第9章-現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實例

1、第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計第九第九章章 現(xiàn)代現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實例控制系統(tǒng)綜合設(shè)計實例 9.1 PLC9.1 PLC控制控制系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi)容 9.29.2PLC設(shè)計時的注意事項設(shè)計時的注意事項9.39.3PLC安裝和接線注意事項安裝和接線注意事項9.4 PLC的接地的接地9.5 PLC控制系統(tǒng)必要的保護措施控制系統(tǒng)必要的保護措施9.6 設(shè)計實例設(shè)計實例第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計9.1 PLC9.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi)容控制系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi)容9.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則系統(tǒng)設(shè)計的原則 9.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟返回本章首頁返回

2、本章首頁第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計9.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則系統(tǒng)設(shè)計的原則 在在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)該最大限度地滿足控制系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)該最大限度地滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要求，在滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要求，在滿足控制要求的前提下，力求控制要求的前提下，力求PLC控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全、可靠、操作和維修方便，而且應(yīng)使系濟、安全、可靠、操作和維修方便，而且應(yīng)使系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計設(shè)計任務(wù)書內(nèi)容：電氣設(shè)計任務(wù)書中，除簡要說明所設(shè)計設(shè)備的型號、用途、工藝過

3、程、動作要求、傳動參數(shù)、工作條件外還應(yīng)說明以下主要技術(shù)指標及要求：1）控制精度、生產(chǎn)效率要求。2）電氣傳動基本特性如運動部件數(shù)量、用途、動作順序，負載特性、調(diào)速指標、起動、制動要求等。3）自動化程度要求。4）穩(wěn)定性及抗干擾要求。5）聯(lián)鎖條件及保護要求。6）電源種類、電壓等級、頻率及容量等要求。7）目標成本與經(jīng)費限額。8）驗收標準及驗收方式。9）其他要求如設(shè)備布局、安裝要求、操作臺布置、照明、信號指示、報警方式等等。 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計9.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟 返回本節(jié)返回本節(jié)分析評估控制任務(wù)分析評估控制任務(wù)PLC機型選擇、機型選擇、I

4、/O設(shè)備選擇設(shè)備選擇I/O地址分配地址分配程序設(shè)計程序設(shè)計電氣系統(tǒng)安裝電氣系統(tǒng)安裝調(diào)試程序調(diào)試程序設(shè)計硬件系統(tǒng)接線圖和控制柜設(shè)計硬件系統(tǒng)接線圖和控制柜滿足要求？滿足要求？連機調(diào)試連機調(diào)試滿足要求？滿足要求？編制技術(shù)文件編制技術(shù)文件現(xiàn)場安裝調(diào)試現(xiàn)場安裝調(diào)試交付使用交付使用YYNNN檢查修改程序檢查修改程序檢查硬件接線檢查硬件接線第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計1、分析評估控制任務(wù)、分析評估控制任務(wù) 1）熟悉被控系統(tǒng)的工藝要求）熟悉被控系統(tǒng)的工藝要求 2）根據(jù)被控對象的控制過程和要求，選擇最合）根據(jù)被控對象的控制過程和要求，選擇最合適的控制裝置適的控制裝置 3）選擇最合適的控制裝置所遵循的基本原則：

5、）選擇最合適的控制裝置所遵循的基本原則： 可靠性可靠性 功能完善功能完善 經(jīng)濟性經(jīng)濟性返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2、PLC機型的選擇，機型的選擇，I/O設(shè)備的選擇設(shè)備的選擇 返回本章首頁返回本章首頁1）選擇）選擇PLC的機型應(yīng)考慮下面幾個方面：的機型應(yīng)考慮下面幾個方面： 結(jié)構(gòu)合理：結(jié)構(gòu)合理：對于工藝過程比較固定對于工藝過程比較固定 、控制量較小、控制量較小、環(huán)境較好（維修量較?。┑膱龊希x用整體環(huán)境較好（維修量較?。┑膱龊?，選用整體PLC；其他情況選用模塊式結(jié)構(gòu)其他情況選用模塊式結(jié)構(gòu)PLC。 功能合理功能合理 ：對于開關(guān)量控制工程，一般選用小型就對于開關(guān)量控制工程，一般選用

