三菱PLC的状态编程法在顺序控制系统中的应用概要

1、HMI及PLC控制系统三菱PLC的状态编程法在顺序控制系统中的应用简立明，刘欢（湖南衡阳财经工业职业技术学院，湖南 衡阳 4 2 1 0 0 2 ）摘 要：介绍使用三菱FX1N40MRPLC实现机械动力头自动控制的程序设计，并以此归纳总结三菱FX系列PLC用于顺序控制系统时，采用 状态编程法的优点及要点。关键词：三菱FX系列PLC; 状态编程法；顺序控制Mitsubishi PLC State Programmi ng Method Applied in Seque nee Con trol SystemJIAN Liming，LIU Huan(HunanHengyangFina need E

2、eonomi es andndustryVoeat ionalCollege，Hengyang4 2 1 0 0 2,China)Abstract: Thprogramdesi gnofusing MiubishiFX1N40MRPLC to implementt omatiecontrolofmeehaniealpoweheadntr odueed.Theadvantagesd mainpoinof st ateprogrammingMitsubishiFX seri esPLCusedequeneec ontr ols yst emares ummarized.Keywords: Mits

3、ubishi FX series PLC; sta te programming; sequence control0引言三菱FX系列PLC的状态编程法在顺序控制系统中有其独特的优势，值得学 习、推广应用。状态编程法是PLC程序编制的重要方法。状态编程思想是将复杂 的顺序控制过程分解成若干小的 工作状态”先分别编程，再依据总的控制要求组合 成整体程序。使用状态编程法设计程序，需要先根据工程项目的具体控制要求（或 工序图、动作循环图）画出顺序功能图（简称SFC），再根据顺序功能图编成梯 形图程序。对于三菱FX系列PLC，根据顺序功能图编成梯形图可以使用步进梯 形指令STL、RET。下面以FX1N

4、40MRPLC实现机械动力头自动控制的程序设计为例。表1机械动力头的动作执行元件及相应的信号动作的执行主电动机快速电动机电磁制动器电磁离合器信号M1M2YEYC1YC2原位压SQ1 快进按SE 正转+ 第一次工进压SQ2+第次工进压SQ3+快退压SQ4 反转+ 原位压SQ1 Z电磁离合器Z2Z2Z2ZAzcZ1z主电动机电磁制动器YE快速电动机ZcZx丝杠螺母ZDZz带螺母套筒Z3ZAZB1 系统概述机械动力头的传动系统示意图如图1所示。机械动力头的动作执行元件及相应 的信号如表1所示（表中 牛”代表电动机运转，其它电器代表得电；“一代表电动机停止，其它电器代表失电）。进行分配，并绘制电气原理

5、图，如图2所示。图1机械式动力头的传动示意图2 PLC的硬件设计根据机械动力头的传统系统示意图，分析控制要求，考虑PLCI/O裕量，可选三菱FX1N40MRPLC。对I/O点3 PLC的程序设计3.1 顺序功能图的设计根据机械动力头的动作执行元件及相应的信号表、电气原理图及三菱FX系列PLC的多种工作方式的编程方法，可以设计 自动循环的顺序功能图，如图3所示。顺序功能图的设计要点：(1)掌握好步的划分原则。同一步以内不能有输出 量的状态变化，相邻步的总输出量的状态必须不同，对作者简介：简立明(1 9 6 8 )，电气高级工程师，从事电气技术工作。收稿日期：2010 11 0144www.aut

6、o- 自动化应用图2 机械式动力头的PLC控制系统电气原理图比图3中步S21、S22 可知。(2)初始状态的设置。对于三菱FX系列PLC，采用图3自动循环的顺序控制功能图功能强大的初始化状态指令1ST，则自动规定三种工作方式的初始状态：S0为手动方式的初始状态；S1为回原点方式的初始状态；S2为连续运行方式 （又叫自动方式）的初始状态。（3）最后一步的设计。根据本人工程实践经验，自动循环到最后一个动作，虽然工艺没有要求延时，但实际上适当延时很有必要。例如图3中，由S23步转换到S24，将执行快速电动机停止，制动电磁铁失电。快速电动机停止，制动 电磁铁失电复位，都有一定的惯性作MBOODX2 X

7、3£13卜X?II-X'.IHMI及PLC控制系统用，在S24步适当延时可以确保最后动作的结束到位，以便为下一个动作循环做好准备。3.2 梯形图设计根据顺序功能图采用步进梯形指令编程，设计梯形图，如图4所示（下转第4 7页）X10M0M 8 0 0 0手动方式M1M2M3X114M 8 0 0 00 自式M5X6M6X7 自动M7X0X1X2X3动止8 0 4原点SET M8043M 8 0 0 01ST M0 S20S24S0X4Y0)5MW M-5Y1Y3S2M 8 0 4 1M 8 0 4 4SET S20520Y0X1Y3SET S21521SET Y2S22SET

