PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例講解

第七章PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)§7.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法§7.2節(jié)省輸入輸出點(diǎn)數(shù)的方法§7.3綜合實(shí)例7.1.1PLC系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)7.1.2PLC選型與硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.2.1節(jié)省輸入點(diǎn)的方法7.1.3PLC軟件設(shè)計(jì)與程序調(diào)試7.2.2節(jié)省輸出點(diǎn)的方法7.3.1PLC污水處理系統(tǒng)7.3.2PLC傳送、檢測與分揀控制系統(tǒng)7.3.3PLC自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)§7.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法7.1.1PLC系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)1．PLC系統(tǒng)的規(guī)劃

設(shè)計(jì)前，要深入現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，全面詳細(xì)地了解被控制對象的特點(diǎn)和生產(chǎn)工藝過程。在確定了控制對象和控制范圍之后，需要制定相應(yīng)的控制方案。在考慮完所有的控制細(xì)節(jié)和應(yīng)用要求之后，還必須要特別注意控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。要求在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)考慮到日后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，而適當(dāng)?shù)亓粲幸恍┯嗔浚奖闳蘸蟮纳?jí)。2．PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程（1）分析被控對象，明確控制要求。

（2）確定所需要的PLC機(jī)型，以及用戶輸入/輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）分配PLC的輸入/輸出點(diǎn)地址，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（4）可同時(shí)進(jìn)行PLC的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。（5）進(jìn)行總裝統(tǒng)調(diào)。（6）修改或調(diào)整軟硬件設(shè)計(jì)，使之符合設(shè)計(jì)的要求。（7）完成PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，投入實(shí)際使用。總裝統(tǒng)調(diào)后，還要經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，以檢驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。（8）技術(shù)文件整理?！?.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖§7.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法7.1.2PLC選型與硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1．PLC選型機(jī)型選擇基本原則：在功能滿足的前提下，力爭最好的性價(jià)比，并有一定的可升級(jí)性。在具體選擇PLC的型號(hào)可考慮以下幾個(gè)方面：（1）功能的選擇（2）基本單元的選擇（3）編程方式2．PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)：要完成系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)，詳細(xì)說明各個(gè)輸入信息流之間的關(guān)系，具體安排輸入和輸出的配置，以及對輸入和輸出進(jìn)行地址分配。在進(jìn)行上述工作的時(shí)，也要結(jié)合軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試等方面的考慮。合理地安排配置與地址分配的工作，會(huì)給日后的軟硬件設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)調(diào)試等帶來很多方便?！?.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法7.1.3PLC軟件設(shè)計(jì)與程序調(diào)試1．PLC軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)：完成參數(shù)表的定義，程序框圖的繪制，程序的編制和程序說明書的編寫。參數(shù)表的定義包括輸入信號(hào)表、輸出信號(hào)表、中間標(biāo)志表和存儲(chǔ)表的定義。程序框圖描述了系統(tǒng)控制流程走向和系統(tǒng)功能的說明，是全部應(yīng)用程序中各功能單元的結(jié)構(gòu)形式。軟件設(shè)計(jì)的主要過程是編寫用戶程序，它是控制功能的具體實(shí)現(xiàn)過程。程序說明書包括程序設(shè)計(jì)依據(jù)，程序基本結(jié)構(gòu)，各功能單元詳細(xì)分析，所用公式原理，各參數(shù)來源以及程序測試情況等。§7.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法2．PLC程序調(diào)試用裝在PLC上的模擬開關(guān)模擬輸入信號(hào)的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈模擬被控對象，檢查程序無誤后便把PLC接到系統(tǒng)中去，進(jìn)行調(diào)試。首先對PLC外部接線作仔細(xì)檢查，外部接線一定要準(zhǔn)確、無誤。為了安全可靠起見，常常將主電路斷開，進(jìn)行預(yù)調(diào)，當(dāng)確認(rèn)接線無誤再接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個(gè)完整的整體控制為止。§7.1PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法§7.2節(jié)省輸入輸出點(diǎn)數(shù)的方7.2.1節(jié)省輸入點(diǎn)的方法1．矩陣輸入法一般控制系統(tǒng)都存在多種工作方式，但各種工作方式又不可能同時(shí)運(yùn)行。所以可將這幾種工作分別使用的輸入信號(hào)分成若干組，PLC運(yùn)行時(shí)只會(huì)用到其中的一組信號(hào)。一般常用于有多種輸入操作方式的場合。2．輸入觸點(diǎn)的合并如果某些外部輸入信號(hào)總是以某種“或與非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，可以將它們對應(yīng)的觸點(diǎn)在PLC外部串、并聯(lián)后作為一個(gè)整體輸入PLC，只占PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)。3．將信號(hào)設(shè)置在PLC之外系統(tǒng)的某些輸入信號(hào)，都可以設(shè)置在PLC外部的硬件電路中。某些手動(dòng)按鈕需要串接一些安全聯(lián)鎖觸點(diǎn)，如果外部硬件聯(lián)鎖電路過于復(fù)雜，則應(yīng)考慮將有關(guān)信號(hào)送入PLC，用梯形圖實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖?！?.2節(jié)省輸入輸出點(diǎn)數(shù)的方7.2.2節(jié)省輸出點(diǎn)的方法1．矩陣輸出圖中采用8個(gè)輸出組成4ⅹ4矩陣，可接16個(gè)輸出設(shè)備。要使某個(gè)負(fù)載接通工作，只要控制它所在的行與列對應(yīng)的輸出繼電器接通即可。

