《PLC編程及應(yīng)用》課件

《PLC編程及應(yīng)用》可編程邏輯控制器（PLC）是工業(yè)自動化領(lǐng)域的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)，包括制造業(yè)、電力、交通等領(lǐng)域。PLC簡介工業(yè)自動化核心可編程邏輯控制器（PLC）是現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)中不可或缺的核心部件，負(fù)責(zé)控制各種機械設(shè)備和生產(chǎn)流程。可靠性和耐用性PLC專門設(shè)計用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運行，具有高可靠性和耐用性，確保生產(chǎn)過程穩(wěn)定和高效運行。靈活性和可擴展性PLC通過編程實現(xiàn)控制邏輯，可以根據(jù)生產(chǎn)需求進行靈活調(diào)整和擴展，滿足各種復(fù)雜的自動化應(yīng)用。簡單易用PLC采用圖形化的編程語言，用戶可以通過簡單的操作完成程序設(shè)計，降低了自動化系統(tǒng)的開發(fā)難度。PLC的基本硬件結(jié)構(gòu)中央處理器(CPU)PLC的核心，負(fù)責(zé)程序執(zhí)行，控制邏輯運算，與外部設(shè)備通信。輸入輸出模塊接收外部傳感器信號，發(fā)送控制信號給執(zhí)行機構(gòu)，例如電機，閥門等。內(nèi)存存儲用戶程序，數(shù)據(jù)，運行時的狀態(tài)信息。PLC的編程語言梯形圖使用類似繼電器控制電路的圖形表示方式，直觀易懂，適合邏輯控制。指令表以指令的形式，類似匯編語言，對PLC進行編程，效率較高，適合復(fù)雜的邏輯控制。功能塊圖使用圖形符號表示各種功能模塊，用連接線表示數(shù)據(jù)流向，模塊化設(shè)計，便于維護。結(jié)構(gòu)化文本類似高級語言，使用文本形式編寫程序，靈活易用，適合復(fù)雜的控制邏輯。梯形圖編程基礎(chǔ)1基本符號了解線圈、觸點、常開、常閉2指令和功能塊掌握常用指令，如定時器、計數(shù)器3邏輯運算理解與、或、非等邏輯運算4程序結(jié)構(gòu)熟悉程序結(jié)構(gòu)，如主程序、子程序梯形圖編程是PLC編程中最常用的方法之一，也是理解PLC運行邏輯的基礎(chǔ)。掌握梯形圖編程需要理解基本符號、指令和功能塊，以及邏輯運算和程序結(jié)構(gòu)等方面的知識。梯形圖元件說明繼電器繼電器是梯形圖中常用元件之一，用于控制電路的通斷。定時器定時器用于控制程序執(zhí)行的延時時間，可以實現(xiàn)延時啟動或延時關(guān)閉功能。計數(shù)器計數(shù)器用于統(tǒng)計特定事件發(fā)生的次數(shù)，可以用于控制循環(huán)次數(shù)或計數(shù)操作。邏輯運算邏輯運算符用于實現(xiàn)邏輯判斷，例如AND、OR、NOT等運算。繼電器線圈和觸點1線圈線圈類似于開關(guān)，接收來自程序的控制信號，并根據(jù)信號狀態(tài)進行切換。2常開觸點常開觸點在電路未通電時處于斷開狀態(tài)，當(dāng)線圈通電后，觸點閉合，電路接通。3常閉觸點常閉觸點在電路未通電時處于閉合狀態(tài)，當(dāng)線圈通電后，觸點斷開，電路斷開。延時和計數(shù)器11.延時定時器延時定時器用于控制程序執(zhí)行的延遲時間。設(shè)置延時時間后，程序在延時結(jié)束后才會執(zhí)行下一步操作。22.計數(shù)器計數(shù)器用于統(tǒng)計事件發(fā)生的次數(shù)。當(dāng)計數(shù)器達(dá)到設(shè)定值時，會觸發(fā)相應(yīng)的程序邏輯。33.計數(shù)器類型計數(shù)器分為向上計數(shù)器和向下計數(shù)器，可根據(jù)實際需求選擇合適的類型。44.應(yīng)用場景延時和計數(shù)器在PLC編程中應(yīng)用廣泛，例如控制電機啟動、控制生產(chǎn)流程、實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。程序流程控制1順序控制按照順序執(zhí)行指令2選擇控制根據(jù)條件選擇執(zhí)行路徑3循環(huán)控制重復(fù)執(zhí)行特定指令4跳轉(zhuǎn)控制修改程序執(zhí)行順序PLC程序流程控制指令是核心功能，通過控制指令的執(zhí)行順序來實現(xiàn)自動化控制邏輯。