2.3 锯床控制
2.3.1 任务引入
锯床基本运动过程：下降→切割→上升，如此往复。锯床工作原理如图2-20所示。在图中，合上空开QF、QF1和QF2，按下下降启动按钮SB4时，中间继电器KA1得电并自锁，其常开触点闭合，接触器KM2闭合，液压电动机启动，电磁阀YV2和YV3得电，锯床切割机构下降。接着按下切割启动按钮SB2，KM1线圈吸合，锯轮电动机M1，冷却泵电动机M2启动，机床进行切割工件。工件切割完毕后，SQ1被压合，其常闭触点断开，KM1、KA1、YV2、YV3均失电，SQ1常开触点闭合，KA2得电并自锁，电磁阀YV1得电，切割机构上升，当碰到上限位SQ4时，KA2、YV1和KM2均失电，上升停止。当按下相应停止按钮，其相应动作停止。根据上边的控制要求，试将锯床控制由原来的继电器控制系统改造成PLC控制系统。
图2-20 锯床控制
方法链接
涉及将传统的继电器控制改为PLC控制的问题，多采用翻译设计法。
PLC使用与继电器电路极为相似的语言，如果将继电器控制改为PLC控制，根据继电器电路图设计梯形图是一条捷径。因为原有的继电器控制系统经长期的使用和考验，已有一套完整方案。鉴于继电器电路图与梯形图有很多相似之处，因此可以将经过验证的继电器电路直接转换为梯形图，这种方法被称为翻译设计法。
继电器控制电路符号与梯形图电路符号对应情况如表2-2所示。
表2-2 继电器控制电路符号与梯形图电路符号对应表
重点提示
表2-2是翻译设计法的关键，请读者熟记此对应关系。
2.3.2 设计步骤
① 了解原系统的工艺要求，熟悉继电器电路图。
② 确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出PLC外部接线图。
③ 将继电器电路图中的时间继电器、中间继电器用PLC的辅助继电器、定时器代替，并赋予它们相应的地址，以上两步建立是继电器电路元件与梯形图编程元件的对应关系，继电器电路符号与梯形图电路符号的对应符号，如表2-2所示。
④ 根据上述关系，画出全部梯形图，并予以简化和修改。
使用翻译法的几点注意
① 应遵守梯形图的语法规则
在继电器电路中，触点可以在线圈的左边，也可以在线圈的右边，但在梯形图中，线圈必须在最右边，如图2-21所示。
图2-21 继电器电路与梯形图书写语法对照
② 设置中间单元
在梯形图中，若多个线圈受某一触点串、并联电路控制，为了简化电路，可设置辅助继电器作为中间编程元件，如图2-22所示。
图2-22 设置中间单元
③ 尽量减少I/O点数
PLC的价格与I/O点数有关，减少I/O点数可以降低成本，减少I/O点数具体措施如下。
a．几个常闭串联或常开并联的触点可合并后与PLC相连，只占一个输入点，如图2-23所示。
图2-23 输入元件合并
图2-24 输入元件处理及并行输出
编者心语
图2-24给出了自动手动的一种处理方案，值得读者学习，在工程中经常可以见到这种方案。值得说明的是，此方案只适用继电器输出型的PLC，晶体管输出型的PLC采取这种手动自动方案会导致晶体管的反向击穿，进而损坏PLC，这是笔者长期工程经验的总结，实际应用时，读者务必注意。
b．利用单按钮启停电路，使启停控制只通过一个按钮来实现，既可节省PLC的I/O点数，又可减少按钮和接线。
c．系统某些输入信号功能简单、涉及面窄，没有必要作为PLC的输入，可将其设置在PLC外部硬件电路中，如热继电器的常闭触点FR等，如图2-24所示。
d．通断状态完全相同的两个负载，可将其并联后共用一个输出点，如图2-24中的KA3和HR。
④ 设立互锁电路
为了防止接触器相间短路，可以在软件和硬件上设置互锁电路，如正反转控制，如图2-25所示。
图2-25 硬件与软件互锁
⑤ 外部负载额定电压
PLC的输出模块（如继电器输出模块）只能驱动额定电压最高为AC220V的负载，若原系统中的接触器线圈为AC380V，应将其改成线圈为AC220V的接触器或者设置中间继电器。
2.3.3 任务实施
① 了解原系统的工艺要求，熟悉继电器电路图。
编者心语
涉及正反转问题，必须在硬件上设置互锁电路，如果仅有软件上的互锁，没有硬件互锁，软件扫描时间非常快，而硬件响应时间较慢，那么依然会出现相间短路问题，这是笔者长期工程经验的总结，读者需引起注意。
② 确定I/O点数，并画出外部接线图。I/O分配如表2-3所示，外部接线图如图2-26所示。注意：主电路与图2-20（a）一致。
表2-3 锯床控制I/O分配
③ 将继电器电路翻译成梯形图并化简，锯床控制程序如图2-27所示，最终结果如图2-28所示。
图2-27 锯床控制程序
图2-28 锯床控制程序最终结果