電氣控制與PLC：第十章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用實例

1、第第 10 章章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用實例控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用實例 隨著PLC的普及和推廣，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。特別是在許多新建項目和設(shè)備的技術(shù)改造中，常常采用PLC作為控制裝置。本章主要介紹PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟和內(nèi)容、PLC的選擇方法、PLC在使用中應(yīng)注意的問題以及PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實例。本章提要本章提要10.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計概述10.2 硬件與軟件設(shè)計的一般方法10.3 安裝與調(diào)試的一般方法10.4 PLC控制應(yīng)用實例10.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計概述控制系統(tǒng)設(shè)計概述10.1.1 控制系統(tǒng)需求分析10.1.2 設(shè)計的基本原則10.1.3 設(shè)計的一般步驟10.1.4 PLC的

2、選擇10.1.1 控制系統(tǒng)需求分析控制系統(tǒng)需求分析 在控制系統(tǒng)需求分析過程中，主要了解控制系統(tǒng)的全部功能，性能要求及指標(biāo)，控制方式，控制規(guī)模，控制范圍，輸入、輸出信號種類，信號用途，對信號的要求（如對模擬輸入量的精度要求、采樣速率等）和數(shù)量，檢測設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，有否特殊功能接口，與其他設(shè)備的關(guān)系，對其他設(shè)備驅(qū)動的要求，通信內(nèi)容與方式等等。此外，很重要的是控制動作過程的時序分析（控制動作發(fā)生的順序和相應(yīng)的動作時間等）。 在系統(tǒng)需求詳盡分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)明確控制系統(tǒng)功能、性能以及影響系統(tǒng)功能、性能的各種有關(guān)因素，仔細(xì)推敲和認(rèn)定控制系統(tǒng)參數(shù)表的定義以及相關(guān)的各個細(xì)節(jié)，然后做出控制系統(tǒng)最佳設(shè)

3、計的方案。10.1.2 設(shè)計的基本原則設(shè)計的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求和工藝要求，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： 1）充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求。 2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。 3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC的型號、I/O點(diǎn)數(shù)和存儲器容量等內(nèi)容時，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚岳谙到y(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。10.1.3 設(shè)計的一般步驟設(shè)計的一般步驟1系統(tǒng)設(shè)計 1）分析工藝要求。首先對被控對象的工藝過程、工作

4、特點(diǎn)、環(huán)節(jié)條件、用戶要求及其他相關(guān)情況進(jìn)行仔細(xì)的全面分析，然后繪制供設(shè)計所用的必要圖表。 2）控制方案確定。在分析被控對象及其控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC的技術(shù)特點(diǎn)，在與繼電接觸控制系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進(jìn)行綜合比較后，優(yōu)選控制方案。如果被控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)，則宜優(yōu)選PLC控制： 輸入輸出以開關(guān)量為主。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，一般有20點(diǎn)左右就可以選用PLC控制。 控制系統(tǒng)使用環(huán)境條件較差，對控制系統(tǒng)可靠性要求較高。 系統(tǒng)工藝流程復(fù)雜，用常規(guī)的繼電接觸控制難以實現(xiàn)。 系統(tǒng)工藝有可能改進(jìn)或系統(tǒng)的控制要求有可能擴(kuò)充。 1）PLC的選擇。包括PLC的機(jī)型、處理器速度、I/O模塊類型及點(diǎn)數(shù)

5、、存儲器容量、編程方式、電源等的選擇。 2）外圍設(shè)備的選擇。包括對外圍輸入設(shè)備和外圍輸出設(shè)備兩部分的選擇。從現(xiàn)場向PLC輸入控制信號的外圍設(shè)備，例如按鈕、開關(guān)、傳感器等；由PLC輸出信號直接驅(qū)動的接觸器或電磁閥的線圈，指示燈等。對這些外圍設(shè)備應(yīng)按控制要求，從實際出發(fā)，選定合適的類別、型號和規(guī)格。 3）其他硬件的設(shè)計或選擇。包括設(shè)計或選定控制柜（臺）；選定有關(guān)的儀表、熔斷器、導(dǎo)線等元器件和材料；選定電源模塊等。2硬件設(shè)計 1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，應(yīng)繪制工藝流程圖或控制功能圖；對于簡單的控制系統(tǒng)可省去這一步。 2）設(shè)計梯形圖程序。 3）根據(jù)梯形圖編寫程序清單。 4）程序模擬調(diào)試及修改，對復(fù)雜的程