6、小型就機；控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，控制功能要求高的工程項機；控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，控制功能要求高的工程項目選用中型機或大型機，再根據(jù)輸出端電源的種類目選用中型機或大型機，再根據(jù)輸出端電源的種類和輸出類型選用主機的輸出類型。和輸出類型選用主機的輸出類型。 類型統(tǒng)一：類型統(tǒng)一：同一機型的同一機型的PLC，極大的方便產(chǎn)品、器，極大的方便產(chǎn)品、器件的采購和管理件的采購和管理 價格方面：價格方面：個人喜好方面：個人喜好方面：第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計估算用戶存儲器容量：估算用戶存儲器容量：應(yīng)用程序所占的內(nèi)存不得超過主機應(yīng)用程序所占的內(nèi)存不得超過主機提供的內(nèi)存，預(yù)留提供的內(nèi)存，預(yù)留25%的余量。的余量。返回本節(jié)

7、返回本節(jié)序號序號功能器件名稱功能器件名稱所需要的存儲器的字數(shù)所需要的存儲器的字數(shù)1開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入輸入總點數(shù)輸入總點數(shù)10字字/點點2開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出輸出總點數(shù)輸出總點數(shù)8字字/點點3定事器定事器/計數(shù)器計數(shù)器定事器定事器/計數(shù)器的個數(shù)計數(shù)器的個數(shù)5字字/個個4模擬量模擬量模擬量通道數(shù)模擬量通道數(shù)8100字字/通道通道5通信端口通信端口端口數(shù)端口數(shù)300字字/個個第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2）I/O模塊的選擇：模塊的選擇：根據(jù)根據(jù)I/O點數(shù)，點數(shù)，I/O信號的性質(zhì)、電源種類選擇信號的性質(zhì)、電源種類選擇I/O模塊的模塊的數(shù)量和功能數(shù)量和功能輸入模塊：輸入模塊：（1）根據(jù)輸入信號的性質(zhì)

8、選擇輸出模塊的類型）根據(jù)輸入信號的性質(zhì)選擇輸出模塊的類型（2）根據(jù)輸入點數(shù)選擇輸入模塊的數(shù)量）根據(jù)輸入點數(shù)選擇輸入模塊的數(shù)量（3）根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與）根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊的距離遠近來選輸入模塊的距離遠近來選擇工作電壓，距離越遠，選擇輸入模塊的電壓應(yīng)較高。擇工作電壓，距離越遠，選擇輸入模塊的電壓應(yīng)較高。（4）高密度的輸入模塊，能允許同時接通的總點數(shù)不得）高密度的輸入模塊，能允許同時接通的總點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的超過總輸入點數(shù)的60%。返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2）I/O模塊的選擇：模塊的選擇：輸出模塊：輸出模塊：（1）根據(jù)現(xiàn)場輸出信號選擇模塊的輸出類型。）根據(jù)現(xiàn)

9、場輸出信號選擇模塊的輸出類型。（2）根據(jù)輸出點的數(shù)量選擇輸出模塊的數(shù)量）根據(jù)輸出點的數(shù)量選擇輸出模塊的數(shù)量（3）輸出模塊的選擇還應(yīng)考慮每一個輸出點的）輸出模塊的選擇還應(yīng)考慮每一個輸出點的驅(qū)動能力和整個模塊的滿負荷能力。即輸出模塊驅(qū)動能力和整個模塊的滿負荷能力。即輸出模塊同時接同的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大電同時接同的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大電流值。流值。返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2）I/O模塊的選擇：模塊的選擇：模擬量模塊：模擬量模塊： 變送器、執(zhí)行機構(gòu)的量程是否與變送器、執(zhí)行機構(gòu)的量程是否與PLC的模擬量輸入的模擬量輸入/輸輸出模塊的量程相匹配出模塊的量程相匹配

