第14講可編程序控制器3

7.5PLC應用目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領(lǐng)域不斷擴大。從PLC應用類型看，大致可歸納為以下幾個方面。（1）開關(guān)量邏輯控制是PLC最基本、也是最廣泛的應用領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制，從單機控制、多機群控到自動生產(chǎn)線的控制，都可以找見它的身影。如專用機床、電梯、裝配生產(chǎn)線等。（2）閉環(huán)（過程）控制PLC通過PID指令或PID模塊，甚至模糊控制模塊，及A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，易于實現(xiàn)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制，從而達到過程控制的要求。（3）PLC配合數(shù)字控制（運動控制）從CNC內(nèi)置PLC，

PLC通過定位模塊，可實現(xiàn)單軸或多軸的位置控制功能，從而實現(xiàn)定位、插補等簡易CNC的功能，達到運動控制的要求。4．機器人自動化生產(chǎn)線

5．通信聯(lián)網(wǎng)(構(gòu)成DCS、FMS、CIMS系統(tǒng))PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位IPC及其他智能控制設備(如VVVF、CNC等)之間的通信。為了適應工廠自動化(FA)系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等的發(fā)展需要，各PLC制造廠商都在致力于提高PLC的通信聯(lián)網(wǎng)能力，紛紛推出各具特色的PLC現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FCS系統(tǒng))，如西門子公司的PROFIBUS、三菱公司的CC-LINK系列等，從而用網(wǎng)絡聯(lián)絡構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)(DCS)。值得注意的是，隨著PLC、DCS的相互滲透，二者的界線也日趨模糊，PLC已從傳統(tǒng)的應用于離散的制造業(yè)向應用于連續(xù)的流程工業(yè)擴展。7.5.1PLC的開發(fā)步驟

