PLC可編程控制器應用技術作業(yè)5

1、學習目標:了解可編程控制器設計的基本原則與步驟;掌握節(jié)省I/O點數(shù)的常用方法;掌握PLC實際應用中的注意事項。第五章可編程控制器的應用設計第一節(jié)可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本原則和步驟一、可編程控制器控制系統(tǒng)的設計原則任何一個電氣控制系統(tǒng)所要完成的控制任務,都是為使控制對象(生產(chǎn)控制設備、自動化生產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝過程等滿足提出的各項性能指標,最大限度的提高勞動生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量,減輕勞動強度和危害程度,提高自動化水平。因此,在設計PLC控制系統(tǒng)時,應遵循的基本原則。最大限度的使被控對象滿足提出的各項性能指標:設計人員在進行設計前,就應深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究,搜集資料,與機械部分的設計人員和實際操

2、作人員密切配合,共同擬定電氣控制方案,以便協(xié)同解決在設計過程中出現(xiàn)的各種問題。確?？刂葡到y(tǒng)的安全可靠:可靠性就是生命線,不能安全可靠工作的電氣控制系統(tǒng),不可能長期投入生產(chǎn)運行的,尤其是在以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,保證生產(chǎn)安全為目標的應用場合,必須將可靠性放在首位,必要時應構成冗余控制系統(tǒng)。力求控制系統(tǒng)簡單:在能夠滿足控制要求和保證可靠工作的前提下,應力求控制系統(tǒng)構成簡單。只有構成簡單的控制系統(tǒng)才具有經(jīng)濟性、實用性的特點,才能做到使用方便和維護容易。留有適當?shù)脑Ａ?考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴大,生產(chǎn)工藝的改進等要充分利用可編程控制器易于擴充的特點,在選擇PLC的容量(包括存儲器的容量、機架插槽數(shù)、I/O點的

3、數(shù)量等時,應留有適當?shù)脑Ａ?。二、可編程控制器控制系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容在設計任務書中,應明確各項設計要求、約束條件及控制方式。因此,設計任務書是整個系統(tǒng)設計的依據(jù)。要明確輸入設備的類型(如控制按鈕、形成凱管、操作開關、檢測元件、保護器件、傳感器等和數(shù)量,輸出設備的類型(如信號燈、接觸器、繼電器等執(zhí)行元件和數(shù)量以及由輸出設備驅動的負載(如電動機、電磁閥等,并進行分類、匯總。正確、合理的選擇機型對于保證整個系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性能指標起著重要作用。4.分配I/O通道,繪制I/O接線圖通過多用戶輸入、輸出設備的分析、分類和整理,進行相應的I/O通導分配,并據(jù)此繪制I/O接線圖。至此,基本完成了PLC控制系統(tǒng)的

4、硬件設計。一般采用梯形圖語言設計系統(tǒng)的控制程序。在進行設備選形式,應盡量選用標準設備。如無標準設備可選,還可能需要設計操作臺、控制貴、模擬顯示屏等非標準設備。在設計任務完成后,要編制系統(tǒng)的技術文件。技術文件一般應包括設計說明書、使用說明書、I/O接線圖和控制程序(如梯形圖三、可編程控制器控制系統(tǒng)設計的一般步驟(參考圖5-1(一評估控制任務在設計前,因該首先把PLC控制與其他控制方式,主要是與繼電器控制和微機控制加以比較,特別是從以下幾個方面予以考慮。(二PLC的選型1.I/O輸入、輸出處設備的數(shù)量和性質(zhì)在選擇PLC時,首先應對系統(tǒng)要求的輸入、輸出有詳細得了解,即輸入量有多少,輸出量有多少,哪些

