任务1气缸控制及触摸屏报警.docx

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任务1气缸控制及触摸屏报警

任务：

气缸控制及触摸屏报警

1.任务要求

按照图12进行接线，接线完成后按照以下要求进行控制。

触摸屏上需要有控制气缸伸出缩回的切换按钮、报警复位按钮，可以显示报警内容的滚动条，可以显示气缸动作时长，可以设定气缸动作到位时长。

在触摸屏上点击【气缸伸出】按钮，气缸低速（调节流阀实现）伸出，除了在报警的时候不能操作气缸动作按钮，其他时刻均可以任意手动切换气缸动作，按钮能够跟气缸实际状态对应上。

气缸每次伸出的同时开始进行动作计时，在气缸动作到位时长计时完成之前，如果对射开关感应到任何信号的话，触发报警，报警同时，气缸自动缩回，在复位报警之前，要求触摸屏上的气缸伸出缩回按钮无法点击。

如果在动作到位时长计时完成之后，对射开关有无信号均不报警。

图11任务示意图

图12任务电路图

2.任务分析

2.1任务实施思路

按照先易后难的思路进行展开，系统最根本的要求是能够实现触摸屏控制气缸的伸出、缩回，因此可以考虑先完成这个最根本的要求，然后一步步进阶，完成传感器信号采集、气缸动作计时等要求。

2.2物料选择

根据任务需求的内容，可以确定本任务需要用到实训设备板上的PLC、触摸屏、电磁阀、气缸、中间继电器、对射开关这些主要元器件，对应的型号如下表所示。

表21所选择的主要元器件型号列表

产品名称

品牌

型号

备注

触摸屏

威纶通

TK6070IP

三菱PLC基本单元

三菱

FX3U-32MT/ES-A

小型断路器

施耐德

OSMC32N2C10

光电传感器

欧姆龙

E3JK-TR12-C

中间继电器

施耐德

RXM2LB2BD

开关电源

施耐德

ABL2REM24045H

电磁阀

亿日

4V210-08

2.3相关知识储备

2.3.1触摸屏相关知识

触摸屏需要用到的元件有：

位状态切换开关元件、数值输入与数值显示元件、报警条元件，关于以上元件的使用可以仔细查看触摸屏编辑软件的手册进行学习。

2.3.2接线方式分析

在实现本任务中，需要完成电路图设计和元器件之间的连接，需要仔细查询对射光电开关的接线方式、PLC的接线方式才能进行准确的实现。

本套设备中使用的对射开关型号为：

欧姆龙E3JK-TR12-C，学生可以根据该型号上网（可以通过传感器厂家的官方网站、淘宝、XX等途径）查询对应的资料，掌握使用方法。

图21欧姆龙E3JK-TR12-C实物照片

通过观察传感器实物，其中E3JK-TR12-L为发射器，一共有2条线引出，作为发射器的电源接线，分别为Brown（棕）和Blue（蓝），根据标识，可以看出这个发射器允许使用AC/DC24~240V，本例使用DC24V进行连接，棕色线Brown接高电平DC24V，蓝色线Blue接低电平DC0V。

E3JK-TR12-L为接收器，一共有5条线引出，分别为Brown（棕）、Blue（蓝）、White（白）、Black（黑）、Gray（灰），其中棕色线和蓝色线为接收器的电源线，根据标识，可以看出这个接收器跟发射器一样允许使用AC/DC24~240V，本例使用DC24V进行连接，棕色线接高电平DC24V，蓝色线接低电平DC0V。

