《電氣控制與PLC工程應(yīng)用》第8章

第8章可編程控制器的設(shè)計(jì)及示例8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述8.1.1PLC控制設(shè)計(jì)的基本原則8.1.2PLC控制設(shè)計(jì)的基本步驟8.2輸入輸出接線圖的設(shè)計(jì)8.2.1輸入接線圖的設(shè)計(jì)8.2.2節(jié)省輸入點(diǎn)的幾種方法8.2.3輸出接線圖的設(shè)計(jì)8.2.4節(jié)省輸出點(diǎn)的幾種方法8.3PLC控制設(shè)計(jì)示例8.3.1十字路口交通燈控制8.3.2電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線PLC設(shè)計(jì)8.3.3傳送帶機(jī)械手控制設(shè)計(jì)1第8章可編程控制器的設(shè)計(jì)及示例可編程控制器在電氣控制系統(tǒng)中，主要是根據(jù)控制梯形圖進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的邏輯運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的輸出控制，如果和特殊模塊連接，也可以進(jìn)行模擬量的輸入輸出控制?？删幊炭刂破鞯脑O(shè)計(jì)主要分為控制梯形圖設(shè)計(jì)、可編程控制器的輸入輸出接線設(shè)計(jì)以及主電路的設(shè)計(jì)等?？刂铺菪螆D的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分。由于控制梯形圖的設(shè)計(jì)基本上和常規(guī)電器的控制電路一樣，所以掌握常規(guī)電器控制電路的控制原理和設(shè)計(jì)方法是可編程控制器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。28.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述8.1.1PLC控制設(shè)計(jì)的基本原則PLC電氣控制系統(tǒng)是控制電氣設(shè)備的核心部件，因此PLC的控制性能是關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)是否能正常、安全，可靠、高率的關(guān)鍵所在。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，維修方便。保證控制系統(tǒng)的安全、可靠性。操作簡(jiǎn)單、方便、并考慮有防止誤操作的安全措施。滿足PLC的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和環(huán)境要求。38.1.2PLC控制設(shè)計(jì)的基本步驟1、對(duì)控制系統(tǒng)的控制要進(jìn)行詳細(xì)了解2、控制系統(tǒng)初步方案設(shè)計(jì)3、根據(jù)控制要求確定輸入輸出元件，繪制PLC輸入輸出接線圖和主電路圖4、根據(jù)控制要求和輸入輸出接線圖繪制梯形圖

5、完善上述設(shè)計(jì)內(nèi)容6、安裝調(diào)試48.2輸入輸出接線圖的設(shè)計(jì)8.2.1輸入接線圖的設(shè)計(jì)下面通過(guò)一些簡(jiǎn)單的實(shí)例說(shuō)明輸入電路的設(shè)計(jì)。例8-1

將圖8-1所示的兩個(gè)地點(diǎn)控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制電路改為PLC控制。圖8-1兩個(gè)地點(diǎn)控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制電路圖8-2兩個(gè)地點(diǎn)控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的PLC控制圖15圖8-3兩個(gè)地點(diǎn)控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的PLC控制圖26例8-2智力搶答分3組進(jìn)行智力搶答，每組一盞燈，先按下按鈕的燈亮，后按下按鈕無(wú)效。兒童組2人，每人一個(gè)按鈕，按下其中1個(gè)人按下按鈕燈就亮。學(xué)生組1人，1個(gè)按鈕。教授組2人，每人一個(gè)按鈕，2人都按下按鈕燈才亮。主持人按下復(fù)位按鈕后燈滅，開(kāi)始搶答。