第五章PLC控制電路應(yīng)用

1、5.1可編程序控制器在工業(yè)應(yīng)用中的一可編程序控制器在工業(yè)應(yīng)用中的一些問題些問題 可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試步驟試步驟 可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程可編程序控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程如圖所示。如圖所示。 5.1.1深人了解被控制系統(tǒng)深人了解被控制系統(tǒng)。 5.1.2與硬件有關(guān)的設(shè)計(jì)與硬件有關(guān)的設(shè)計(jì) (1)確定系統(tǒng)輸入元件確定系統(tǒng)輸入元件(如按鈕、指令開關(guān)、限如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器、變送器等位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器、變送器等)和輸出元和輸出元件件(如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等)的型的型號。

2、號。 (2)根據(jù)設(shè)備的操作任務(wù)和操作方式，確定操作根據(jù)設(shè)備的操作任務(wù)和操作方式，確定操作面板所需的元件，如指示燈、數(shù)字顯示裝置、開面板所需的元件，如指示燈、數(shù)字顯示裝置、開關(guān)和按鈕等，有的系統(tǒng)可能需要智能的操作員面關(guān)和按鈕等，有的系統(tǒng)可能需要智能的操作員面板，如與板，如與S7-200配套的配套的TD200文本顯示器或有圖文本顯示器或有圖形顯示功能和觸摸屏功能的操作員面板。形顯示功能和觸摸屏功能的操作員面板。 (3)確定可編程序控制器的輸入點(diǎn)和輸出確定可編程序控制器的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。列表統(tǒng)計(jì)可編程序控制器的輸入信點(diǎn)。列表統(tǒng)計(jì)可編程序控制器的輸入信號和輸出信號在表中標(biāo)明各信號的意號和輸出信號在表中

3、標(biāo)明各信號的意義和類型，如信號是數(shù)字量還是模擬量，義和類型，如信號是數(shù)字量還是模擬量，模擬信號的范圍等。模擬信號的范圍等。 (4)確定可編程序控制器的型號和硬件確定可編程序控制器的型號和硬件配置。如確定配置。如確定CPU模塊的型號，擴(kuò)展模模塊的型號，擴(kuò)展模塊的型號和塊數(shù)。塊的型號和塊數(shù)。 (5)給各輸入、輸出變量分配地址，梯形給各輸入、輸出變量分配地址，梯形圖中變量的地址與可編程序控制器的外圖中變量的地址與可編程序控制器的外部接線端子號是一致的。這一步為繪制部接線端子號是一致的。這一步為繪制硬件接線圖作好了準(zhǔn)備，也為梯形圖的硬件接線圖作好了準(zhǔn)備，也為梯形圖的設(shè)計(jì)作好了準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)作好了準(zhǔn)備。 (

4、6)畫出可編程序控制器的外部硬件接線畫出可編程序控制器的外部硬件接線圖。給輸入輸出變量分配好地址后，圖。給輸入輸出變量分配好地址后，畫出可編程序控制器的外部硬件接線圖，畫出可編程序控制器的外部硬件接線圖，以及其他電氣原理圖和接線圖。以及其他電氣原理圖和接線圖。 (7)畫出操作站和控制柜面板的機(jī)械布置畫出操作站和控制柜面板的機(jī)械布置圖和內(nèi)部的機(jī)械安裝圖。圖和內(nèi)部的機(jī)械安裝圖。 (8)建立符號表。符號表用來給存儲器內(nèi)建立符號表。符號表用來給存儲器內(nèi)的絕對地址命名，可對物理輸人輸出的絕對地址命名，可對物理輸人輸出信號和程序中用到的其他存儲單元命名。信號和程序中用到的其他存儲單元命名。建立符號表后可以