观察其原理图符号，可以发现这是一组常开常闭转换触点，白色线为公共端，灰色线为常闭触点，黑色线为常开触点。

该对射开关既不是PNP也不是NPN，是继电器方式输出，因此可以满足源型接线方式也可以满足漏型接线方式。

本套设备PLC型号为FX3U-32MT/ES，输入允许为DC24V的漏型/源型信号，晶体管漏型输出。

本任务统一采用漏型接线方式，因此我们需要将PLC的S.S接DC24V，对射开关的接收器的转换触点的公共端接DC0V，然后将常开触点黑色线接入PLC输入中。

由于PLC是晶体管漏型输出类型，只能输出低电平，因此PLC的输出的公共端COM只能接DC0V，负载的一段连接PLC的输出点，另一端接DC24V，从而形成回路。

2.4任务流程分析

在开始编写程序之前，最好是先对任务要求进行分析，绘制出流程图，从而使得思路更加清晰。

流程图可以参考图22。

图22流程分析

3.任务实现

3.1PLC程序编辑

本套设备所使用的PLC型号为三菱FX3U-32MT/ES，其对应的编辑工具为GXWorks2。

结合前文绘制的流程图，开始对IO口和需要用到的相关软元件进行预分配，例如辅助继电器M、数据寄存器D、定时器T。

本任务中需要用到的辅助继电器有：

控制气缸的按钮、复位报警的按钮、报警置位的标志位，定时器有：

统计气缸动作时长，数据寄存器有：

用户设定的动作到位时长的设定值。

由于任务要求中没有明确要求事件控制精度以及是否断电重启后的情况，所以可以自由选择，这里我们选用100ms的定时器T0，具有断电保持特性的D200，具体分配情况如表31所示。

表31相关元件分配表

元件编号

作用

元件编号

作用

X0

对射开关

M0

触-控制气缸动作

Y0

气缸对应的电磁阀

M1

触-报警复位按钮

T0

气缸动作时长

M100

触-报警事件标志位

D200

触-气缸动作到位设定值

1）要对PLC进行编程，首先要新建一个项目，然后设置对应的PLC参数。

具体操作如下表所示：

步骤说明

配图

【新建工程】

打开GXWorks2软件，在菜单栏【工程】中，选择新建工程。

【新建工程】

工程类型选择：

简单工程；

PLC系列选择：

FXCPU；

PLC类型选择：

FX3U/FX3UC；

程序语言选择：

梯形图。

【设置连接目标】

在软件窗口的左侧的导航中打开连接目标列表，双击列表中的Connection1。

如果电脑是使用USB-SC-09的编程电缆连接PLC的话，则在弹出的连接目标设置页面中的计算机侧I/F中，双击SerialUSB图标。

在弹出的详细设置页面中，选择RS-232C，和对应的COM端口。

2）编写PLC程序的时候，需要结合触摸屏上的元件设置进行考虑，例如设置气缸动作到位时长，如果触摸屏上的数值的单位是秒，那么这种单位的换算，是用触摸屏来完成，还是用PLC内部程序来完成，例如控制气缸的按钮，是设置为切换开关还是复归型按钮等。

实现的方案是多种多样的，各位同学可以根据自己掌握的知识自由发挥，这里提供的方法可以作为参考。

考虑到用户日常的使用习惯，触摸屏上的气缸到位时长设定值的单位设定为秒，为了使得PLC程序更加简洁，且触摸屏支持比例转换的功能，本案例将在触摸屏上直接设置比例转换进行输入和显示气缸动作时长的当前值。

