第10章可編程控制器的工程應(yīng)用及實(shí)例

1、v 第第10章章 可編程控制器的工程應(yīng)用可編程控制器的工程應(yīng)用v 及實(shí)例及實(shí)例v 10.1概述概述v 10.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容、方控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容、方法及步驟法及步驟v 10.3 PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)v 10.4 PLC程序設(shè)計(jì)方法程序設(shè)計(jì)方法v 10.5 PLC應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例v 10.1 概述概述v 1. PLC應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域v ( 1)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制：可以是時(shí)序、組合、計(jì)數(shù)、不計(jì)數(shù)等各種各樣的控制，控制的I/O點(diǎn)數(shù)可以不受限制。v (2 )模擬量的閉環(huán)控制：PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算和模糊控制的功能。v (3 )數(shù)

2、字量的智能控制：PLC能接收和輸出高速脈沖的功能，如果再配備相應(yīng)的傳感器或脈沖伺服裝置。就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制。v (4 )數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：PLC在實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，能把現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)或采集保存下來(lái)，可隨時(shí)觀察采集來(lái)的數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。v (5 )通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制：PLC的通信聯(lián)網(wǎng)能力很強(qiáng)， PLC可與PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其編程和管理。v 2. PLC應(yīng)用類型應(yīng)用類型v PLC應(yīng)用類型，普遍采用的是開(kāi)關(guān)量控制和模擬量控制。而開(kāi)關(guān)量的順序控制是工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的首選。v 用PLC可作為開(kāi)關(guān)量邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制，取代傳統(tǒng)繼電接觸器控制，如

3、機(jī)床電氣、電機(jī)控制中心等，也可取代順序控制，如高爐上料、電梯控制、貨物存取、運(yùn)輸、檢測(cè)等。總之，PLC可用于單機(jī)、多機(jī)以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制場(chǎng)合。v 用PLC可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)過(guò)程控制，如壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量閉環(huán)PID控制。這種類型主要是用在系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)量較多、模擬量較少的場(chǎng)合。v 10.2 設(shè)計(jì)步驟及方法設(shè)計(jì)步驟及方法v 1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則v ( 1)首先要全面、詳細(xì)地了解被控對(duì)象的機(jī)械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過(guò)程，然后,針對(duì)PLC和其他微機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行比較分析，看哪種控制系統(tǒng)能最大限度地滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求。v ( 2)設(shè)計(jì)前，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，搜集有關(guān)資料

4、。了解工藝過(guò)程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)電控系統(tǒng)的控制要求, 如機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)，液壓、氣動(dòng)的控制，儀表、傳感器等的連接與驅(qū)動(dòng)等；在滿足控制要求和技術(shù)指標(biāo)的前提下，要盡量使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作及維修方便。擬定電氣控制方案。v v ( 3)在制定電氣控制方案時(shí)。要根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式，電控系統(tǒng)應(yīng)有的功能，設(shè)計(jì)時(shí)要給控制系統(tǒng)的容量和功能預(yù)留一定的余量，便于以后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。v ( 4)保證控制系統(tǒng)工作要安全可靠。v 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容v (1 )根據(jù)被控對(duì)象的特性及用戶的要求，擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件和設(shè)計(jì)指標(biāo)，寫(xiě)出設(shè)計(jì)任務(wù)

5、書(shū)。v (2 )選擇電氣傳動(dòng)形式、電動(dòng)機(jī)、按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器、繼電器、接觸器、以及電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。v (3 )選定PLC的型號(hào),確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。v (4 )分配PLC的I/O點(diǎn)，繪制PLC的I/O端子接線圖。v (5 )根據(jù)系統(tǒng)要求編寫(xiě)軟件說(shuō)明書(shū)，然后進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。v (6 )重視界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系。v (7 )設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)操作臺(tái)、電氣控制柜等及安裝接線圖。v (8 )編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)等設(shè)計(jì)文檔。v 3.設(shè)計(jì)方法及步驟設(shè)計(jì)方法及步驟v ( 1)詳細(xì)了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求，分析被控對(duì)象的機(jī)構(gòu)和運(yùn)行過(guò)程，明確動(dòng)作的邏輯關(guān)系等。v (2 )根據(jù)

6、被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，確定所需輸入/輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類型。v (3 )根據(jù)控制要求，確定輸入設(shè)備按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等；輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。v (4 )編制出輸入/輸出端子的接線圖。v (5 )設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序。v (6 )將程序輸入PLC。用編程器，需將梯形圖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令并輸入到PLC中；當(dāng)使用計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可將程序下載到PLC中。v 10.3 PLC的硬件和軟件的硬件和軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v 10.3.1 PLC的硬件設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)v 1 、PLC機(jī)型的選擇機(jī)型的選擇v 選擇合適的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)

7、，PLC基本機(jī)型的選擇原則是需要什么功能，就選擇具有什么樣功能的PLC, 在完成相同功能的情況下，同時(shí)也適當(dāng)?shù)丶骖櫨S修、備件的通用性的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性以及今后設(shè)備的改進(jìn)和發(fā)展。v v 2 、PLC容量容量v PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。v 3、其他硬件配置、其他硬件配置v PLC選型確定以后還要考慮系統(tǒng)中的其他部分，主要有:v （1）電源v 有的PLC機(jī)備有獨(dú)立的電源模塊，選擇電源模塊時(shí)要考慮電源模塊的額定輸出電流要大于或等于主機(jī)、I/O模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。v （2）大中型系統(tǒng)配置v10.3.2 PLC的軟件設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)v 1、PLC控制系統(tǒng)的軟