5、在程序中顯示各絕對建立符號表后可以在程序中顯示各絕對地址的符號名，有利于程序的設(shè)計(jì)和閱地址的符號名，有利于程序的設(shè)計(jì)和閱讀讀。 5.1.3設(shè)計(jì)梯形圖程序設(shè)計(jì)梯形圖程序 首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定用戶程序的基本結(jié)構(gòu)，畫體情況，確定用戶程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出程序流程圖或數(shù)字量控制系統(tǒng)的順序出程序流程圖或數(shù)字量控制系統(tǒng)的順序功能圖。它們是編程的主要依據(jù)，應(yīng)盡功能圖。它們是編程的主要依據(jù)，應(yīng)盡可能地準(zhǔn)確和詳細(xì)?？赡艿販?zhǔn)確和詳細(xì)。 較簡單的系統(tǒng)的梯形圖可以用經(jīng)驗(yàn)法較簡單的系統(tǒng)的梯形圖可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜的系統(tǒng)一般采用順序控制設(shè)設(shè)計(jì)，復(fù)雜的系統(tǒng)一般采用順序

6、控制設(shè)計(jì)法。計(jì)法。 5.1.4梯形圖程序的模擬調(diào)試梯形圖程序的模擬調(diào)試 根據(jù)順序功能圖，用小開關(guān)和按鈕來根據(jù)順序功能圖，用小開關(guān)和按鈕來模擬可編程序控制器實(shí)際的輸人信號，模擬可編程序控制器實(shí)際的輸人信號，通過模塊上各輸出位對應(yīng)的發(fā)光二極管，通過模塊上各輸出位對應(yīng)的發(fā)光二極管，觀察各輸出信號的變化是否滿足設(shè)計(jì)的觀察各輸出信號的變化是否滿足設(shè)計(jì)的要求。要求。 5.1.5現(xiàn)場調(diào)試現(xiàn)場調(diào)試 完成上述工作后，將可編程序控制器完成上述工作后，將可編程序控制器安裝在控制現(xiàn)場，接人實(shí)際的輸入信號安裝在控制現(xiàn)場，接人實(shí)際的輸入信號和負(fù)載。在聯(lián)機(jī)總調(diào)試過程中將暴露出和負(fù)載。在聯(lián)機(jī)總調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在

7、的傳感器、執(zhí)行器和接系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和接線等硬件方面的問題，以及可編程序控線等硬件方面的問題，以及可編程序控制器的外部接線圖和梯形圖設(shè)計(jì)中的問制器的外部接線圖和梯形圖設(shè)計(jì)中的問題，發(fā)現(xiàn)問題后在現(xiàn)場加以解決，直到題，發(fā)現(xiàn)問題后在現(xiàn)場加以解決，直到完全符合要求。完全符合要求。 5.1.6編寫技術(shù)文件編寫技術(shù)文件 技術(shù)文件應(yīng)包括：技術(shù)文件應(yīng)包括： (1)可編程序控制器的外部接線圖和其可編程序控制器的外部接線圖和其他電氣圖紙。他電氣圖紙。 (2)可編程序控制器的編程元件表，包可編程序控制器的編程元件表，包括程序中使用的輸入輸出位、存儲器位、括程序中使用的輸入輸出位、存儲器位、定時(shí)器計(jì)數(shù)器

8、、順序控制繼電器等的地址、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、順序控制繼電器等的地址、名稱、功能，以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定名稱、功能，以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值等。值等。 (3)順序功能圖、帶注釋的梯形圖和必順序功能圖、帶注釋的梯形圖和必要的總體文字說明。要的總體文字說明。5.2可編程序控制器控制系統(tǒng)的可靠性措施可編程序控制器控制系統(tǒng)的可靠性措施5.2.1外部干擾的來源外部干擾的來源 (1)控制系統(tǒng)供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高控制系統(tǒng)供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。次諧波產(chǎn)生的干擾。 (2)其他設(shè)備或空中強(qiáng)電場通過分布電容的耦合其他設(shè)備或空中強(qiáng)電場通過分布電容的耦合竄人控制系統(tǒng)引起的干擾。竄人控制