10、 使用旋轉(zhuǎn)編碼器時，應(yīng)考慮使用旋轉(zhuǎn)編碼器時，應(yīng)考慮PLC高速計數(shù)器的功能和高速計數(shù)器的功能和工作頻率是否滿足要求。工作頻率是否滿足要求。專用功能模塊配置：只要滿足控制要求即可，避免專用功能模塊配置：只要滿足控制要求即可，避免大材小用。大材小用。返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁3、I/O地址分配：做地址分配：做I/O地址分配表，一般來說，中地址分配表，一般來說，中間繼電器、定時器、計數(shù)器等元件不列在端子接線間繼電器、定時器、計數(shù)器等元件不列在端子接線表中。表中。4、選擇控制系統(tǒng)中其他所用電器元件的型號。、選擇控制系統(tǒng)中其他所用電器元件的型號。第九章第九章 應(yīng)

11、用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁5、軟件設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、硬件設(shè)計軟件設(shè)計和硬件設(shè)計可同時進行。軟件設(shè)計和硬件設(shè)計可同時進行。1）軟件設(shè)計：編制）軟件設(shè)計：編制PLC程序程序（1）根據(jù)控制設(shè)備的工藝流程，畫出程序流程圖）根據(jù)控制設(shè)備的工藝流程，畫出程序流程圖或順序功能圖，它是編程的主要依據(jù)，應(yīng)盡可能準或順序功能圖，它是編程的主要依據(jù)，應(yīng)盡可能準確和詳細。確和詳細。（2）編制）編制PLC控制程序，簡單的梯形圖用經(jīng)驗設(shè)控制程序，簡單的梯形圖用經(jīng)驗設(shè)計法，復(fù)雜梯形圖用順序控制設(shè)計法。計法，復(fù)雜梯形圖用順序控制設(shè)計法。（3）梯形圖的模擬調(diào)試。）梯形圖的模擬調(diào)試。第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用

12、設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁2）硬件設(shè)計）硬件設(shè)計在軟件設(shè)計的同時可進行硬件設(shè)計和施工。在軟件設(shè)計的同時可進行硬件設(shè)計和施工。包括控制柜、控制屏的設(shè)計、制作，控制設(shè)備的包括控制柜、控制屏的設(shè)計、制作，控制設(shè)備的安裝，整體檢查等。安裝，整體檢查等。6、聯(lián)機調(diào)試、聯(lián)機調(diào)試7、整理技術(shù)文件、整理技術(shù)文件技術(shù)文件包括：技術(shù)文件包括：1）PLC外部接線圖和其他電氣圖樣；外部接線圖和其他電氣圖樣；2）PLC的編程元件表，包括定時器、計數(shù)器的設(shè)的編程元件表，包括定時器、計數(shù)器的設(shè)定值。定值。3）帶注釋的程序和必要的總體文字說明）帶注釋的程序和必要的總體文字說明第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計9.2 PLC設(shè)計

13、時的注意事項設(shè)計時的注意事項 返回本章首頁返回本章首頁1、節(jié)省、節(jié)省PLC輸入輸入/輸出點數(shù)的方法輸出點數(shù)的方法1）減少所需輸入點的方法）減少所需輸入點的方法（1）分時分組輸入）分時分組輸入L+M1MI0.0I0.1I0.2.自動自動/手動手動第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁（2）輸入觸點的合并）輸入觸點的合并L+I0.0第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁（3）將信號設(shè)置在）將信號設(shè)置在PLC之外之外Q0.0PLCFRKM第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2）減少所需輸出點數(shù)的方法）減少所需輸出點數(shù)的方法在在PLC輸出功率允許的條件下，通輸出功率允許的條件