5、是開關(或數(shù)字量,哪些是模擬量,對于數(shù)字型輸出量還應了解負載的性質(zhì),以選擇合適的輸出形式(繼電器型、晶體管型、雙向晶閘管型及決定選擇整體式還是模塊式的PLC.以下圖表例講解:典型電氣傳動設備及常用電氣元件所需I、O點數(shù) 以可逆運行的交流籠型電動機為例:輸入信號需要有正向起動按鈕、反向起動按鈕、停止按鈕以及需要正反向連鎖的接觸器反饋信號(將正、反向接觸器的輸出信號都反饋到PLC的輸入端,這樣可以提高系統(tǒng)控制的可靠性,需要占用PLC的5個輸入點。輸出信號為正、反向接觸器的線圈,需要占用PLC的2個輸出點。要根據(jù)該系統(tǒng)的控制過程和控制規(guī)律,確定PLC機應具有的功能。各個系列不同規(guī)格的PLC機所具有的

6、功能并不完全相同。如有些小型PLC只能有開關量的邏輯控制功能,而不具備數(shù)據(jù)處理和模擬處理功能。一般說來,用戶程序存儲器所需的內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、開關量I/O總點數(shù)、模擬量I/O總點數(shù)及設計者的編程水平有關。(三系統(tǒng)設計可編程控制器的系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計。指PLC外部設備的設計。在硬件設計中要進行輸入設備的選擇,執(zhí)行元件(如接觸器的線圈、電磁閥線圈、指示燈等的選擇,以及控制臺、柜的設計。此外還要對PLC做出I/O通道分配表,表中應包含I/O編號、設備代號、名稱及功能,應盡量將相同類型的信號、相同電壓等級的信號排在一起,以便于施工?？删幊炭刂破鞯能浖O計就是編寫用戶的控制程序。這是PL

7、C控制系統(tǒng)設計中工作量最大的工作。軟件設計的主要內(nèi)容一般包括:存儲器空間的分配;專用寄存器的確定;系統(tǒng)初始化程序的設計;各個功能塊子程序的編制;主程序的編制及調(diào)試;故障應急措施;其他輔助程序的設計。對于電氣技術人員來說,編寫用戶的控制程序就是設計梯形圖程序,可以采用邏輯設計法或經(jīng)驗設計法。四、系統(tǒng)調(diào)試(一實驗室模擬調(diào)試在進行PLC控制系統(tǒng)的程序調(diào)試時,所需要的信息可分為三類:程序運算中產(chǎn)生的;操作人員輸入的;現(xiàn)場實際狀態(tài)返回的。在控制程序的實驗室聯(lián)調(diào)階段,前兩類信息一般沒有問題,只有第三類問題不容易解決。模擬調(diào)試法的基本思想是:模擬發(fā)生第三類信號,為程序的調(diào)試創(chuàng)造出最大限度逼近現(xiàn)場實際情況的環(huán)

8、境。模擬方法主要有下述兩種。這種方法通常用于PLC的I/O點數(shù)裕量不大,內(nèi)存較為緊張的場合。此時還需要一些設備,如用另一臺PLC來模擬現(xiàn)場發(fā)生的信號,并將這些信號以硬連線的方式接到用于控制的PLC的輸入模板中去。這種方法是用于PLC的點數(shù)和內(nèi)存均有一定裕量的場合。(二現(xiàn)場聯(lián)機統(tǒng)調(diào)在統(tǒng)調(diào)時,一般應首先屏蔽外部輸出,再利用編程器的監(jiān)控功能,采用分段分級調(diào)試方法,通過運行檢查外部輸入量是否無誤,然后再利用PLC的強迫置位/復位功能逐個運行輸出部件。拔出全部模板,主機及所有各通道站的電源開關置于“OFF”位置,檢查220V/110V切換開關或跨接線是否正確。檢查各個狀態(tài)指示燈及風扇運行情況。編程器與主

9、機正確連接后通電,檢查顯示、風扇,以及裝載磁帶、磁盤的功能。進行初始化操作,清內(nèi)存,裝入磁帶或磁盤。用編程器對主機進行起動、停止操作,然后進行編程操作試驗。(1數(shù)字量模板測試輸字量輸入模板時,只要利用模板端子上的電源接線端,逐一短接各個輸入端子,檢查輸入點LED指示并從編程器上觀察該點狀態(tài)即可。測試數(shù)字量輸出模板時,利用編程器強制各個輸出點為ON,或編一段簡單程序使各個輸出點置位,檢查各個輸出點LED指示和輸出電壓。(2模擬量模板測試模擬量輸入模板時,用一個電壓源或電流源作為信號,用電位器分壓或分流,提供模擬量輸入信號,用電壓表或電流表測出輸入端信號,然后與PLC內(nèi)數(shù)字信號進行換算比較、檢查精