例如，順序控制可以用于控制生產(chǎn)線上的多個工序；選擇控制可以根據(jù)傳感器信號選擇不同的生產(chǎn)模式；循環(huán)控制可以用于重復(fù)執(zhí)行某個操作，例如自動包裝；跳轉(zhuǎn)控制可以根據(jù)條件提前結(jié)束或跳過某些步驟。程序編輯和下載1創(chuàng)建新程序利用PLC編程軟件打開編程界面，建立新的程序文件，根據(jù)程序邏輯編寫程序。2編輯程序根據(jù)設(shè)計好的程序流程和邏輯關(guān)系，在編程軟件中使用梯形圖、指令表等語言編寫程序代碼。3程序調(diào)試將程序下載到PLC后，通過模擬運行或?qū)嶋H運行進行調(diào)試，修正錯誤，確保程序邏輯正確。4程序下載通過編程軟件與PLC進行連接，將編寫好的程序代碼從電腦下載到PLC的內(nèi)存中，并進行驗證。5運行程序程序下載完成后，PLC開始執(zhí)行程序，控制相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)按照預(yù)定的邏輯進行工作。PLC應(yīng)用舉例:自動點檢系統(tǒng)自動點檢系統(tǒng)使用PLC控制，自動化執(zhí)行設(shè)備點檢任務(wù)，提升效率，降低人工成本。此系統(tǒng)可用于自動化生產(chǎn)線、機械設(shè)備、電力系統(tǒng)等。點檢系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)程序，自動收集設(shè)備運行數(shù)據(jù)，監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，并自動生成點檢報告，方便用戶進行分析和維護。系統(tǒng)設(shè)計思路需求分析明確自動點檢系統(tǒng)的功能需求,包括檢測項目、數(shù)據(jù)采集、報警提示等。硬件選型根據(jù)需求選擇合適的PLC型號、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等,確保系統(tǒng)性能和可靠性。軟件架構(gòu)設(shè)計合理的程序結(jié)構(gòu),分模塊編寫程序,便于維護和擴展。系統(tǒng)集成將硬件和軟件進行集成,確保各模塊之間協(xié)調(diào)工作,實現(xiàn)系統(tǒng)功能。輸入輸出信號定義輸入信號開關(guān)狀態(tài)傳感器數(shù)據(jù)編碼器脈沖輸出信號電機控制閥門驅(qū)動報警指示信號類型數(shù)字信號、模擬信號。通信接口RS485、以太網(wǎng)。編程邏輯設(shè)計梯形圖邏輯梯形圖語言是PLC編程中最常用的語言之一。它使用類似于繼電器控制電路的圖形表示方法，直觀易懂。指令式編程指令式編程語言使用類似于高級編程語言的結(jié)構(gòu)化語法，適合編寫復(fù)雜的邏輯控制程序。輸入輸出信號根據(jù)系統(tǒng)需求定義輸入信號和輸出信號，并編寫相應(yīng)的邏輯程序，實現(xiàn)對設(shè)備的控制和監(jiān)測。觸摸屏界面開發(fā)觸摸屏界面是人機交互的重要組成部分，方便操作人員對PLC控制系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。觸摸屏界面通常使用圖形化的界面設(shè)計軟件進行開發(fā)，可以包含各種按鈕、指示燈、圖表等元素，并可與PLC進行數(shù)據(jù)交互。觸摸屏界面開發(fā)需要考慮界面布局、操作流程、信息顯示等因素，并確保界面簡潔易懂，方便操作人員使用。同時，還需要確保界面與PLC程序的良好銜接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新和控制指令的準(zhǔn)確傳遞。變頻器控制集成速度控制變頻器可用于精確調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，提高系統(tǒng)效率，并提供平滑的啟動和停止。扭矩控制變頻器可根據(jù)負(fù)載變化自動調(diào)整電機扭矩，以確保最佳運行性能。節(jié)能控制通過調(diào)整電機運行參數(shù)，變頻器可以有效降低能耗，節(jié)省能源成本。安全控制變頻器具有過載、過流、短路等多種保護功能，確保系統(tǒng)安全運行。