任务气缸控制及触摸屏报警

任务：气缸控制及触摸屏报警
任务要求
按照错误!未指定书签。

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。

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任务示意图
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任务电路图
任务分析
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。

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。

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所选择的主要元器件型号列表
相关知识储备
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。

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、百度等途径）查询对应的资料，掌握使用方法。

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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。

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。

流程图可以参考错误!未指定书签。

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流程分析
任务实现
PLC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，具体分配情况如错误!未指定书签。

所示。

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相关元件分配表
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：
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：
根据以上步骤编写的PLC完整程序如下所示。

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PLC完整程序
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：
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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：
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
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。

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电路图
设备调试
首先下载PLC程序到PLC中，具体操作步骤如下：
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）。

任务考核
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。