11.1定长裁纸机工作过程与控制要求描述

双作用气缸A通过在导轨上滑动，可以调节裁纸长度，其工作过程如下：

（1）首先打开气泵，双作用气缸A和B均处于缩回状态。

（2）操作人员松开气缸A上的调节螺丝使气缸A可以在导轨上滑动，定好所需的裁纸长度后，拧紧调节螺丝，使气缸A固定横向位置。

（3）按下挡板升降按钮，使气缸B伸出。

（4）放入纸张，使其前端顶住挡板。

（5）为了确保做操人员的安全，设置两个裁纸按钮，只有当操作人员双手同时按下两个裁纸按钮时，气缸A才会伸出，裁剪纸张。

（6）完成纸张裁剪后，气缸A自动缩回。

（7）等待气缸A缩回到位，气缸B缩回，方便操作人员将已裁好的纸张取出。

取出纸张后，操作人员再次按下挡板升降按钮，继续重复上述步骤3至步骤7。

11.2 设计过程描述

本项目也是采用两个双作用气缸，通过按钮控制主控阀换向，使整个机构的动作满足设计要求的。首先根据项目要求，绘制出程序框图。

从程序框图中可以看出，本项目的气缸动作与项目10的纸箱抬升推出装置的气缸动作类似，只是A气缸在伸出完成后首先缩回了。按照顺序动作设计思路，根据项目描述，首先画出该项目所对应的位移步骤图如图11-3所示。

根据项目描述，画出气动回路图。根据项目描述，气缸B的伸出由挡板升级按钮控制，因此为挡板升降按钮分配一个输入地址X0。裁纸气缸A的伸出由两个裁纸按钮同时按下时伸出，即两个按钮的关系为“逻辑与”的关系，也就是说必须将两个按钮进行串联。在这里，可以将两个按钮在PLC外部串联后，采用同一个PLC输入地址的方法来实现，也可以分别给两个按钮分配不同的PLC输入地址，在梯形图中串联的方法来达到“逻辑与”的功能。这两种方式在实际的应用中都有体现，读者可以自行分析它们的工作特点。在这里，我们采用内部串联，即给两个按钮分别分配不同的输入地址X3、X4。

当X0按钮按下时，B气缸伸出，然后按下X3、X4按钮，A气缸伸出。从项目描述中可以看出，当A气缸伸出到位后，A气缸自动缩回。因此必须在A气缸完全伸出的位置安装位置传感器，这里采用磁性开关，并且分配给这个磁性开关一个输入地址X2。当X2闭合后，促使A气缸缩回，等待A气缸缩回到位，B气缸自动缩回。因此，在A气缸缩回到位的位置也必须安装磁性开关作为位置检测的原件，并分配输入地址X1。故本项目一共需要5个输入地址。由于A、B气缸都是采用双电控二位五通来进行控制，因此分别给每一个电磁铁分配输出地址，共需4个输出地址。

接下来将前面所画的程序框图改成PLC对应输入输出的程序框图如图11-5所示。

接下来编写PLC梯形图，根据项目11的设计思想，梯形图只需要对照图11-5按照顺序对应将输入输出写成一行即可完成，完成后的梯形图如图11-6所示。

连接好PLC外部电路，将程序写入PLC，并运行。然而当按下挡板升降按钮X0时，发现B气缸没有伸出。

11.2.1 气动回路中的障碍信号

在大多数具有多个执行元件的行程程序控制回路中，各个控制信号间往往存在一定形式的互相干扰。这些造成干扰的信号称为障碍信号，它们会使执行元件动作无法正常完成。因此在回路设计时，首先应分析是否存在这种障碍信号，如有的话就要设法排除。

11.2.2 障碍信号的辨别

从定长裁纸机构的PLC梯形图中可以看出，当按下按钮X0时，对应的输出Y2得电，B气缸伸出；然而在Y2得电之前，控制换向阀相反动作的电磁铁输出Y3已经得电，之所以Y3得电，是由于控制Y3得电的输入信号X1已经接通。因此，在定长裁纸机构这个项目中，X1就是障碍信号。

在后续的项目中，辨别障碍信号的方式是：当控制同一个换向阀的两个相反动作的电磁铁都得电时，先得电的那个电磁铁所对应的输入信号即为障碍信号，同时应注意，障碍信号是“输入”信号，而非“输出”信号，有时候输入信号不一定是外部输入，也有可能是内部输入，但障碍信号一定是常开或者常闭触点而非线圈。

为了更加快速、清楚地辨别出障碍信号，一定要将PLC的“监视”功能打开，通过运行过程中，电磁铁得电的先后顺序来辨别哪个输入信号是障碍信号。准确地找出障碍信号，是排除障碍的先决条件。

11.2.3PLC中的上升沿和下降沿

从定长裁纸机构的梯形图中可以看出，导致B气缸无法伸出的原因是因为Y3在Y2之前先得电，并且使Y3得电的信号，即输入X1始终处于闭合状态，输入信号维持的时间太长，导致在控制相反动作的输入信号无法发挥正常作用。由于双电控换向阀具有“记忆”功能，即当换向阀完成换向后，即使对应的电磁铁已经失电，阀芯也不会自己移动，除非相反的电磁铁得电。为了解决这个问题，可以将输入信号变短，当完成阀芯换向动作后，输入信号就应该消失了，这样，当相反的输入信号出现时，就能使换向阀换向了。

1. 上升沿

在数字电路中，数字电平从低电平（数字“0”）变为高电平（数字“1”）的那一瞬间（时刻）叫作上升沿。在PLC中，软元件从断开到接通的那一瞬间可以用上升沿“↑”表示，进行上升沿检出的触点指令，仅在指定软元件的上升沿（由断到通）时接通一个扫描周期。图11-9是某梯形图及其对应的时序图。

2. 下降沿

在数字电路中，数字电平从高电平（数字“1”）变为低电平（数字“0”）的那一瞬间（时刻）叫作下降沿。在PLC中，软元件从接通到断开的那一瞬间可以用下降沿“↓”表示，进行下降沿检出的触点指令，仅在指定软元件的下降沿（由通到断）时接通一个扫描周期。图11-10是某梯形图及其对应的时序图。

上升沿或者下降沿的实质是将长信号变为脉冲，从而实现“踢球”而非“带球”的动作，然而不管是上升沿还是下降沿，都仅对指定软元件接通一个扫描周期。通常情况下，三菱FX2N系列PLC的扫描周期都只有几十毫秒，这是一个很短的时间，如果外接输出是电磁换向阀的电磁铁，换向阀还没有来得及换向信号已经消失了（动作来不及执行！）。

因此，可以利用上升沿或者下降沿配合SET、RST指令来完成动作的执行。

由于SET和RST具有保持功能，因此，当利用上升沿或者下降沿配合SET或者RST指令可以在输入信号已经消失的情况下，保持输出处于得电或者失电状态。