欲利用PLC來實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制，則必須熟悉PLC的開發(fā)步驟，并根據(jù)實際生產(chǎn)工藝要求，合理地選擇PLC的型號和接口。通過對典型實例的分析、牢牢掌握一般設計的五個步驟，即：①繪工藝流程圖與列動作順序表；②選擇PLC，列出現(xiàn)場器件與PLC內(nèi)部等效繼電器的對照表(簡單的控制可省略)；③繪PLC與現(xiàn)場器件連接的實際安裝圖。要特別注意現(xiàn)場的常閉觸點(如停止按鈕)在PLC安裝圖與梯形圖中的關(guān)系，這與在繼電器控制原理電路圖中的情況是不同的；④繪梯形圖；⑤按梯形圖編寫指令程序。然后將指令程序通過編程器送入PLC，進行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。最后進行系統(tǒng)安裝、現(xiàn)場試運行和調(diào)試，正式投入使用。主要設計步驟：1.分析控制要求。如：要實現(xiàn)的功能有哪些？2.Ｉ/O地址分配。如：輸入X000、輸出Y000等，要按圖表的方式設計出來。3.PLC與現(xiàn)場器件的實際連線圖設計（繪制）。（PLC外部接線圖）4.編程。如：梯形圖方案設計、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設計等。7.5.2PLC實現(xiàn)電動機控制的設計1.三相異步電動機啟動、停止控制1）分析工藝過程傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制的電動機的起動、自保持及停止電路，按下起動按鈕SB2，接觸器KM線圈得電并自鎖，電動機起動運行，按下停止按鈕SB1，接觸器KM線圈失電，電動機停止運行。2）PLC的I/O點的確定和分配和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC也是由輸入部分，邏輯部分和輸出部分組成。其相對應的元件安排如下輸入元件輸出元件X000：起動按鈕SB1Y001：接觸器KM線圈X001：停止按鈕SB23）PLC接線圖4）程序編寫按下起動按鈕SB1，X000接收外部信號置“1”，Y001置“1”并自鎖，需要停車時，按下停止按鈕SB2，X001常閉觸電置“0”，斷開Y001，使Y001置“0”，使電動機停止運行。2.電動機正反轉(zhuǎn)控制繼電接觸器控制線路可編程控制器梯形圖PLC的I/O配置問題接觸器線圈在正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時要短路電動機循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制PLC的I/O接線圖主電路PLC的梯形圖工作過程①按下起動按鈕，電動機正轉(zhuǎn)3s，停2s，反轉(zhuǎn)3s，停2s，如此循環(huán)5個周期后自動停止。②運行中，可按停止按鈕停止，熱繼電器動作也應停止。3.三相交流異步電動機的丫-△降壓啟動控制電路（1）能夠用按鈕控制電動機的啟動和停止。（2）電動機啟動時定子繞組接成丫，延時一段時間后，自動將電動機的定子繞組換接成△。（3）具有必要的保護措施。一、任務分析二。輸入/輸出分配代號名稱用途KM交流接觸器電機總電源控制KM1交流接觸器星形聯(lián)結(jié)KM2交流接觸器三角形聯(lián)結(jié)KT時間繼電器延時自動轉(zhuǎn)換SB1啟動按鈕啟動控制SB2停止按鈕停止控制輸入電器輸入點輸出電器輸出點起動按鈕SB1X000接觸器KMY000停止按鈕SB2X001接觸器KM1Y001接觸器KM2Y002IO分配接線圖三梯形圖（1）控制要求按下起動按鈕SB1，電動機起動運行，按下停止按鈕SB2，電動機停止運行。（2）輸入/輸出（I/O）分配X0：SB1，X1：SB2（常開），Y0：電動機（接觸器）。（3）梯形圖方案設計電動機的起保停電路單臺電動機的兩地控制（1）控制要求按下地點1的起動按鈕SB1或地點2的起動按鈕SB2均可起動電動機；按下地點1的停止按鈕SB3或地點2的停止按鈕SB4均可停止電動機運行。（2）輸入/輸出分配X000：SB1（常開），地點1起動按鈕X001：SB2（常開），地點2起動按鈕X002：SB3（常閉），地點1的停止按鈕X003：SB4（常閉），地點2的停止按鈕Y000：電動機（接觸器）。（3）梯形圖方案設計兩臺電動機的順序控制（1）控制要求電動機M1先起動（SB1），電動機M2才能起動（SB2）。（2）輸入/輸出分配X000：電動機M1起動（SB1），X001：電動機M2起動（SB2），X002：電動機M1停止（SB3），X003：電動機M2停止（SB4）；Y000：電動機M1（接觸器1），Y001：電動機M2（接觸器2）（3）梯形圖方案設計Y000斷開，Y001也斷開Y000復位，Y001也復位3臺電動機順序起動①控制要求。電動機M1起動5s后電動機M2起動,電動機M2起動5s后電動機M3起動；按下停止按鈕時，電動機無條件全部停止運行。②輸入/輸出分配。X000:停止按鈕，X001：起動按鈕，Y001：電動機M1，Y002：電動機M2，Y003：電動機M3。③梯形圖方案設計。7.5.3交通燈的PLC控制設計1.確定控制任務南北方向的三色燈共6盞，同顏色的燈同一時間亮、滅，所以可將同色燈進行并聯(lián)，用同一輸出信號控制；東西方向的三色燈也照此辦理。簡化情況下十字路口交通燈的布置圖(只考慮直行)111221222輸入輸出地址分配現(xiàn)場信號PLC地址說明輸入啟動SBX000輸出紅燈11Y000南北方向紅燈12綠燈11Y001綠燈12黃燈11Y002黃燈12紅燈21Y010東西方向紅燈22綠燈21Y011綠燈22黃燈21Y012黃燈223.接線圖4.梯形圖設計1）開始信號的讀取2）定時時間控制產(chǎn)生60S周期脈沖，用于紅燈交替點亮產(chǎn)生0.5S周期脈沖，用于綠燈最后三秒閃爍程序啟動后，4個定時器同時開始定時，且M100為ON，使南北綠燈亮、東西紅燈亮。3）信號燈控制程序紅燈11、12亮紅燈21、22亮綠燈21、22亮黃燈21、22亮2S綠燈11、12亮黃燈11、12亮2S7.6步進順控指令目的要求（1）掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC的繪制方法。（2）學習三菱FX系列PLC的狀態(tài)繼電器S及其步進指令STL、RET。（3）學會運用狀態(tài)編程法編制簡單順序控制應用程序。1順序功能圖(SFC)2步進梯形圖(STL)3SFC及STL的編程規(guī)則4多流程順序控制5SFC及STL的應用舉例7.6.1基本概念步進控制:在多工步的控制中，按照一定的順序分步動作，即上一步動作結(jié)束后，下一步動作才開始。步進指令:專門用于步進控制的指令編程步驟:1)根據(jù)工藝流程畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；2)根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫出步進梯形圖;