10、度。測試模擬量輸出模板時,用編程器給出0點、中點、滿數(shù)字,實際測量輸出電流和電壓。6.PLC系統(tǒng)與操作臺、模擬屏、MCC盤的聯(lián)調(diào)系統(tǒng)靜調(diào)是在MCC系統(tǒng)和現(xiàn)場設備為投入或未完全投入的情況下,模擬整個生產(chǎn)過程的控制,主要是為了調(diào)試完善應用軟件。MCC盤上主電路不送電,而操作回路給電,在操作臺上(包括就地操作臺進行手動、自動各種操作,檢查繼電器、接觸器動作情況,這種調(diào)試稱為空操作實驗。逐臺給單機主電路送電,進行就地手動試車。盡可能把全系統(tǒng)所有設備都納入空載聯(lián)調(diào),這時應使用實際的應用程序,但某些在空載時無法得到的信號仍然需要模擬,如料斗裝、放料信號等,料流信號等,可用時間程序產(chǎn)生。熱負載試車盡量采取間

11、斷方式,即試車處理再試車。(三程序存儲及歸檔第二節(jié)節(jié)省I/O點數(shù)的幾種方法一、對輸入信號的處理 幾個輸入點時,可采用此法。即將按鈕或開關信號作編碼處理,并在梯 實用可靠。不采用代碼為111的信號,以簡化按鈕的互鎖接線。7、利用跳轉指令輸入擴展法二、對輸出信號的處理1、共用輸出點擴展法:如果通、斷狀態(tài)完全相同的兩個或多個負載并聯(lián)時,可共用一個輸出點,如圖512,PLC同時帶動多個并聯(lián)的負載時,應注意校驗PLC的帶負載能力。 種。而輸入接口的輸入電源一般為直流5V、12V、24V、48V和交流的110V、220V。對模擬量的輸入或數(shù)字量的輸入以及按鈕開關、微動開關、水銀開關、光電開關、干簧開關和各

12、種無觸點開關,都適合于直流電源,可用較低電壓。對于強電開關、大的行程開關則適合于交流電源,可用較高電壓。二、接地PLC一般應與其他設備分別采用各自獨立的接地裝置也可采用公共接地方式,可與其他它弱電設備共用一個接地裝置禁止使用串聯(lián)接地的方式,也不要把接地端子接到一個建筑物的大型金屬框架上。三、輸出形式和適用的負載繼電器輸出晶體管輸出雙向輸出表5-2 PLC的開關量輸出形式和適用的負載 通過的設備時(如白熾燈,要確保晶體管或雙向晶閘管的安全,應使起動電流不要超過10倍的額定電流。對于易造成事故傷害的負載,除了在PLC的控制程序中加以考慮之外,還應在PLC之外設計緊急停車電路,設置事故開關、緊急停機

13、裝置等,使得一旦發(fā)生故障時,能及時切斷引起傷害事故的負載電源。 5.可在信號線的終端并聯(lián)一個約(0.10.47F/25V的電容。6.引至PLC控制柜的電纜要盡量遠離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。7.一般要將PLC安裝在專門的控制柜中,在安裝PLC控制柜的四周,要留出200mm的凈空間,保持良好的通風環(huán)境,且遠離金屬粉塵,有腐蝕性氣體,高濕度、高溫的場合,且要遠離高電壓、大電流的設備。小結:本章主要介紹了可編程控制器應用中一些實際注意的問題,并簡要介紹了可編程控制系統(tǒng)設計的基本原則和步驟,在實際應用中注意以下問題:1、可編程控制器的設計步驟包括評估控制任務、PLC的選型、系統(tǒng)設計。2、PLC的選型應考慮PLC的型號、I、O輸入、輸出設備的數(shù)量和性質(zhì)、PLC的功能、用戶