控制气缸动作的按钮，设定为切换开关类型，报警复位按钮设定为复归型按钮。

程序编写过程如下：

步骤说明

配图

【保存工程】

在菜单栏【工程】中，选择“保存工程”。

【保存工程】

在弹出的保存窗口中，选择保存的路径，并输入文件名，然后点击保存。

【注释显示】

在菜单栏“视图”中，选择“注释显示”。

注：

注释为软元件的注解，便于理解程序。

【修改注释显示格式】

在菜单栏“视图”中，选择“软元件注释显示格式”，在弹出的窗口中，将梯形图的注释的显示格式的行数由4改为2。

注：

该操作是为了减少显示注释内容，便于查看程序。

【编写程序】

在工具栏中，选择常开触点F5，也可以直接按键盘的快捷键F5进行输入，也可以键盘直接敲LD。

点击红框选中的按钮，切换为继续输入标签注释模式，如图所示。

说明

由于气缸伸出按钮为切换开关类型，所以假如按钮原来为OFF，那么在触摸屏上点击之后，会保持为ON的状态，因此可以直接用于控制电磁阀Y0。

配图

说明

当气缸的电磁阀开始得电时变开始计时，因此Y0的常开触点直接接通定时器T0，定时器的定时时长为用户在触摸屏上的设定值D0。

配图

说明

气缸动作到位时长计时完成之前即T0的触点未导通之前，如果对射开关有信号将触发报警，并需要手动复位，因此使用置位复位指令。

配图

说明

根据任务要求，报警的时候气缸需要马上缩回，因此当报警时，直接复位气缸伸出按钮。

配图

根据以上步骤编写的PLC完整程序如下所示。

图31PLC完整程序

3.2触摸屏编辑

本套设备所使用的触摸屏型号为TK6070ip，其对应的画面编辑工具为EasyBuider8000。

根据任务要求，设计一个触摸屏控制界面。

参考界面如下：

图32触摸屏参考界面

具体的实现步骤如下：

1）首先要新建一个触摸屏文件，然后设置对应的PLC参数。

具体操作如下表所示：

步骤说明

配图

【新建文件】

打开EB8000软件，在菜单栏【文件】中，选择新建文件。

【选择触摸屏型号】

选择型号TK6070ip，根据使用情况，选择显示模式为水平还是垂直，本任务选择水平，并勾选使用范本。

【系统参数设置】

选择HMI型号点击确定之后，软件会弹出一个系统参数设置页面，我们点击该页面中的“新增”按钮。

注：

关闭之后如果需要打开的话，可以点击菜单栏中的“编辑”下面的“系统参数设置”按钮来打开该设置页面。

【系统参数设置】

点击“新增”按钮之后，软件弹出设备属性页面，选择PLC，所在位置选择本机，PLC类型选择MitsubishiElectricCorporation中的MitsubishiFX3U/FX3G。

【系统参数设置】

接口类型选择RS-4854W，COM口设置等参数维持默认即可，通讯端口COM2，波特率38400，数据位7位，Even校验，停止位1位。

【系统参数设置】

设置完成后，在设备列表中将显示对应的设备名称和相关参数，如右图所示。

【保存文件】

点击菜单栏中的“文件”，点击“保存文件”，在弹出的窗口中选择合适的保存路径和文件名称。

【页面添加气缸伸出开关元件】

在窗口的右侧的目录树中，单击“窗口”，双击打开页面“10：

WINDOW_010”，点击工具栏中的“位状态切换开关”图标

。

也可以通过点击菜单栏中的“元件”，选择“开关→位状态切换开关”。

【开关元件一般属性编辑】

在点击图标之后，软件会弹出一个元件的属性页面，如右图所示，这时候，PLC名称：

选择对应的PLC名称MitsubishiFX3U/FX3G，地址选择预分配的辅助继电器M0，开关类型选择切换开关。

【开关元件安全属性编辑】

点击“安全”；

勾选“使用”的方框；

取消勾选“关闭前隐藏”的方框，勾选“关闭时使用灰阶效果显示文字”的方框，修改为当地址M100的状态为OFF时生效。

注：

本操作为了实现报警时无法切换气缸状态。

【开关元件图片属性编辑】

点击“图片”，取消“使用向量图”的方框，勾选“使用图片”的方框，点击“图库”，在弹出的图片管理器中，选择图库名称，选择合适的按钮图片，本操作选择“图库button1_64中的37绿色按钮”。

注：

本操作主要是为了使按钮相对形象化，方便识别。

【开关元件标签属性编辑】

点击“标签”；

勾选“使用文字标签”的方框；

点击状态“0”，在状态内容中输入“气缸伸出”；

点击状态“1”，在状态内容中输入“气缸伸出”；

可以灵活调整文字的属性，例如字体、颜色、尺寸等参数。

修改完成后点击确定并在画面10中放置。

【页面添加报警复位按钮】

点击工具栏中的“位状态切换开关”图标

，或者直接选中刚才新建的气缸动作开关并鼠标右键单击，选择复制（快捷键Ctrl+C），然后粘贴（快捷键Ctrl+V），粘贴后在页面中调整到合理的位置。

双击开关元件，修改元件属性

地址：

M1

开关类型：

复归型

安全：

取消“使用”前面的方框。

图片：

为了明显区分功能，选择“图库button1_64中的38黄色按钮”