3)根據(jù)步進梯形圖編寫出指令表。FX2N系列步進指令

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SequentialFunctionChart，簡稱SFC）：是用狀態(tài)繼電器來描述工步轉(zhuǎn)移的圖形。狀態(tài)Sn狀態(tài)Sm轉(zhuǎn)移條件滿足轉(zhuǎn)移條件時，實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，即上一狀態(tài)（轉(zhuǎn)移源）復位，下一狀態(tài)（轉(zhuǎn)移目標）置位。

步進指令的表示方法狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和狀態(tài)梯形圖的對應關(guān)系狀態(tài)起始轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移目標7.6.2簡單流程順控結(jié)構(gòu)所謂簡單流程，是指狀態(tài)轉(zhuǎn)移只可能有一種順序。像自動小車的控制過程就只有一種順序：S0→S20→S21→S22→S23→S0，沒有其他可能，所以叫單流程順控結(jié)構(gòu)類別元件編號個數(shù)用途及特點初始狀態(tài)S0～S910用作SFC圖的初始狀態(tài)返回狀態(tài)S10～S1910在多運行模式控制當中，用作返回原點的狀態(tài)通用狀態(tài)S20～S499480用作SFC圖的中間狀態(tài)，表示工作狀態(tài)掉電保持狀態(tài)具有S500～S899400停電保持功能，停電恢復后需繼續(xù)執(zhí)行的場合，可用這些狀態(tài)元件信號報警狀態(tài)S900～S999100用作報警元件使用FX2N的狀態(tài)元件狀態(tài)的編號必須在指定范圍內(nèi)選擇。各狀態(tài)元件的觸點，在PLC內(nèi)部可自由使用，次數(shù)不限。在不用步進順控指令時，狀態(tài)元件可作為輔助繼電器在程序中使用。通過參數(shù)設置，可改變一般狀態(tài)元件和掉電保持狀態(tài)元件的地址分配。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫法實例例：某機械手的動作步進梯形圖指令表7.6.3選擇性分支流程的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖若有多條路徑，而只能選擇其中一條路徑來執(zhí)行，這種分支方式稱為選擇分支。當S0之行后，若X1先有效，則跳到S21執(zhí)行，此后即使X2有效，S22也無法執(zhí)行。之后若X3有效，則脫離S21而跳到S23執(zhí)行，當X5有效后，則結(jié)束流程。當S0之行后，若X2先有效，則跳到S22執(zhí)行，此后即使X1有效，S21也無法執(zhí)行。當S0執(zhí)行后，若X1有效，則S20及S21同時執(zhí)行。若有多條路徑，且必須同時執(zhí)行，這種分支的方式稱為并進分支流程。在各條路徑都執(zhí)行后，才會繼續(xù)往下指令，像這種有等待功能的方式稱之為并進匯合。當S22及S23都已執(zhí)行后，若X4有效，則脫離S22及S23而跳到S24執(zhí)行，程序結(jié)束。當左邊路徑已執(zhí)行到S22，而右邊路徑尚停留在S21時，此時即使X4有效，也不會跳到S24執(zhí)行。并進分支與匯合流程STL S20OUT Y0LD X0SET S21SETS31 STL S21OUT Y1LD X1SET S22STL S22OUT Y2STL S31OUT Y10STL S22STL S31LD X10SET S40STL S40OUT Y20LD X11跳轉(zhuǎn)與循環(huán)