6、序首先進(jìn)行分段調(diào)試，然后進(jìn)行總調(diào)試，直到滿足控制要求為止。3軟件設(shè)計1）畫出完整的電路圖，必要時還應(yīng)畫出控制環(huán)節(jié)（單元）電氣原理圖。2）畫出PLC的輸入輸出端子接線圖。3）畫出PLC的電源進(jìn)線接線圖和輸出執(zhí)行電器的供電接線圖。4）電氣柜內(nèi)元器件布置圖，相互間接線圖。5）控制柜（臺）面板元器件布置圖。6）如果大的系統(tǒng)有多個電氣柜時，應(yīng)畫出各個電氣柜間連接線圖。7）其他必須的施工圖。4施工設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計和安裝好后，便可進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在檢查接線等無差錯后，先對各單元環(huán)節(jié)和各電氣柜分別進(jìn)行調(diào)試，然后再按系統(tǒng)動作順序，模擬輸入控制信號，逐步進(jìn)行調(diào)試，并通過各種指示燈和顯示器，觀察程序執(zhí)行和系統(tǒng)

7、運(yùn)行是否滿足控制要求，如果有問題，先修改軟件，必要時再調(diào)整硬件，直到符合要求為止。接著進(jìn)行模擬負(fù)載，或空載或輕載調(diào)試，若沒有問題，最后進(jìn)行額定負(fù)載調(diào)試，并投入運(yùn)行考驗。 在程序調(diào)試好并投入運(yùn)行考驗成功后，將程序固化在有永久性記憶功能的EPROM中。5系統(tǒng)調(diào)試與程序固化 系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行考驗成功后，整理技術(shù)資料，編寫技術(shù)文件，包括設(shè)計說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用與維護(hù)說明書等。6整理技術(shù)文件10.1.4 PLC的選擇的選擇 PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要

8、的作用。1機(jī)型的選擇 機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的情況下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面： （1）結(jié)構(gòu)合理。對于工藝過程比較固定的小型控制系統(tǒng)場合，一般選用整體式結(jié)構(gòu)PLC；其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)PLC。 （2）功能恰當(dāng)。對于以開關(guān)量控制為主的工程項目，對其控制速度無須考慮，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。對于以開關(guān)量為主、帶少量模擬量控制的工程項目，可選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。 對于控制比較復(fù)雜、控制功能要求高的工程項目，例如要求實現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)

9、主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。 （3）機(jī)型統(tǒng)一。同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享，配以上位計算機(jī)后，可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺PLC連成一個多級分布式控制系統(tǒng)，相互通信、集中管理。 （4）是否在線編程。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器共用一個CPU，在編程器上有一個“編程/運(yùn)行”選擇開關(guān)或按鍵，選擇編程狀態(tài)時，CPU將失去對現(xiàn)場的控制，只為編程器服務(wù)。 在線編程PLC的特點(diǎn)是主機(jī)和編

10、程器各有一個CPU，編程器的CPU可以隨時處理由鍵盤輸入的各種編程指令。主機(jī)的CPU則是完成對現(xiàn)場的控制，并在一個掃描周期的末尾和編程器通信，編程器把編好或改好的程序發(fā)送給主機(jī)，在下一個掃描周期主機(jī)將按照新送人的程序控制現(xiàn)場。 由于增加了硬件和軟件，故在線編程PLC價格高，但使用方便，應(yīng)用領(lǐng)域較寬。大型PLC多采用在線編程。 對于產(chǎn)品定型的設(shè)備和工藝不常變動的設(shè)備，應(yīng)選用離線編程的PLC；反之，可考慮選用在線編程的PLC。2輸入/輸出的選擇（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)。由于PLC的I/O價格較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前