标签：

状态0和1都输入“报警复位”。

【页面添加气缸动作时长当前值显示框】

点击工具栏中的“数值”图标

修改元件一般属性：

取消“启用输入功能”的方框，地址：

TV0（TV0表示的是定时器T的当前值）

修改数字格式属性：

定时器T0的单位是100ms，如果直接显示在触摸屏上，不符合日常习惯，因此我们需要对显示内容进行比例转换。

我们显示的单位是秒，那么PLC上限就应该是触摸屏显示的比例最大值的10倍，为了显示精准，小数点以下位数改为1。

勾选“使用比例转换”，比例最大值改为PLC上限的十分之一即可。

【页面添加气缸动作到位时长设定值输入框】

点击工具栏中的“数值”图标

，或者直接复制刚才新建的动作时长显示框。

修改元件一般属性：

勾选“启用输入功能”的方框，地址：

D0

修改数字格式属性：

由于数据寄存器D0是用于给定时器T0设定的，单位也是100ms，跟T0一样需要对显示内容进行比例转换。

参数设置与气缸动作时长当前值T0显示框一致即可。

【页面添加文字元件】

单击工具栏上的“文字按钮

”，在页面中插入4个文字元件，分别为：

2个“秒”

1个“气缸动作计时当前值”

1个“气缸动作到位设定值”

并根据两个数值元件的位置进行合理摆放文字。

我们可以发现放置后的按钮看起来文字不明显等情况，我们可以在所有元件都放置完成后再对它们的属性进行再次编辑，调整到合适大小和字体颜色，也可以放置一个修改一个。

【软件视图调整】

为了便于在页面中编辑部分元件属性，我们在菜单“视图”中，勾选“文字工具栏”、“编辑工具栏”、“状态工具栏”。

并对工具栏位置进行合理调整。

【元件属性调整】

由于背景是黑色的，我们可以将4个文字元件修改为白色字体。

由于两个按钮状态0时，图片相对也是暗淡的，我们可以将文字也修改为白色字体，并适当调整大小。

按住Ctrl键不放后，鼠标单击需要修改的元件，我们这里选择了两个按钮，4个文字，然后放开Ctrl键，点击文字工具栏中的字体颜色按钮。

然后切换到状态1，根据需要更改状态1时的相关属性。

【设置报警事件登录】

要显示报警内容，首先需要将报警内容记录到触摸屏中。

点击菜单栏中的“元件”中的“报警”，然后选择“事件登录”

【设置报警事件登录】

在弹出的“事件登录”窗口中，

一般属性设置：

地址类型选择：

Bit

读取地址：

M100

触发条件：

ON

信息设置：

在文字框中输入报警内容：

“气缸到位前对射开关有信号异常报警”

其他参数按照系统默认参数来，不用变动。

设置完成后，在事件登录列表中将可以看到对应的事件。

【画面显示报警滚动条】

点击菜单栏中的“报警”，选择

“报警条”，然后设定相关属性，这里我们可以按照系统默认参数来就可以了。

【完成】

各个元件调整好合适的属性和位置之后，即可，效果如右图所示。

【编译】

点击菜单栏中的“工具”，然后点击“编译”，勾选弹出的窗口下方的“建立字体文件”然后点击“开始编译”，软件开始编译，最后提示编译成功即可。

【下载】

将USB下载线分别连接触摸屏和电脑,然后点击菜单栏“工具”，然后点击“下载”