14、下，通/斷狀態(tài)完全相同的多個負載可以并聯(lián)。斷狀態(tài)完全相同的多個負載可以并聯(lián)。返回本章首頁返回本章首頁第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁9.3 PLC安裝和布線注意事項安裝和布線注意事項1、抑制電源系統(tǒng)引入的干擾、抑制電源系統(tǒng)引入的干擾PLC應(yīng)盡可能取用電壓波動小、波形畸變較小應(yīng)盡可能取用電壓波動小、波形畸變較小的電源的電源在在PLC電源的輸入端加隔離變壓器電源的輸入端加隔離變壓器在在PLC的電源輸入端加低通濾波器的電源輸入端加低通濾波器第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁9.4 PLC的接地的接地PLC接地應(yīng)注意的事項接地應(yīng)注意的事項1）PLC接地最好采用

15、專用的接地極，如果不可能，也可與其他安裝盤板共接地最好采用專用的接地極，如果不可能，也可與其他安裝盤板共用接地系統(tǒng)，但要用自己的接地線直接與共用的接地極相連，絕對不允許與用接地系統(tǒng)，但要用自己的接地線直接與共用的接地極相連，絕對不允許與大型的電動機之類共用接地系統(tǒng)大型的電動機之類共用接地系統(tǒng)。2）PLC的接地極離的接地極離PLC越近越好，即接地線越短越好。越近越好，即接地線越短越好。 PLC如果由多單元組成，各單元之間應(yīng)采用同一點接地。如果由多單元組成，各單元之間應(yīng)采用同一點接地。3）PLC輸入輸入/輸出信號線盡量采用屏蔽電纜，其屏蔽層應(yīng)一點接地，輸出信號線盡量采用屏蔽電纜，其屏蔽層應(yīng)一點接地

16、，靠近靠近PLC這一端接地，另一端不接地。這一端接地，另一端不接地。4）接地線面積應(yīng)大于）接地線面積應(yīng)大于2平方毫米，接地線一般不超過平方毫米，接地線一般不超過20米，接地電米，接地電阻應(yīng)小于阻應(yīng)小于4歐姆。歐姆。第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計返回本章首頁返回本章首頁9.5 PLC控制系統(tǒng)的必要保護措施控制系統(tǒng)的必要保護措施1、為了防止負載短路損壞輸出單元，應(yīng)在、為了防止負載短路損壞輸出單元，應(yīng)在PLC輸出線路上安裝熔斷輸出線路上安裝熔斷器，有條件的情況下，在每個回路中都裝上熔斷器。器，有條件的情況下，在每個回路中都裝上熔斷器。2、對電動機正反轉(zhuǎn)控制等需要互鎖的場合，除了在、對電動機正反轉(zhuǎn)控制

17、等需要互鎖的場合，除了在PLC程序設(shè)計觸程序設(shè)計觸點互鎖之外，通常在外部接線中也應(yīng)采取互鎖措施，以保證電氣系點互鎖之外，通常在外部接線中也應(yīng)采取互鎖措施，以保證電氣系統(tǒng)的安全運行。統(tǒng)的安全運行。3、針對供電不穩(wěn)定和緊急停止的需要，、針對供電不穩(wěn)定和緊急停止的需要，PLC外部負載還應(yīng)具有失電外部負載還應(yīng)具有失電壓保護、過電流保護、過電壓保護和緊急停車等措施，以確保系統(tǒng)壓保護、過電流保護、過電壓保護和緊急停車等措施，以確保系統(tǒng)的可靠運行。的可靠運行。4、合理的使用滅弧裝置。、合理的使用滅弧裝置。第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述設(shè)計一個設(shè)計一個3工位旋轉(zhuǎn)工

18、作臺，其工作示意如圖工位旋轉(zhuǎn)工作臺，其工作示意如圖7.12所示。三個工位分所示。三個工位分別完成上料、鉆孔和卸件。別完成上料、鉆孔和卸件。（1）動作特性）動作特性工位工位1：上料器推進，料到位后退回等待。：上料器推進，料到位后退回等待。工位工位2：將料夾緊后，鉆頭向下進給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到：將料夾緊后，鉆頭向下進給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到位后，工件松開，放松完成后等待。位后，工件松開，放松完成后等待。工位工位3：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。到位后等待。（2）控制要求）控制要求通過選擇開關(guān)可實