如果主持人閉合開(kāi)關(guān)后10秒內(nèi)搶答成功，電磁線圈將使彩球擺動(dòng)，以示搶答者得到一次幸運(yùn)機(jī)會(huì)。圖8-4智力搶答7例8-3將時(shí)間原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)控制電路(第二章圖2-23)改為PLC控制。圖8-5時(shí)間原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻PLC起動(dòng)控制電路88.2.2節(jié)省輸入點(diǎn)的幾種方法1、編碼輸入法編碼輸入是將多個(gè)輸入繼電器的組合作為輸入信號(hào)，n個(gè)輸入繼電器有2n種組合，可以用n位二進(jìn)制數(shù)表示，這種輸入方法可以最大限度地利用輸入點(diǎn)，一般需要梯形圖譯碼。如圖8-6所示，輸入繼電器X0、X1有4種組合，(即2位二進(jìn)制數(shù)00、01、10、11)，用M0～M3表示，相當(dāng)于4個(gè)輸入信號(hào)。例如開(kāi)關(guān)在M2位置，X1、X0=10，梯形圖中M2線圈得電。圖8-6編碼輸入之一9圖8-7編碼輸入之二102、矩陣輸入法圖8-8為3行2列輸入矩陣，這種接線一般常用于有多種輸入操作方式的場(chǎng)合。如圖中的選擇開(kāi)關(guān)SA打在左邊，則執(zhí)行手動(dòng)操作方式，用按鈕進(jìn)行輸入操作。開(kāi)關(guān)打在右邊，則執(zhí)行自動(dòng)操作方式，由系統(tǒng)接點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制。用功能指令組成輸入矩陣的方法參見(jiàn)第六章的相關(guān)內(nèi)容。圖8-83行2列輸入矩陣113、編程法圖8-9是用編程的方式組成的輸入電路。輸入按鈕SB相當(dāng)于一個(gè)十檔位的選擇開(kāi)關(guān)，初始位置為M20線圈得電，M20=1，接點(diǎn)閉合。圖8-9按鈕式十檔位選擇開(kāi)關(guān)128.2.3輸出接線圖的設(shè)計(jì)PLC輸出電路中常用的輸出元件有各繼電器、接觸器、電磁閥、信號(hào)燈、報(bào)警器、發(fā)光二極管等。PLC輸出電路采用直流電源時(shí)，對(duì)于感性負(fù)載，應(yīng)反向并聯(lián)二極管，否則接點(diǎn)的壽命會(huì)顯著下降，二極管的反向耐壓應(yīng)大于負(fù)載電壓的5～10倍，正向電流大于負(fù)載電流。PLC輸出電路采用交流電源時(shí)，對(duì)于感性負(fù)載，應(yīng)并聯(lián)阻容吸收器(由一個(gè)0.1μF電容器和一個(gè)100～120Ω電阻串聯(lián)而成)以保護(hù)接點(diǎn)的壽命。PLC輸出電路無(wú)內(nèi)置熔斷器，當(dāng)負(fù)載短路等故障發(fā)生時(shí)將損壞輸出元件，為了防止輸出元件損壞，在輸出電源中串接一個(gè)5～10A的熔斷器。如圖8-10所示。圖8-10PLC輸出電路保護(hù)的措施13例8-4星三角降壓起動(dòng)PLC控制在第四章圖4-53中、星三角降壓起動(dòng)PLC控制電路需用2點(diǎn)輸入(一個(gè)起動(dòng)按鈕，一個(gè)停止按鈕)，3點(diǎn)輸出(接觸器KM1～3)。而在圖8-11所示的星三角降壓起動(dòng)PLC控制電路中采用了1點(diǎn)輸入，2點(diǎn)輸出。SB即是起動(dòng)按鈕又是停止按鈕。考慮到星形起動(dòng)接觸器KM2只是在起動(dòng)時(shí)用一下，可以和KM1共用一個(gè)輸出點(diǎn)Y1。圖8-11星三角降壓起動(dòng)PLC控制148.2.4節(jié)省輸出點(diǎn)的幾種方法1.外部譯碼輸出圖8-12BCD碼驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管電路圖152、矩陣輸出在特定的場(chǎng)合可以用輸出矩陣來(lái)控制外部電路。圖8-13是一個(gè)5×8LED輸出矩陣，使用了13點(diǎn)輸出，用40個(gè)發(fā)光二極管，可用于顯示40種工作狀態(tài)。如果用動(dòng)態(tài)掃描方式也可以顯示一個(gè)5×8點(diǎn)陣的圖形或文字。圖8-135×8LED輸出矩陣16例8-5工業(yè)袋式除塵器的部分PLC控制圖8-14是工業(yè)袋式除塵器的部分PLC控制電路。