9、系統(tǒng)引起的干擾。 (3)鄰近的大容量電氣設(shè)備起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因電鄰近的大容量電氣設(shè)備起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾。磁感應(yīng)引起的干擾。 (4)相鄰信號線絕緣降低，通過導(dǎo)線絕緣電阻引相鄰信號線絕緣降低，通過導(dǎo)線絕緣電阻引起的干擾。起的干擾。 5.2.2對電源的處理對電源的處理 5.2.3安裝與布線的注意事項(xiàng)安裝與布線的注意事項(xiàng) 5.2.4可編程序控制器的接地可編程序控制器的接地 5.2.5強(qiáng)烈干擾環(huán)境中的隔離措施強(qiáng)烈干擾環(huán)境中的隔離措施 5.2.6可編程序控制器輸出的可靠性措施可編程序控制器輸出的可靠性措施 5.2.7故障的檢測與診斷故障的檢測與診斷5.3 順序控制設(shè)計(jì)方法順序控制設(shè)計(jì)方法5.

10、3順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖5.3.1順序控制設(shè)計(jì)法順序控制設(shè)計(jì)法 1 用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，沒有一用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，沒有一套同定的方法和步驟可以遵循，具有很大套同定的方法和步驟可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，對于不同的控制系統(tǒng)，的試探性和隨意性，對于不同的控制系統(tǒng)，沒有一種通用的容易掌握的設(shè)計(jì)方法。梯沒有一種通用的容易掌握的設(shè)計(jì)方法。梯形圖往往很難閱讀，系統(tǒng)的維修和改進(jìn)困形圖往往很難閱讀，系統(tǒng)的維修和改進(jìn)困難難。 2定義定義： 所謂順序控制，就是按照生所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號的作用

11、號的作用F，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。有秩序地進(jìn)行操作。 3.順序控制設(shè)計(jì)法的基本思想順序控制設(shè)計(jì)法的基本思想：將系統(tǒng)的：將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步段，這些階段稱為步(step)，并用編程元，并用編程元件件(M和和S)來代表各步。來代表各步。a.步的劃分步的劃分:根據(jù)輸出量的狀態(tài)根據(jù)輸出量的狀態(tài),在任何一在任何一步之內(nèi)，各輸出量的步之內(nèi)，各輸出量的ONOFF狀態(tài)不變，狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量的狀態(tài)是不同的。但是相鄰

12、兩步輸出量的狀態(tài)是不同的。b. 轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件:使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號。的信號。532順序功能圖順序功能圖1順序功能圖的由來順序功能圖的由來功用：描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能功用：描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)可編程序和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。控制器的順序控制程序的有力工具。組成：步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、組成：步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、動(dòng)作動(dòng)作2.步步 1）表示方法：）表示方法： 用矩形方框，方框中可以用矩形方框，方框中可以用數(shù)字，編程元件的地址作為步的編號。圖用數(shù)字，編程元件的地址作為

13、步的編號。圖4-12是某組合機(jī)床動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖是某組合機(jī)床動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖和輸入輸出信號時(shí)序圖。和輸入輸出信號時(shí)序圖。 2）初始步：）初始步： 與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步，初始步用雙線方框表示。步稱為初始步，初始步用雙線方框表示。 3）與步對應(yīng)的動(dòng)作或命令。）與步對應(yīng)的動(dòng)作或命令。 4）活動(dòng)步：系統(tǒng)正處于某一步所在的階段）活動(dòng)步：系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時(shí)該步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)該步處于活動(dòng)狀態(tài)。3有向連線與轉(zhuǎn)換條件有向連線與轉(zhuǎn)換條件 1）有向連線：從上到下或從左至右箭頭）有向連線：從上到下或從左至右箭頭不標(biāo)，反之標(biāo)出。不標(biāo)，反之標(biāo)出。 2）轉(zhuǎn)換：用

14、有向連線上與有向連線垂直）轉(zhuǎn)換：用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，將相鄰兩步隔開。的短劃線來表示，將相鄰兩步隔開。 3）轉(zhuǎn)換條件：）轉(zhuǎn)換條件： 轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布邏輯命題，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。的短線的旁邊。 4基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1）單序列）單序列2）選擇序列）選擇序列3）并列序列）并列序列4）順序功能圖舉例）順序功能圖舉例 5轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則 1）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件 (1)該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動(dòng)步。該