11、提下力爭使用的I/O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。 通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入和輸出信號的實際需要，再加上1015的I/O裕量來確定。 （2）輸入/輸出模塊的選擇 輸入模塊類型分直流（5V、12V、24V、48V、60V等）和交流（110V、220V）兩種。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5V、12 V、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過10m。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮門檻（接通電平與關(guān)斷電平之差）電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。 輸出模塊：對于開關(guān)頻率高、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，應(yīng)使用晶閘管輸出模

12、塊，其缺點(diǎn)是模塊價格高，過載能力稍差。繼電器輸出模塊的優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價格低；其缺點(diǎn)是壽命較短，響應(yīng)速度較慢。3內(nèi)存估計 用戶程序所需內(nèi)存容量與開關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和用戶的編程水平等因素有關(guān)，目前只能根據(jù)經(jīng)驗作粗略估計。1）開關(guān)量輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)。一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和輸出的比為6 4。根據(jù)開關(guān)量輸入/輸出的總點(diǎn)數(shù)來估算所需內(nèi)存的經(jīng)驗公式為： 存儲容量開關(guān)量總點(diǎn)數(shù)102）模擬量輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)。根據(jù)模擬量輸入/輸出的總點(diǎn)數(shù)來估算所需內(nèi)存的經(jīng)驗公式為： 只有模擬量輸入時：存儲容量模擬量點(diǎn)數(shù)100 模擬量輸入/輸出同時存在：存儲容量模擬量點(diǎn)數(shù)2003）

13、程序編寫質(zhì)量。用戶程序編寫質(zhì)量對程序長短和運(yùn)行時間都有較大的影響。對于同樣的系統(tǒng)，不同用戶編寫的程序可能會使程序長短和執(zhí)行時間差距很大。一般來說，對初學(xué)者應(yīng)為內(nèi)存多留一些余量，而對有經(jīng)驗的編程者可少留一些余量。綜上所述，PLC內(nèi)存估算的經(jīng)驗計算公式為： 總存儲容量開關(guān)量總點(diǎn)數(shù)10+模擬量點(diǎn)數(shù)150。在此基礎(chǔ)上再增加25的余量。4響應(yīng)時間 對于過程控制，掃描周期和響應(yīng)時間必須認(rèn)真考慮。例如某產(chǎn)品有效檢測寬度為3cm，產(chǎn)品傳送速度為30m/min，為了確保不會漏檢經(jīng)過的產(chǎn)品，要求PLC掃描周期不能大于產(chǎn)品通過檢測點(diǎn)的時間間隔60ms（T3cm/(30m/min)）。 系統(tǒng)響應(yīng)時間是指輸入信號產(chǎn)生時

14、刻與由此使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔。即： 響應(yīng)時間輸入濾波時間+輸出濾波時間+ 掃描時間5電源模塊的選擇 對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，必須選擇PLC的電源模塊。電源模塊的選擇較為簡單，只需考慮電源的額定輸出電流。電源模塊的額定電流應(yīng)大于CPU模塊、I/O模塊及其他模塊的總消耗電流。10.2 硬件與軟件設(shè)計的一般方法硬件與軟件設(shè)計的一般方法n10.2.1 硬件設(shè)計一般方法n10.2.2 軟件設(shè)計一般方法n10.2.3 梯形圖語言編程規(guī)則10.2.1 硬件設(shè)計一般方法硬件設(shè)計一般方法1輸入點(diǎn)地址分配時應(yīng)注意的問題1）把所有的按鈕、限位開關(guān)分別集中配置，同類型的輸入點(diǎn)可分在同一組內(nèi)。2）按照每

