但是很多烦琐的程序很难用软件仿真看出程序是否正确。
②将程序下载到PLC中进行在线调试。如果设备不动或运行中出现异常情况，先不要去修改程序，很可能是传感器没有调试到位，确保传感器调试无误后，再去修改程序。
（7）调试完成后，再次编辑程序。在上一步的调试中，由于对程序有所修改，故必须再次整体检查编辑程序，然后将最终的程序下载到PLC中。
（8）保存程序。在这一步中要注意一个问题，就是应该将程序保存在什么地方。PC硬盘、闪存设备、移动硬盘等存储设备都可能感染病毒。所以，必须将程序烧制到光盘上。另外，烧制的程序是哪个程序？在之前我们已经将最终调试并修改完成的程序下载到PLC中，如果PLC在执行该程序时完全无误，就将该程序上传到PC中，然后将此程序烧制到光盘中。
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（9）填写报告。完成编程后，应该填写最后的调试报告，将遇到的问题和程序的一些难点问题一一记录下来。因为长时间以后，自己也会对程序的某些技巧有所遗忘，这样也方便其他人理解你所编写的程序。
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四路抢答器的PLC控制内容如下。
（1）控制要求。有四个组（组号1~4）参加智力抢答赛，每个组有一个抢答按钮，分别为SB1~SB4。主持人桌上有两个按钮，SB0为抢答开始按钮，SB5为复位按钮。另有一个七段数码管显示抢答的组号，一个指示灯HL为违例指示，一个蜂鸣器HA为超时指示。竞赛抢答规则如下。
①当主持人宣布“开始”，并同时按下开始抢答按钮SB0后，10 s内各组选手按动桌上的抢答按钮开始抢答，数码管显示最先按下抢答按钮的那一组的组号，这个组获得答题机会，并开始答题。
②如果选手在主持人宣布“开始”前按下抢答按钮，则判为违例，指示灯HL亮，数码管显示最先违例那组的组号。
③如果10 s时间到没有组抢答，则蜂鸣器HA响3 s，该题作废。
④主持人按下复位按钮SB5，数码管和指示灯熄灭，抢答器恢复原始状态，可以进行下一题的抢答。
任务实施
（2）绘制I/O分配表。在教师指导下，逐一根据以上四路抢答器的PLC控制要求正确分配PLC的输入输出端口，并填入表3-8中。
任务实施
（3）根据I/O分配表对PLC进行硬线外部连接，教师巡回指导学生正确使用GX编程软件上机编程。接线图如图3-38所示。
工艺要求如下。①元器件布置合理，安装坚固，便于走线。
②连接导线除按钮、PLC端口通过接线端子采用BVR软线并扎成线束外，其余接线桩头均采用BV塑铜线，且要求走线横平竖直，线路改变方向互成直角，接点紧固，无交叉、反圈、压皮、露铜过长等现象。
任务实施
图3-38四路抢答器的PLC控制接线图
（4）设计PLC梯形图，正确编制程序，教师巡回指导学生编程梯形图，如图3-39所示。
（5）巡回指导学生对PLC程序进行传送、监控、调试并运行程序。
任务实施
图3-39四路抢答器的PLC控制梯形图
四路抢答器的PLC控制任务测评标准见表3-9。
能力测评
1.设计一个三路知识竞赛抢答器控制程序，控制要求如下。
（1）将全班学生分成三组，分别为A组、B组和C组进行抢答，当某组竞赛者抢先按下抢答器按钮时，该竞赛者桌上的指示灯亮。
（2）指示灯亮后，教师按下复位按钮，指示灯熄灭。
2.设计一个智力竞赛抢答显示系统，将参加竞赛人分为儿童组、学生组、成人组，其中儿童两人，学生一人，成人两人，主持人一人。
控制要求：当主持人按下SB0按钮后，指示灯亮，表示抢答开始，参赛者方可按下按钮抢答，否则违规（此时抢答者桌面上的灯闪烁）。为了公平，要求儿童组只需要一人按下按钮，其对应的指示灯亮，而成人组需要两人同时按下两个按钮，对应的指示灯才亮；当一个问题回答完毕后，主持人按下SB1按钮，一切状态恢复；成年人一人违规抢答，灯闪烁；抢答开始后超过30 s无人抢答，则铃响报警，提示抢答时间已过，此题作废。
巩固与练习
1.简述PLC系统设计的基本原则及其步骤。
2.简述PLC系统设计的主要内容。
3.图3-40所示电路可对X11的断/通次数进行计数，如果X12处于断开状态，问当X11由断开到接通多少次时，使线圈Y0接通？如果X12处于接通状态，问线圈Y0能否接通？为什么？同时写出该梯形图所对应的指令。
思考与习题
图3-40题3图
4.根据以下的PLC基本指令，画出其对应的梯形图。
思考与习题
5.设计一个报警电路。输入点X0为ON时，报警灯Y0闪烁，闪烁频率为亮、灭各0.5 s，报警蜂鸣器Y1有音响输出。报警响应X1为ON时，报警灯由闪烁变为常亮且停止音响。按下报警解除按钮X2，报警灯熄灭。为测试报警灯和报警蜂鸣器的好坏，可用测试按钮X3随时测试。
6.设计图3-41所示的梯形图程序。
图3-41题6图
7.如图3-42所示，按下按钮X1后，Y0接通并保持，5 s后Y1接通，按下按钮X0后，Y1断开，3 s后Y0断开，试设计其梯形图程序。
8.如图3-43所示，按下按钮X0后Y0为ON并自保持，到定时5 s后，用C0对输入的脉冲进行计数，计满4个脉冲后，Y0变为OFF，同时CO复位，在PLC开始执行程序后，CO也被复位，试设计其梯形图程序。
9.M8000、M8002、M8011、M8012、M8013属于什么类型的软元件？分别简述它们的作用。
思考与习题
图3-42题7图
图3-43题8图
10.如图3-44所示，联系生产线控制：两条传送带为防止物料堆积，起动后2号传送带先运行5 s后1号传送带再运行，停机时1号传送带先停止，10 s后2号传送带停止。试设计地址分配、PLC接线图及其波形图。
11.设计声光报警电路：X0为闪光或长亮加声报警，X1为灯长亮报警，X2为声报警允许控制信号；Y0为灯光输出，Y1为声报警蜂鸣器。
12.根据图3-45所示梯形图画出M3和Y1的动作时序图。
思考与习题
图3-44题10图
图3-45题12图
13.根据以下PLC指令写出对应的梯形图，并根据图要求画出Y1和Y2的动作时序图。
思考与习题
14.根据图3-46所示PLC梯形图画出M100、M101和M206的波形图。
15.根据图3-47所示PLC梯形图画出Y1、Y2的波形图，同时写出该梯形图对应的指令。
思考与习题
图3-46题14图
图3-47题15图
16.在图3-48所示PLC梯形图中，第一行与第二行是否可以对调？请说明理由，并简单阐述对调后程序运行的结果。
思考与习题
图3-48题16图
谢 谢 聆 听
2020

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