15、轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動(dòng)步。 (2)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。 2）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作 (1)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)步。相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)步。 (2)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒?dòng)步。相連的前級步都變?yōu)椴换顒?dòng)步。6注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) (1)兩個(gè)步絕對不能直接相連必須用一個(gè)轉(zhuǎn)兩個(gè)步絕對不能直接相連必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開。換將它們隔開。 (2)兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連必須用一個(gè)步兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連必須用一個(gè)步將它們隔開。將它們隔開。

16、(3)初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài)，始步是必不可少狀態(tài)，始步是必不可少。 (4)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過程，一般應(yīng)有由步和有向連線組工藝過程，一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)，即在完成一次工藝過程的全成的閉環(huán)，即在完成一次工藝過程的全部操作之后，應(yīng)從最后一步返回初始步，部操作之后，應(yīng)從最后一步返回初始步，系統(tǒng)停留在初始狀態(tài)系統(tǒng)停留在初始狀態(tài)(單周期，圖單周期，圖4-12)，在連續(xù)循環(huán)工作方式時(shí)，將從最后一步在連續(xù)循環(huán)工作方式時(shí)，將從最后一步返回下一工作周期開始運(yùn)行的第一步返回下一工作周期開始運(yùn)行的第一步(

17、圖圖4-17)。(5)只有當(dāng)某一步的前級步是活動(dòng)步時(shí)，只有當(dāng)某一步的前級步是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步該步才有可能變成活動(dòng)步 1.鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)梯形圖設(shè)計(jì)鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)梯形圖設(shè)計(jì) 2.輸出電路的設(shè)計(jì)方法。：輸出電路的設(shè)計(jì)方法。： 1）某一輸出量僅在某一步中為）某一輸出量僅在某一步中為ON，將它的線圈與對應(yīng)步的存儲器位（將它的線圈與對應(yīng)步的存儲器位（M0.2）的線圈并聯(lián)。的線圈并聯(lián)。 2）某一輸出在幾步中都為）某一輸出在幾步中都為ON，將代，將代表各有關(guān)步的存儲器位的常開觸點(diǎn)并聯(lián)表各有關(guān)步的存儲器位的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后，驅(qū)動(dòng)該輸出的線圈。（后，驅(qū)動(dòng)該輸出的線圈。（M0.1MO.3的

18、常開觸點(diǎn)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的常開觸點(diǎn)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)Q0.O的線圈）的線圈） 5.3.3 以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法圖設(shè)計(jì)方法1.梯形圖與順序功能圖的對應(yīng)關(guān)系梯形圖與順序功能圖的對應(yīng)關(guān)系特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種設(shè)計(jì)方法特別有規(guī)律。在設(shè)計(jì)這種設(shè)計(jì)方法特別有規(guī)律。在設(shè)計(jì)復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí)既容易掌握，復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí)既容易掌握，又不容易出錯(cuò)。又不容易出錯(cuò)。 2.某組合機(jī)床的動(dòng)力頭控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)某組合機(jī)床的動(dòng)力頭控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)（圖計(jì)（圖5-8） 注意注意：使用這種編程方法時(shí)，不能將輸出：使用這種編程方法時(shí)，不能將輸出位的線圈與置位指令和復(fù)位指令并聯(lián)。位的線圈與置位指令和復(fù)位指令并聯(lián)。5.3.4使用使用SCR指令的順序控制梯形圖指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法5.3.1順序控制繼電器指令順序控制繼電器指令 順序控制繼電器順序控制繼電器s專門用于編制專門用于編制順序控制程序。順序控制程序。 裝載順序控制繼電器裝載順序控制繼電器(Load Sequence Control Relay)指令指令LSCR n：表示一：表示一個(gè)個(gè)SCR段即順序功能圖中的步的開始。段即順序功能圖中的步的開始。 順序控制繼電器結(jié)束順序控制繼電器結(jié)束(sequence Control Relay End)指令指令SCRE：表示表示SCR段的結(jié)束。