該除塵器有4個(gè)除塵室，當(dāng)除塵器開(kāi)始工作時(shí)，1～4室依次輪流卸灰，每室卸灰時(shí)間為20秒，卸灰完畢后起動(dòng)反吹風(fēng)機(jī)，3秒后，1～4室再依次輪流清灰，每室清灰時(shí)間為15秒，結(jié)束后，并反復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程。圖8-14袋式除塵器PLC接線圖178.3PLC控制設(shè)計(jì)示例8.3.1十字路口交通燈控制在第四章第七節(jié)中，對(duì)十字路口交通燈的PLC控制是采用基本邏輯指令進(jìn)行編程的，下面舉幾個(gè)十字路口交通燈的PLC控制的程序，以供參考。圖8-15十字路口交通燈的PLC控制181920圖8-16十字路口交通燈控制梯形圖21圖8-17具有通行時(shí)間顯示的十字路口交通燈控制228.3.2電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線PLC設(shè)計(jì)1、電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線基本情況圖8-18電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線示意圖232PLC輸入輸出接線設(shè)計(jì)圖8-19電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線PLC接線圖243、主電路設(shè)計(jì)圖8-20電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線主電路圖254、操作面板設(shè)計(jì)圖8-21操作面板圖26

5、電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線PLC控制程序設(shè)計(jì)圖8-22單周、連續(xù)、手動(dòng)程序圖27圖8-23電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線總梯形圖128圖8-24單周、連續(xù)、單步控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖29圖8-25電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線總梯形圖230圖8-26傳送帶機(jī)械手動(dòng)作控制示意圖光電開(kāi)關(guān)M2電動(dòng)機(jī)M1電動(dòng)機(jī)傳送帶2傳送帶1SQ3SQ2SQ4SQ5上升下降右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)夾緊SQ6SQ18.3.3傳送帶機(jī)械手控制設(shè)計(jì)(1)、傳送帶機(jī)械手基本情況和控制要求在一條自動(dòng)生產(chǎn)線上，由機(jī)械手將傳送帶1上的物品傳送到傳送帶2上。機(jī)械手的上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、夾緊、放松動(dòng)作分別由電磁閥控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作，并用限位開(kāi)關(guān)及光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)機(jī)械手動(dòng)作的狀態(tài)和物品的位置。傳送帶1、2均由三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)。機(jī)械手初始狀態(tài)為手臂在下限位（下限位開(kāi)關(guān)SQ4受壓），手在傳送帶1上（右限位開(kāi)關(guān)SQ2受壓）手指松開(kāi)。機(jī)械手和傳送帶動(dòng)作控制示意圖如圖8-26所示。機(jī)械手要求有3種控制方式：1）手動(dòng)控制方式，2）單周期控制方式，3）連續(xù)控制方式。31輸入元件輸入繼電器輸入元件輸入繼電器輸出元件輸出繼電器光電開(kāi)關(guān)X0放松按鈕X10放松電磁閥Y0夾緊開(kāi)關(guān)X1夾緊按鈕X11夾緊電磁閥Y1上限位開(kāi)關(guān)X2上升按鈕X12上升電磁閥Y2下限位開(kāi)關(guān)X3下降按鈕X13下降電磁閥Y3左限位開(kāi)關(guān)X4左轉(zhuǎn)按鈕X14左轉(zhuǎn)電磁閥Y4右限位開(kāi)關(guān)X5右轉(zhuǎn)按鈕X1