當(dāng)只有某一行對應(yīng)的輸出繼電器接通，各列對應(yīng)的輸出繼電器才可任意接通；或者當(dāng)只有某一列對應(yīng)的輸出繼電器接通，各行對應(yīng)的輸出繼電器才可任意接通的，否則將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤接通負(fù)載。因此，采用矩陣輸出時(shí)，必須要將同一時(shí)間段接通的負(fù)載安排在同一行或同一列中，否則無法控制。2．外部譯碼輸出用七段碼譯碼指令SEGD，可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)七段數(shù)碼管，但需要7個(gè)輸出端。如采用在輸出端外部譯碼，則可減少輸出端的數(shù)量。

BCD碼驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管電路圖

§7.2節(jié)省輸入輸出點(diǎn)數(shù)的方§7.3綜合實(shí)例7.3.1PLC污水處理系統(tǒng)污水處理控制系統(tǒng)工作示意圖按S09選擇開關(guān)選擇廢水的程度（0為輕度污水，1為重度污水）按啟動(dòng)按鈕SB1啟動(dòng)污水泵，污水到位后由由污水到位傳感器發(fā)出污水到位信號(hào)，關(guān)閉污水泵，啟動(dòng)一號(hào)排污劑泵，一號(hào)排污劑到位后，關(guān)閉一號(hào)排污劑泵，如果是輕度污水，啟動(dòng)攪拌泵。

如果是重度污水，啟動(dòng)二號(hào)排污劑泵，二號(hào)排污劑到位后，關(guān)閉二號(hào)排污劑泵，啟動(dòng)攪拌泵。攪拌泵啟動(dòng)后延時(shí)6秒，關(guān)閉攪拌泵，啟動(dòng)放水泵，放水到位后，關(guān)閉放水泵延時(shí)1秒，開啟罐底門，污物自動(dòng)下落，延時(shí)4秒后關(guān)閉罐底門，此后再延時(shí)2秒，當(dāng)罐底門開啟不到3次時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行上述工藝。§7.3綜合實(shí)例當(dāng)罐底門開啟3次時(shí)，啟動(dòng)傳送帶運(yùn)行6秒，將污物箱運(yùn)走，換成空箱后繼續(xù)進(jìn)行上述工藝。按下停止按鈕SB2，則在罐底門關(guān)閉2秒后，停止污水處理。解：（1）輸入/輸出（I/O）分配表輸

入輸出輸入設(shè)備輸入編號(hào)輸出設(shè)備輸出編號(hào)啟動(dòng)按鈕S01X000污水泵Y000停止按鈕SB2X001一號(hào)除污劑泵Y001污水到位X002二號(hào)除污劑泵Y002一號(hào)除污劑到位X003攪拌機(jī)Y003二號(hào)除污劑到位X004放水泵Y004放水到位X005排污門Y005輕重污水開關(guān)S09X006傳送帶電機(jī)Y006§7.3綜合實(shí)例（2）根據(jù)工藝要求畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖§7.3綜合實(shí)例（3）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出指令語句表§7.3綜合實(shí)例7.3.2PLC傳送、檢測與分揀控制系統(tǒng)