15、一種類型的設(shè)備號，按順序定義輸入點(diǎn)地址號。3）如果輸入 點(diǎn)有多余，可將每一個輸入模塊的輸入點(diǎn)都分配給一臺設(shè)備或機(jī)器。4）盡可能將有高噪聲的輸入信號的模塊插在遠(yuǎn)離CPU模塊的插槽內(nèi)，因此，這類輸入點(diǎn)的地址號較大。2輸出點(diǎn)配置和地址分配應(yīng)注意的問題1）同類型設(shè)備占用的輸出點(diǎn)地址應(yīng)集中在一起。2）按照不同類型的設(shè)備順序地指定輸出點(diǎn)地址號。3）如果輸出點(diǎn)有多余，可將每一個輸出模塊的輸出點(diǎn)都分配給一臺設(shè)備或機(jī)器。4）對彼此有關(guān)的輸出器件，如電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，電磁閥的前進(jìn)與后退等，其輸出地址號應(yīng)連寫。 輸入/輸出地址分配確定后，再畫出可編程控制器端子和現(xiàn)場信號聯(lián)絡(luò)圖表，這樣進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時便可將硬件設(shè)計、程

16、序編寫兩項工作平行地進(jìn)行。10.2.2 軟件設(shè)計的一般方法軟件設(shè)計的一般方法1PLC內(nèi)部元器件的功能及其規(guī)定地址編號 PLC的指令一般都是針對PLC內(nèi)某一個元器件狀態(tài)而言的，這些元器件的功能是相互獨(dú)立的，在編制用戶程序時，必須熟悉每條指令涉及的元器件的功能及其規(guī)定地址編號。 PLC內(nèi)部每種功能的元器件用一定的字母來表示，不同品牌的PLC用不同的字母和方式來表示內(nèi)部元器件。 ML/SCL5系列PLC用數(shù)據(jù)文件的形式來表示內(nèi)部元器件，每種數(shù)據(jù)文件類型均用一個字母（標(biāo)識符）進(jìn)行標(biāo)識，每臺PLC（除ML1000外）最多可配置256個數(shù)據(jù)文件，并用阿拉伯?dāng)?shù)字來標(biāo)識文件號。如：I:3.1/2表示輸入文件（

17、對應(yīng)輸入繼電器或輸入映像寄存器），O:2.0/10表示輸出文件（對應(yīng)輸出繼電器或輸出映像寄存器），T4:3表示計時器文件，C5:0表示計數(shù)器文件等等。 數(shù)據(jù)文件的地址由文件名稱、文件號、字號和位號構(gòu)成，它們之間用特定的定界符分開。不同數(shù)據(jù)類型的每個元素所擁有的字（1個字=16位）數(shù)是不相同的，如輸入/輸出文件、位文件和整數(shù)文件是單字元素，而計時器、計數(shù)器文件是三字元素。2PLC編程語言 可編程控制器的控制功能都是以程序的形式來體現(xiàn)，所以必須把控制要求變換成PLC能接受并執(zhí)行的程序。PLC常用的編程語言有以下幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖語言和某些高級語言，但目前使用最多最普遍的是梯形

18、圖語言及助記符語言。3PLC常用程序設(shè)計方法 PLC程序設(shè)計通常采用邏輯設(shè)計法，它是以布爾代數(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)過程各工步之間各檢測元件狀態(tài)的不同組合和變化，確定所需的中間環(huán)節(jié)。再按各執(zhí)行元件所應(yīng)滿足的動作節(jié)拍表，分別列寫出各自用相應(yīng)的檢測元件及中間環(huán)節(jié)狀態(tài)邏輯值表示的布爾表達(dá)式，最后用接點(diǎn)的串并聯(lián)組合在電路上進(jìn)行邏輯表達(dá)式的物理實現(xiàn)。 PLC的輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)器數(shù)量相當(dāng)大，且這些器件的接點(diǎn)可無限次使用，給程序設(shè)計帶來很大方便，只要程序容量和掃描時間允許，程序的復(fù)雜程度并不影響程序的可靠性。10.2.3 梯形圖語言編程規(guī)則梯形圖語言編程規(guī)則1梯形圖語言編程特點(diǎn)1）梯形圖是一種