PLC應(yīng)用舉例:自動灌裝系統(tǒng)自動灌裝系統(tǒng)通常用于飲料、食品、化工等行業(yè)，實現(xiàn)液體或粉末狀物料的自動包裝。PLC在系統(tǒng)中扮演著核心控制器的角色，負(fù)責(zé)控制灌裝過程中的各個環(huán)節(jié)，例如物料輸送、稱重、灌裝、封口等。系統(tǒng)設(shè)計需求自動化灌裝需要設(shè)計一個自動灌裝系統(tǒng)，可根據(jù)預(yù)設(shè)的重量參數(shù)精確地將液體灌裝到容器中。自動化灌裝可提高生產(chǎn)效率，降低人工成本，確保灌裝精度，提高產(chǎn)品一致性。生產(chǎn)效率需要確保灌裝系統(tǒng)能夠以高效的速度完成灌裝任務(wù)，滿足生產(chǎn)線上的產(chǎn)量要求。灌裝速度需滿足生產(chǎn)線整體的生產(chǎn)節(jié)奏，避免出現(xiàn)瓶頸問題。安全可靠系統(tǒng)需要具備安全防護功能，防止意外發(fā)生，確保操作人員的安全。需要可靠的故障檢測機制，及時發(fā)現(xiàn)并處理系統(tǒng)故障，保證系統(tǒng)正常運行。靈活擴展設(shè)計系統(tǒng)時需要考慮到未來可能出現(xiàn)的生產(chǎn)需求變化，具備一定的靈活性和可擴展性。系統(tǒng)應(yīng)該可以方便地進行參數(shù)調(diào)整和功能擴展，滿足未來生產(chǎn)需求的改變。硬件設(shè)備選型PLC選擇選擇一款性能可靠、功能強大、易于編程的PLC，并根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的型號和配置。輸入輸出模塊根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出信號數(shù)量和類型選擇相應(yīng)的輸入輸出模塊，確保滿足系統(tǒng)需求。傳感器和執(zhí)行器根據(jù)系統(tǒng)功能選擇合適的傳感器和執(zhí)行器，例如流量傳感器、壓力傳感器、電機、閥門等。人機界面選擇合適的觸摸屏，便于操作人員監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)和進行故障診斷。閥門電磁驅(qū)動電磁閥電磁閥是自動灌裝系統(tǒng)的核心部件，控制液體流入和流出。驅(qū)動電路驅(qū)動電路負(fù)責(zé)控制電磁閥的通斷，根據(jù)PLC指令精確控制液體流向。傳感器傳感器監(jiān)測閥門的開閉狀態(tài)，將信號反饋給PLC，保證系統(tǒng)運行的可靠性。稱重控制算法11.目標(biāo)重量設(shè)定根據(jù)生產(chǎn)需求，設(shè)定灌裝目標(biāo)重量，并將其傳遞給PLC控制系統(tǒng)。22.實時重量采集通過稱重傳感器實時采集物料重量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC。33.重量偏差判斷比較實時重量數(shù)據(jù)與目標(biāo)重量，計算偏差值，判斷是否需要進行灌裝調(diào)整。44.控制閥門動作根據(jù)偏差值，控制灌裝閥門的開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)精確灌裝。人機界面設(shè)計直觀友好清晰易懂的界面布局，簡化操作流程。實時監(jiān)控實時顯示設(shè)備運行狀態(tài)，方便用戶監(jiān)控和管理。數(shù)據(jù)可視化圖表展示數(shù)據(jù)趨勢，直觀呈現(xiàn)關(guān)鍵信息。報警提示及時提醒用戶系統(tǒng)異常情況，方便快速處理。數(shù)據(jù)記錄和報表實時數(shù)據(jù)采集PLC系統(tǒng)實時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如產(chǎn)量、速度、溫度等，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。報表生成根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，生成各種報表，例如生產(chǎn)日報、設(shè)備運行狀態(tài)報表等，方便分析生產(chǎn)狀況和管理設(shè)備。