物件傳送、檢測與分揀設(shè)備如圖所示。主要供料部件、機(jī)械手搬運(yùn)部件和皮帶輸送機(jī)部件等組成?！?.3綜合實(shí)例1．供料部件

由供料盤和供料架組成。供料盤推料撥桿由直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，供料架有光電傳感器作物件到位檢測用。由手指氣缸、機(jī)械手懸臂氣缸、機(jī)械手手臂氣缸和擺動(dòng)氣缸等組成。手指裝有夾緊識(shí)別磁性開關(guān)，懸臂氣缸和手臂氣缸兩端安裝有磁性開關(guān)，機(jī)械手支架的兩端裝有檢測氣缸左右擺動(dòng)位置的電容傳感器。2．氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)部件3．進(jìn)行物件傳送、檢測與分揀的皮帶傳送機(jī)部件皮帶傳送機(jī)由三相交流電動(dòng)機(jī)（帶減速箱）拖動(dòng)，交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器控制§7.3綜合實(shí)例控制工藝要求：設(shè)備能自動(dòng)完成金屬物件、黑色塑料物件與白色塑料物件（順序不確定）的傳送、分揀與包裝。系統(tǒng)啟動(dòng)后，供料盤首先送出一個(gè)物件，當(dāng)位置1的光電傳感器檢測到物件后，由機(jī)械手搬運(yùn)到皮帶輸送機(jī)位置2的下料孔，再進(jìn)行檢測和分揀。若送到輸送帶上的物件為金屬物件，則由傳送帶將金屬物件輸送到位置A，并由氣缸A推入出料斜槽A；若送到輸送帶上的物件為白色塑料物件，則由傳送帶將白色塑料物件輸送到位置B，并由氣缸B推入出料斜槽B；若送到輸送帶上的物件為黑色塑料物件，則由傳送帶將黑色塑料物件輸送到位置C，并由氣缸C推入出料斜槽C?！?.3綜合實(shí)例解：（1）輸入/輸出（I/O）分配表輸

入輸入設(shè)備輸入編號(hào)輸入設(shè)備輸入編號(hào)啟動(dòng)按鈕S01X000位置2光電傳感器X012停止按鈕SB2X001金屬傳感器X013位置1光電傳感器X002氣缸A伸出到位X014機(jī)械手伸出到位X003氣缸A縮回到位X015機(jī)械手下降到位X004光纖傳感器1X016機(jī)械手夾緊到位X005氣缸B伸出到位X017機(jī)械手上升到位X006氣缸B縮回到位X020機(jī)械手縮回到位X007光纖傳感器2X021機(jī)械手右旋到位X010氣缸C伸出到位X022機(jī)械手左旋到位X011氣缸C縮回到位X023§7.3綜合實(shí)例輸出輸出設(shè)備輸出編號(hào)輸出設(shè)備輸出編號(hào)送料盤電機(jī)Y000機(jī)械手右旋Y006機(jī)械手伸出Y001機(jī)械手左旋Y007機(jī)械手下降Y002傳送帶電機(jī)Y010機(jī)械手夾緊Y003氣缸A伸出Y011機(jī)械手上升Y004氣缸B伸出Y012機(jī)械手縮回Y005氣缸C伸出Y013§7.3綜合實(shí)例（2）根據(jù)工藝要求畫出機(jī)械手控制程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖§7.3綜合實(shí)例傳送帶程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖§7.3綜合實(shí)例7.3.3PLC自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)PLC自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖所示§7.3綜合實(shí)例控制工藝要求：

1．傳送站的物料斗中有物料時(shí)，在物料入口處有一個(gè)光電傳感器，檢測到信號(hào)后。上料氣缸動(dòng)作，將物料推出到傳送帶上，之后由電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行。

2．物塊在傳送帶的帶動(dòng)下，依次經(jīng)過可檢測出鐵質(zhì)物塊的電感傳感器；可檢測出金屬物塊的電容傳感器；可檢測出不同的顏色，且色度可調(diào)的顏色傳感器。傳送帶運(yùn)行5秒物塊到達(dá)傳送帶終點(diǎn)后自動(dòng)停止，電機(jī)停止運(yùn)行。

3．在物塊到達(dá)終點(diǎn)后，機(jī)械手將物塊從傳送帶上夾起，放到貨運(yùn)臺(tái)上，機(jī)械手返回等待。機(jī)械手由單作用氣缸驅(qū)動(dòng)，其工作順序?yàn)椋簷C(jī)械手下降→手爪夾緊→機(jī)械手上升→機(jī)械手右轉(zhuǎn)→機(jī)械手下降→手爪放松→機(jī)械手上升→機(jī)械手左轉(zhuǎn)回到原位?！?.3綜合實(shí)例

4．貨運(yùn)臺(tái)得到機(jī)械手搬運(yùn)過來的物塊后，根據(jù)在傳送帶上三個(gè)傳感器得到的特性參數(shù)，將物塊運(yùn)送到相應(yīng)的倉位，并由分揀氣缸將物塊推到倉位內(nèi)，最后貨運(yùn)臺(tái)回到等待位置。物料屬性對應(yīng)的倉儲(chǔ)位置如表7-1所示。倉儲(chǔ)位置物料屬性檢測電容傳感器電感傳感器色標(biāo)傳感器非鐵質(zhì)金屬鐵質(zhì)金屬黃色1號(hào)倉0002號(hào)倉0013號(hào)倉1104號(hào)倉1115號(hào)倉1006號(hào)倉101§7.3綜合實(shí)例解：（1）輸入分配表輸

入輸入設(shè)備輸入編號(hào)輸入設(shè)備輸入編號(hào)啟動(dòng)按鈕S01X000機(jī)械手右旋到位X010停止按鈕SB2X001機(jī)械手左旋到位X011上料光電傳感器X002電容傳感器X012上料氣缸伸出到位X003電感傳感器X013上料氣缸縮回到位X004色標(biāo)傳