19、圖形語言，它沿用繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，并增加了一些繼電接觸控制圖中沒有的符號，因此梯形圖與繼電接觸控制圖的形式及符號有許多相同或相似的地方。梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，通常一個梯形圖程序中有若干邏輯行（梯級）。梯形圖比較形象直觀，容易掌握，應(yīng)用廣泛，堪稱PLC用戶第一編程語言。2）梯形圖中的每個繼電器和繼電器接點(diǎn)不是通常物理意義上的繼電器和接點(diǎn)，而是存儲器中的一位。即為“軟線圈”、“軟接點(diǎn)”、“軟繼電器”、“軟接線”。對“軟繼電器”線圈的定義號只能有一個，而它的接點(diǎn)狀態(tài)（常開或常閉）可被無數(shù)次的讀出。3）在梯形圖中，并沒有真正意義上的物理電流流動。為了便于分析P

20、LC的周期掃描原理以及信息存儲空間分布的規(guī)律，假想在梯形圖中有“電流”流動，并稱其為“能流”?！澳芰鳌痹谔菪螆D中只能作單方向流動即從左向右流動，層次改變?yōu)橄壬虾笙隆?）梯形圖中的繼電器線圈包括輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、定時器線圈等，其邏輯動作只有線圈接通之后，才能使對應(yīng)的常開或常閉接點(diǎn)動作。內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、定時器等均不能直接控制外部負(fù)載。5）梯形圖中接點(diǎn)可以多次串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。6）PLC按循環(huán)掃描方式沿梯形圖的梯級從上到下、從左到右的先后順序執(zhí)行程序，在同一掃描周期中的結(jié)果保留在輸出狀態(tài)暫存器中，因此輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)作條件使用。7）梯形圖程序以

21、END作結(jié)束標(biāo)志。2梯形圖設(shè)計規(guī)則1）接點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。如圖10-1a中節(jié)點(diǎn)3被畫在垂直線上，就難于正確識別它與其他接點(diǎn)間的關(guān)系，也難判斷通過接點(diǎn)3對輸出線圈的控制方向。因此應(yīng)根據(jù)從左到右、自上而下的原則和對輸出線圈的幾種可能控制路徑畫成如圖10-1b所示的形式。 圖10-1 梯形圖畫法之一 (a) 不正確 (b) 正確2）不包含接點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于識別接點(diǎn)的組合相對輸出線圈的控制路徑，如圖10-2所示。圖10-2 梯形圖畫法之二 (a) 不正確 (b) 正確3）在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將接點(diǎn)最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面。在有幾個

22、并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將接點(diǎn)最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。這種安排所編制的程序簡潔明了，指令較少，如圖10-3所示。圖10-3 梯形圖畫法之三 (a) 不正確 (b) 正確4）不能將接點(diǎn)畫在線圈的右邊，只能在接點(diǎn)的右邊接線圈，如圖10-4所示。 圖10-4 梯形圖畫法之四 (a) 不正確 (b) 正確5）梯形圖推薦畫法之一如圖10-5所示。圖10-5 梯形圖畫法之一10.3 安裝與調(diào)試的一般方法安裝與調(diào)試的一般方法10.3.1 PLC系統(tǒng)的安裝注意事項10.3.2 PLC系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行10.3.1 PLC系統(tǒng)的安裝注意事項系統(tǒng)的安裝注意事項1安裝環(huán)境1）環(huán)境溫度要適當(dāng)，一般不要低于0或高于5