8、件設(shè)計(jì)內(nèi)容控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容v PLC的軟件設(shè)計(jì)工作是是復(fù)雜的，它要求設(shè)計(jì)人員不僅要有PLC、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而且又要有自動(dòng)控制的技術(shù)基礎(chǔ)和一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。v 軟件設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，繪制流程圖或功能流程圖，對(duì)簡(jiǎn)單的可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)一般采用順序法設(shè)計(jì)。v 2、 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟v 軟件設(shè)計(jì)就是在軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說(shuō)明書(shū)。v （1） 制定設(shè)備運(yùn)行方案v （2） 畫(huà)控制流程圖 v （3） 制定抗干擾措施v （4） 編寫(xiě)程序v （5） 軟件測(cè)試v （6） 編制程序使用

9、說(shuō)明書(shū)10.4 PLC程序設(shè)計(jì)方法程序設(shè)計(jì)方法v10.4.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法v 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求和生產(chǎn)過(guò)程, 選擇適當(dāng)?shù)幕经h(huán)節(jié)或典型電路綜合而成的電氣控制線路。依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合, 直接設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)來(lái)滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過(guò)程的控制要求。v 一般不太復(fù)雜的電氣控制線路都可以按照這種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以收到簡(jiǎn)便、快速的效果。但是，由于這種方法主要是依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。v v10.4.2 邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法v 邏輯設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，PLC是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 可以說(shuō)PLC是“與”、“或”、非”三種邏輯線路的組合體。而PLC的梯形圖程序的基本

10、形式也是與、或、非的邏輯組合，它的工作方式及其規(guī)律又完全符合邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律。用變量及其函數(shù)只有“0”、“1”兩種取值的邏輯代數(shù)作為研究PLC應(yīng)用程序的工具就是順理成章的事了。采用邏輯設(shè)計(jì)法所編寫(xiě)的程序便于優(yōu)化，是一種實(shí)用可靠的程序設(shè)計(jì)方法。v 用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用程序的基本步驟：v 1)根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達(dá)式。 v 2)對(duì)邏輯代數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。 v 3)根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯代數(shù)表達(dá)式畫(huà)梯形圖。10.5 PLC應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例v10.5.1 電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制電路電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制電路v在第7章中，分析了具有電氣聯(lián)鎖的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路電氣原理圖，如圖7-22(a)(b

11、)所示。PLC控制的輸入輸出接線圖如圖7-27所示。梯形圖如圖7-24（a）所示。對(duì)應(yīng)的指令程序如圖7-24（b）所示。 v10.5.2兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制電路電路 v電路工作原理：圖10-1所示電路為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制電路的電氣原理圖。(a)為主電路，(b) 為控制電路。（c ）為控制電路輸入輸出接線圖，（d）為梯形圖，（e）為對(duì)應(yīng)的指令程序。PLC控制的工作過(guò)程如下:(a) 主電路 (b)控制電路 圖10-1 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)聯(lián)鎖控制線路 v10.5.3 自動(dòng)限位控制電路自動(dòng)限位控制電路v 電路工作原理：圖10-2所示電路為自動(dòng)限位控制電路的電氣原

12、理圖。(a)為主電路，(b) 為控制電路。（c ）為控制電路輸入輸出接線圖，（d）為梯形圖，（e）為對(duì)應(yīng)的指令程序。圖中SQ1和SQ2為限位開(kāi)關(guān)，安裝在預(yù)定位置上，做為限位用。采用PLC控制的工作過(guò)程如下: 圖10-2自動(dòng)限位控制電路 圖10-2自動(dòng)限位控制電路 v10.5.4 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)Y-減壓起動(dòng)控制電路減壓起動(dòng)控制電路v 電路工作原理：圖10-3所示電路為電動(dòng)機(jī)Y-降壓起動(dòng)控制電路的電氣原理圖。(a)為主電路，(b) 為控制電路。（c ）為控制電路輸入輸出接線圖，（d）為梯形圖，（e）為對(duì)應(yīng)的指令程序。圖中接觸器KM2為三角形聯(lián)結(jié)法，KM3為星形聯(lián)結(jié)法。采用PLC控制工作過(guò)程如下:圖10-3電動(dòng)機(jī)Y -降壓起動(dòng)自動(dòng)控制電路 圖10-3電動(dòng)機(jī)Y -降壓起動(dòng)自動(dòng)控制電路 v 10.5.5 自動(dòng)循環(huán)控制自動(dòng)循環(huán)控制v 電路工作原理：圖10-4所示電路為自動(dòng)循環(huán)控制電路的電氣原理圖。(a)為電路原理圖，(b) 為控制電路輸入輸出接線圖，（c）為梯形圖，（d）為對(duì)應(yīng)的指令程序。要求工作臺(tái)在一定距離內(nèi)能自動(dòng)往返循環(huán)運(yùn)動(dòng)，圖中SQ1-SQ