8、S22X3Y5S23SET S23RST Y2SET S24S24TOYO K2OS2RETEND图4机械式动力头PLC控制系统梯形图自动化应用2 0 112期4 5PRSTHMI及PLC控制系统中的转矩电流并不是输入电机的总电流，总电流是转矩电流和励磁电流经过一 定的转换并复杂计算得到的。同时反馈给一级的电流也不是总电流，而是总电流经 过逆向转换计算得到的转矩电流。假如将ACR与ASR同时投入使用，也能达到工艺功能，但其是一个复杂的计算与控制过程，稳定性不高，误差过高。而单独使用AC R完全能满足工艺与控制要求，这就是选择控制方式为纯电流环的原因。2 在酸洗生产中的应用以首钢京唐1 7 0

9、0 mm冷轧板带生产线酸洗段为例，介绍酸洗生产线的张力 控制方式。在酸洗生产线中，对张力的要求精度并不是很高，而且张力的调节范围也比较宽裕，在失张和钢带变形的范围之内理论上都 是可以接受的，但考虑到张力波动和生产稳定性，应根据经验在其间取一定的张力 区域作为张力的控制范围。在酸洗区域的设备中，其控制原理是基本相同的，但是 也有各自特殊的地方。在酸洗生产线中按张力控制方法，可分为3类设备。2.2 张力辊张力辊是生产线上使用最多的张力控制设备，是各个工艺段张力控制的纽带。张力辊一般都以张力辊组的形式出现。这就涉及到张力的分配方式，张力应该根据 力矩按比例分配。而力矩=切向力 X半径，切向力与电机的

10、功率成正比，而张力辊 组的各个张力辊的直径都基本相同，些微差距可以忽略不计。所以张力辊组各个张 力辊上的张力是根据电机功率按比例分配的。张力辊的转动惯量是固定不变的，所 以其惯性补偿电流只与其加速度有关，并与加速度成正比。2.1开卷机开卷机是整个生产线首个线上设备，其张力控制方式也有其特殊性。(1) 变电流的控制方式。开卷机有特殊的位置和特殊的工艺功能。当开卷机正常运行时，其芯轴上的带 钢逐渐减少，所以其转动惯量是不断的变化的。同时由于钢卷半径的不断缩小，而 生产线的速度是恒定的，所以芯轴角速度一直处于加速状态。根据上面对电流组成 部分的描述，其惯性补偿电流是不断变化的，最终导致总电流的不断变

11、化。(2) 控制方式为纯电流环。一级与传动有速度和电流两个接口，绝大多数设备都是由速度和电流联合控制 的，但是开卷机例外。实际上开卷机ACR和ASR两种控制方式都具有，但是它 们在点动状态下才联合作用。当正常运行时，一级发给传动的只有电流信号。开卷机是一个变力矩、变速度的特殊运行单位。(上接第45页)设计梯形图的要点及程序解释：(1)初始化程序的设计。三菱FX系列PL C采用初始化状态指令1ST时，对与工作方式有关的8个输入量有严格的顺序要 求，如果这8个输入量没有按1ST规定的顺序分配，或者多种工作方式不齐全， 则必须采用辅助继电器M过渡，对照图2中PLC的输入点与图4中的MO M7 可知。

12、(2)原点条件的确定。将设备各机构原始位置的有效行程开关及应有的保护 条件作为特殊辅助继电器M8O44的驱动条件，见图4中M8O44的驱动。(3) 回原点完成的设计。对于没有回原点方式的系统，根据调试经验，利用原点 条件将特殊辅助继电器M8O43置位即可，见图4中M8O43的处理。(4) 初始化状态指令1ST的设计。MO _M7代表与工2.3活套活套的特殊的工艺功能决定了其控制有一定的不稳定性。活套是生产线上一种比较特殊的设备，活套小车是卷扬机通过钢丝绳带动的， 因为钢丝绳较长，所以其稳定性较弱。活套的张力控制，张力是通过对小车位置的 调整进行微调，在设备运行时，工艺要求活套要不断地对小车进行位置调整，所以 工艺的位置调整容易影响张力调整。钢丝绳较长导致的不稳定性，以及工艺对张力 调整的影响，是活套容易出现失张或断带的原因。3 结语介绍了一级与传动是如何对张力进行控制的，又对专门的设备进行了张力控制的特殊性的介绍，其中的计算方法与控制方法还 不是非常完善，一些设备的控制方法还存在着缺点。作方式有关的连续8个输入信息，S20、S24分别代表自动循环的第一步 与最后一步。（5）最后一步必须使用步进返回指令RET，见图4的S24步的处