23、5。 安裝時應(yīng)遠(yuǎn)離熱源和陽光直接照射，注意散熱通風(fēng)。2）注意防潮、防塵、防腐、防震，固定要牢靠。3）PLC應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓電源線或高壓設(shè)備，以避免電 磁干擾。 2電源與接地1）PLC的供電線路應(yīng)與其它大功率用電設(shè)備或產(chǎn)生強(qiáng)干擾設(shè)備（如弧焊機(jī)等）分開。2）如果PLC的供電電源帶有干擾，可在PLC供電線路上接入低通濾波器，或安裝一個電壓比為1的隔離變壓器。3）交流電源線和交流信號線不能與直流信號線和模擬量信號線同在一個線槽內(nèi)走線。4）PLC最好安裝專用的地線，如果此要求達(dá)不到，也必須做到PLC與其它設(shè)備公共接地，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC，絕對不能與其它設(shè)備串聯(lián)接地。5）若用屏蔽電纜，則其屏蔽層應(yīng)在

24、靠近PLC一端接地，而不能兩端接地。3輸入端子的接線1）外部輸入信號的電流和電壓應(yīng)符合PLC的要求，絕不能超出額定值。2）PLC所能接受的脈沖信號寬度應(yīng)大于掃描周期的時間。3）輸入線一般不宜超過30m，輸入、輸出不能用同一條電纜，要分開走線。4）特別要注意，輸入的COM端絕不能與輸出的COM端連接。4輸出端子的接線1）為了防止連接PLC輸出元件的負(fù)載短路而燒壞PLC板，應(yīng)在PLC輸出回路中串入熔斷器，作為短路保護(hù)。2）輸出端子聯(lián)結(jié)的用戶電源，應(yīng)根據(jù)PLC的輸出方式選定。3）若PLC接點(diǎn)以外的觸點(diǎn)串接于負(fù)載電路中，則外部觸點(diǎn)應(yīng)接在負(fù)載側(cè)。4）輸出端接入負(fù)載電流和電壓應(yīng)符合PLC的要求，負(fù)載電流超

25、過或小于要求時，應(yīng)采用相應(yīng)的方法予以滿足。5）安裝外部緊急停車電路。10.3.2 PLC系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行 用戶程序在實際統(tǒng)調(diào)前需進(jìn)行模擬調(diào)試。用裝在PLC上的模擬開關(guān)模擬輸入信號的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈模擬被控對象，檢查程序無誤后便把PLC接到實際系統(tǒng)里去，進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。1通電前的檢查 通電調(diào)試運(yùn)行之前，應(yīng)先對PLC外部接線作仔細(xì)檢查，外部接線一定要準(zhǔn)確、無誤、牢固。PLC上工作方式選擇開關(guān)的位置、各有關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)置應(yīng)符合要求。 通電試運(yùn)行時，先做“模擬運(yùn)行”或“空運(yùn)行”。如果用戶程序還沒有送到機(jī)器里去，可用自行編寫的試驗程序?qū)ν獠拷泳€作掃描檢查，查找接線故障。為了安全可靠起見，常常

26、先將主電路斷開，進(jìn)行預(yù)調(diào)，當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再接通主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能調(diào)試都正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個完整的整體控制為止。應(yīng)將運(yùn)行成功的程序保存起來，以便以后查閱、修改和完善程序。2調(diào)試運(yùn)行10.4 PLC控制應(yīng)用實例控制應(yīng)用實例10.4.1 教室電鈴控制10.4.2 機(jī)械手控制應(yīng)用10.4.3 交通信號燈控制應(yīng)用10.4.1 教室電鈴控制教室電鈴控制1控制要求 目前教室電鈴大多采用各種類型電子裝置進(jìn)行響鈴的自動控制，這些電子裝置雖然價格便宜，但可靠性較低。若改用PLC控制，則系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和準(zhǔn)確性都會大大提高?，F(xiàn)以某高校上課時間安排表例，闡述采用