19、現(xiàn)自動運行、半自動運行和手動操作。通過選擇開關(guān)可實現(xiàn)自動運行、半自動運行和手動操作。第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖9.12工作臺示意圖工作臺示意圖返回本節(jié)返回本節(jié)工位1裝工件鉆孔工位2退回工位3退回卸工件卸料器上料器第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計2. 制定控制方案制定控制方案 1）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動、半自動運行和手動調(diào)整方）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動、半自動運行和手動調(diào)整方式。式。2）手動調(diào)整采用按鈕點動的控制方式。）手動調(diào)整采用按鈕點動的控制方式。3）系統(tǒng)處于半自動工作方式時，每執(zhí)行完成一個工作循環(huán)，用一個）系統(tǒng)處于半自動工作方式時，每執(zhí)行完成一個工作循環(huán)，用一個起動

20、按鈕來控制進入下一次循環(huán)。起動按鈕來控制進入下一次循環(huán)。4）系統(tǒng)處于全自動運行方式時，可實現(xiàn)自動往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。）系統(tǒng)處于全自動運行方式時，可實現(xiàn)自動往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。5）系統(tǒng)運動不很復(fù)雜，采用）系統(tǒng)運動不很復(fù)雜，采用4臺電機臺電機 。6）對于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，）對于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，采用不進入采用不進入PLC的方法以節(jié)省的方法以節(jié)省I/O點數(shù)。點數(shù)。7）由于點數(shù)不多，所以用中小型）由于點數(shù)不多，所以用中小型PLC可以實現(xiàn)?？捎每梢詫崿F(xiàn)?？捎肅PU 224與擴與擴展模塊，或用一臺展模塊，或用一臺CPU 226。返回本節(jié)返回本

21、節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計3. 系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表 表表9.1輸入信號對照表輸入信號對照表第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計表表9.2 輸出信號對照表輸出信號對照表 返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計4. 設(shè)計主電路及設(shè)計主電路及PLC外部接線圖外部接線圖 圖圖9.13PLC外部接線圖外部接線圖PLC123SB11SB2SB4SB8SB9SB10SB7SB5SB6SQ1SB3SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SP1SP2YV4YV5YV6YV7YV8YV2YV3YV1KM4SA4第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖9.13為為PLC外部接線的示意圖，

22、實際接線時，還應(yīng)考外部接線的示意圖，實際接線時，還應(yīng)考慮到以下幾個方面：慮到以下幾個方面：1）應(yīng)有電源輸入線，通常為）應(yīng)有電源輸入線，通常為220V，50Hz交流電源，允交流電源，允許電源電壓有一定的浮動范圍。并且必須有保護裝置，許電源電壓有一定的浮動范圍。并且必須有保護裝置，如熔斷器等。如熔斷器等。2）輸入和輸出端子每）輸入和輸出端子每8個為一組共用一個個為一組共用一個COM端。端。3）輸出端的線圈和電磁閥必須加保護電路，如并接阻容）輸出端的線圈和電磁閥必須加保護電路，如并接阻容吸收回路或續(xù)流二極管。吸收回路或續(xù)流二極管。返回本節(jié)返回本節(jié)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖9.15手動部分手動部分返回本節(jié)返回本節(jié)3 3 183 3 193 3 20SB4SB4SB5SB5SB6SB6夾緊放松下鉆3 3 213 3 163 3 17SB7SB7SB2SB2SB3SB3上升上料退回3 3 22SB8SB8卸料3 3 23SB9SB9退回回到初始步15點動3 3 24SB10SB10旋轉(zhuǎn)第九章第九章 應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用設(shè)計圖圖9.14功能流程圖功能流程圖21983 3 113333433333763 3 143 3 103 3 53