數(shù)據(jù)可視化利用圖表、曲線等方式將數(shù)據(jù)可視化，更直觀地展現(xiàn)生產(chǎn)過程，幫助用戶快速發(fā)現(xiàn)問題。數(shù)據(jù)分析通過對數(shù)據(jù)的分析，可以找到生產(chǎn)過程中的問題，提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化生產(chǎn)流程。PLC應(yīng)用舉例:智能制造生產(chǎn)線智能制造生產(chǎn)線通常涉及復(fù)雜的流程，包括物料搬運、加工、組裝、檢測等環(huán)節(jié)。PLC在此發(fā)揮關(guān)鍵作用，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的運作，實現(xiàn)自動化、高效、精準(zhǔn)的生產(chǎn)目標(biāo)。生產(chǎn)線上的各種設(shè)備，如機器人、機床、傳感器等，通過PLC連接，實時采集數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令，并與人機界面交互，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理。生產(chǎn)線總體設(shè)計流程分析明確生產(chǎn)工藝流程，確定關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如物料輸送、加工、檢測、包裝等。設(shè)備布局根據(jù)生產(chǎn)流程和空間限制，合理規(guī)劃設(shè)備布局，考慮物流路徑和人機工程學(xué)。控制系統(tǒng)選擇合適的PLC型號和通訊協(xié)議，設(shè)計控制系統(tǒng)架構(gòu)，包括硬件選型、軟件編程、網(wǎng)絡(luò)連接等。安全防護設(shè)計安全防護措施，如急停按鈕、安全門、光電傳感器等，確保生產(chǎn)過程的安全。工藝流程分析生產(chǎn)流程從原材料到成品，生產(chǎn)線需要經(jīng)過一系列加工工序，每個工序都有其特定的操作和設(shè)備。例如，可能需要將材料切割、組裝、噴漆或包裝。自動化設(shè)備PLC能夠控制生產(chǎn)線上的各種自動化設(shè)備，例如機器人、傳送帶、氣動和電動執(zhí)行器，提高效率和精度。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控PLC可以收集生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)，例如產(chǎn)量、速度、溫度等，并進行實時監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，提高生產(chǎn)效率。信號輸入輸出傳感器傳感器負(fù)責(zé)將物理量轉(zhuǎn)換為電信號,例如溫度、壓力、流量等。執(zhí)行器執(zhí)行器根據(jù)PLC的控制信號驅(qū)動機械設(shè)備,實現(xiàn)自動化控制。I/O模塊I/O模塊將傳感器和執(zhí)行器與PLC連接,負(fù)責(zé)信號的轉(zhuǎn)換和隔離。信號線信號線用于連接傳感器、執(zhí)行器和I/O模塊,傳輸控制信號和數(shù)據(jù)。邏輯程序編寫編程軟件使用專業(yè)PLC編程軟件，如西門子STEP7、三菱GXDeveloper等。輸入程序代碼，并進行調(diào)試和仿真。程序邏輯設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)功能和工藝流程設(shè)計程序邏輯，包括順序控制、循環(huán)控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)據(jù)處理等。數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控實時數(shù)據(jù)獲取PLC采集現(xiàn)場設(shè)備運行數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、流量等。數(shù)據(jù)通過傳感器或其他采集設(shè)備輸入PLC，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)據(jù)分析與處理PLC對采