27、PLC控制教室電鈴的實現(xiàn)方式?？刂埔笕缦拢荷舷抡n鈴聲均持續(xù)10秒，每天能自動循環(huán)控制，能手動控制，但手動控制時不影響自動控制程序的執(zhí)行（手動控制鈴聲時，自動控制程序的鈴聲輸出被禁止）。 可編程控制器選用MicroLogix1500，其開關(guān)量輸入12點(diǎn)，地址為I:0/0I:0/11；開關(guān)量輸出12點(diǎn)，地址為O:0/0O:0/11。該控制共使用了3個開關(guān)量輸入點(diǎn)和1個開關(guān)量輸出點(diǎn)。2輸入/輸出端子地址分配 圖10-6為教室電鈴自動控制的梯形圖。圖中只列出了上午上/下課的鈴聲控制程序，下午和晚上的電鈴控制程序與此類似。3自動控制程序圖10-6 教室電鈴自動控制梯形圖10.4.2 機(jī)械手控制應(yīng)用機(jī)械

28、手控制應(yīng)用 機(jī)械手的動作示意圖如圖10-7所示。它是一個水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，用于將工件由左工作臺搬到右工作臺位。圖10-7 機(jī)械手工作示意圖1工作過程與控制要求 機(jī)械手的全部動作由氣缸或液壓缸驅(qū)動，而氣缸或液壓缸是由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。例如，當(dāng)下降電磁閥通電時，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松/夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時，機(jī)械手夾緊；當(dāng)該線圈斷電

29、時，機(jī)械手放松。 當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺無工件時才允許機(jī)械手下降。即若上一次搬運(yùn)到右工作臺上的工件尚未搬走時，機(jī)械手應(yīng)自動停止下降，采用光電開關(guān)進(jìn)行有無工件檢測。圖10-8 機(jī)械手的動作過程 機(jī)械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式兩種，由工作方式選擇開關(guān)進(jìn)行切換。自動操作方式又分為單周期和連續(xù)操作方式，由操作方式選擇開關(guān)進(jìn)行切換。 手動操作：此時工作方式選擇開關(guān)處于斷開狀態(tài)，采用按鈕操作對機(jī)械手的每一步運(yùn)動單獨(dú)進(jìn)行控制，通過6個手動按鈕（手動向左、手動向右、手動向上、手動向下、手動夾緊、手動放松）完成操作控制。單周期操作（非連續(xù)操作）：此時工作方式選

30、擇開關(guān)處于閉合狀態(tài)，操作方式選擇開關(guān)處于斷開狀態(tài)，按一下啟動按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開始自動完成一個周期的動作后停止。 連續(xù)操作：此時工作方式選擇開關(guān)處于閉合狀態(tài)，操作方式選擇開關(guān)處于閉合狀態(tài)，按一下啟動按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開始將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)操作動作。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點(diǎn)自動停止。2操作面板布置圖10-9 機(jī)械手操作面板布置示意圖3輸入/輸出端子地址分配 機(jī)械手運(yùn)動控制的可編程控制器采用ML1500，其固定開關(guān)量輸入12點(diǎn)，地址為I:0/0 I:0/11；固定開關(guān)量輸出12點(diǎn)，地址為O:0/0 O:0/11。為滿足輸入變量的需要，另擴(kuò)充

31、一塊16點(diǎn)開關(guān)量輸入模塊1769-IQ16，地址為I:1/0I:1/15。采用ML1500 PLC控制機(jī)械手運(yùn)動的輸入/輸出接線如圖10-10所示?？刂葡到y(tǒng)共使用了17個開關(guān)量輸入點(diǎn)，6個開關(guān)量輸出點(diǎn)。 圖10-10 輸入/輸出端子分配接線圖4自動操作程序圖10-11 自動操作梯形圖10.4.3 交通信號燈控制應(yīng)用交通信號燈控制應(yīng)用圖10-12 交通信號燈布局圖1控制開關(guān) 信號燈不受任何起動開關(guān)控制。當(dāng)PLC電源接通時，信號燈系統(tǒng)即自動開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)PLC電源斷開時，所有信號燈都熄滅。2控制要求1）南北綠燈和東西綠燈不能同時亮。如果同時亮應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并立即報警。2）南北紅燈亮維持6