弹出窗口，选择USB下载线，，勾选下方的“Runtime”（第一次下载的话），勾选“字体”，然后点击“瞎子啊”，软件开始下载，最后提示下载并重启成功即可。

3.3接线

请根据下图进行对应的接线，有条件的话，请在每条线的两端分别穿入对应的号码管。

接线完成之后请使用万用表检查是否存在短路或者接错线的情况再通电。

图33电路图

3.4设备调试

首先下载PLC程序到PLC中，具体操作步骤如下：

步骤说明

配图

【下载程序到PLC】

点击菜单栏中的“在线”，点击“PLC写入”。

在弹出的在线数据操作窗口中，点击“参数+程序”按钮，然后点击“执行”。

【下载程序到PLC】

在弹出的提示窗口中继续操作，如果确定停止运行PLC，并将新程序写入到PLC中，那么就点击“是”。

点击完成后，软件开始自动写入选择的参数和程序。

【下载完成，运行PLC】

下载完成后，在弹出的提示窗口中继续操作，如果确定开始运行PLC，那么就点击“是”。

点击完成后，下载完成，PLC开始运行新程序。

PLC程序和触摸屏画面下载完成，检查完接线之后便可以上电进行调试。

按照先易后难的思路进行展开以下调试：

1）首先检查触摸屏是否可以顺利控制气缸的伸出、缩回（无法控制为异常现象）；

2）按照任务要求，气缸需要低速伸出，那么就根据要求调节流阀实现气缸的低速运动；

3）设定气缸动作到位设定值后观察，当气缸动作时触摸屏上的气缸动作计时当前值是否显示正确；

4）按下【气缸伸出】按钮后，在动作计时当前值小于设定值的时候，人手触发对射开关，观察气缸是否会自动缩回，触摸屏是否会报警提示，【气缸伸出】按钮是否自动变为关的状态（不自动缩回、不报警、按钮仍然为开的状态均为异常现象）；

5）触摸屏显示报警中，在还没有复位之前，按下【气缸伸出】按钮，观察气缸是否有动作（报警时按钮操作有效为异常现象）；

6）按下【报警复位】按钮，观察触摸屏上的报警是否还存在（报警无法消除为异常现象）；

7）在没有报警的情况下，按下【气缸伸出】按钮后，在动作计时当前值等于或大于设定值的时候，人手触发对射开关，观察气缸是否会自动缩回，触摸屏是否会报警提示（自动缩回、会报警均为异常现象）。

4.任务考核

项

分值

得分

1.专业规范（此项每处1分，重复扣分，直至扣完）

10

1）导线平行进线槽，无交叉

2）接线端子金属部分,导线导电部分无外露

3）同一个接线端子不超过两根线

4）所有导线必须塞到线槽内，无外露

5）工作台干净整洁，无杂物

小计

2.接线（接线一处错误扣一分，扣完为止）

15

小计

3.功能实现

35

1）触摸屏编辑完成并有相对应的按钮

5

2）可以通过触摸屏按钮控制气缸伸出缩回动作

5

3）触摸屏可以设置动作到位时长，单位为秒

5

4）触摸屏可以显示气缸动作时长，单位为秒

5

5）可以触发报警事件

5

6）报警时，触摸屏部分按钮不可操作

5

7）有报警复位功能，报警复位后可以正常操作

5

总计：

5.任务拓展

请仔细阅读以下文字，参考本章节的教学，实现对应的要求：

触摸屏上需要有控制气缸伸出缩回的切换按钮、报警复位按钮，可以显示报警内容的滚动条，可以显示气缸动作时长，可以设定气缸动作到位时长，可以查询报警历史。

在触摸屏上点击【气缸伸出】按钮，气缸低速（调节流阀实现）伸出，除了在报警的时候不能操作气缸动作按钮，其他时刻均可以任意手动切换气缸动作，按钮能够跟气缸实际状态对应上。

气缸每次伸出的同时开始进行动作计时，在气缸动作到位时长计时完成之前，如果对射开关未能感应到任何信号的话，触发报警，报警同时，气缸保持伸出状态，在复位报警之前，要求触摸屏上的气缸伸出缩回按钮无法点击，复位报警之后，可以手动控制气缸缩回。

如果在动作到位时长计时完成之后，对射开关有无信号均不报警。