可編程序控制器技術(shù)（第3版）課件：可編程序控制器的應(yīng)用

可編程序控制器的應(yīng)用內(nèi)容提要本章介紹PLC在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，它包括PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，主要介紹順序控制的設(shè)計調(diào)試方法。一、控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和PLC選型1．分析被控對象，明確控制要求2．制定電氣控制方案3．確定輸入/輸出設(shè)備及信號特點4．選擇可編程控制器5．分配輸入/輸出點地址6．設(shè)計電氣線路7．設(shè)計控制程序8．調(diào)試9．技術(shù)文件整理

一、PLC輸入電路的設(shè)計第二節(jié)

PLC外圍電路設(shè)計1.根據(jù)輸入信號類型合理選擇輸入模塊開關(guān)量輸入信號應(yīng)注意開關(guān)信號的頻率，當頻率較高時，應(yīng)選用高速計數(shù)模塊。數(shù)字量輸入信號應(yīng)合理選擇電壓等級。按電壓等級一般可分為交、直流24V，交、直流120V和交、直流230V或使用TTL或與TTL兼容的電平。模擬量輸入信號標準范圍的模擬量信號，如：1~5V，4~20mA，然后選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換模塊。當信號長距離傳送時，使用4~20mA的電流信號為佳。(1)開關(guān)量輸入元件的接線

2.輸入元件的接線方式(2)模擬量輸入/輸出接線以4通道模擬量輸入模塊FX2N—4AD為例

3.防止輸入開關(guān)信號抖動的方法采用RC電路進行濾波。編制防止抖動單元程序，如第三章單穩(wěn)態(tài)控制程序，延時時間可視開關(guān)抖動的情況而定。4.減少輸入點的方法減少系統(tǒng)所需的PLC輸入點是降低硬件成本的常用措施，具體的方法可根據(jù)實際情況參照教材提示。當現(xiàn)場生產(chǎn)過程需要修改控制方案，或某點損壞時，可使用備用得輸入/輸出點5.留有余量2）模擬量信號1.根據(jù)負載類型確定輸出方法1）開關(guān)量信號繼電器輸出：交流負載或直流負載

響應(yīng)速度較慢晶體管輸出：直流負載

開通與關(guān)斷時間均小于1ms合適的D/A模塊晶閘管輸出：交流負載

開通與關(guān)斷時間約為1ms和10ms二、PLC輸出電路的設(shè)計2.輸出負載接線方式交流負載直流負載（漏型輸出）1）輸出模塊的額定輸出電流、電壓必須大于負載所需求的電流和電壓。如果負載實際電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動，可以加中間驅(qū)動環(huán)節(jié)。3．選擇輸出電流、電壓2）在同一公共端所有輸出點的數(shù)量，必須確保同時接通輸出負載的電流之和小于公共端所允許通過的電流值。1）在輸出負載回路中加裝熔斷器，進行短路保護。2）直流電感性負載，在電感性負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。3）交流電感性負載，應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容吸收回路。4）實際使用中常將所有的開關(guān)量輸出都通過中間繼電器驅(qū)動負載，以保證PLC輸出模塊的安全。4．輸出電路的保護5.減少輸出點的方法（4）某些相對獨立的受控設(shè)備也可用普通繼電器直接控制。（3）矩陣輸出（2）并聯(lián)輸出（1）分組輸出分組輸出三、系統(tǒng)供電設(shè)計及接地1.系統(tǒng)供電設(shè)計隔離變壓器交流穩(wěn)壓器UPS電源1）采用專用接地或共用接地方式，但不能使用串聯(lián)接地的方式，2）交流地和信號地不能使用同一根地線。3）屏蔽地和保護地應(yīng)各自獨立地接到接地銅排上。4）模擬地、數(shù)字地、屏蔽地的接法，按《操作手冊》要求連接。2.接地處理緊密結(jié)合生產(chǎn)工藝熟悉控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)具備計算機和自動化方面的知識第三節(jié)控制程序設(shè)計本節(jié)介紹幾個常用的設(shè)計方法，重點以應(yīng)用得最多的順序控制問題為例，介紹梯形圖的設(shè)計，(1)分清主電路和控制電路一、基本電氣控制1.圖形轉(zhuǎn)換法虛線內(nèi)是控制電路這是主電路(2)確定輸入/輸出元件，分配地址輸入輸出其他SB2X000KM1Y000KAM20SB1X001KM2Y001KSX002KM3Y002熱繼電器的觸點不接入PLC的輸入點(3)主電路、PLC的供電和I/O接線設(shè)計(4)設(shè)計梯形圖原控制電路控制梯形圖該方法能基本解決簡單的控制回路改造。但不是百分之百成功??！2.經(jīng)驗設(shè)計法需要兩個基礎(chǔ)熟悉繼電器控制電路，能抓住控制電路的核心所在，能將一個較復雜的控制電路分解成若干個分電路，能熟練分析各分電路的功能和各分電路之間的聯(lián)系；熟悉梯形圖中一些典型的單元程序，如定時、計數(shù)、單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、互鎖、啟停保、脈沖輸出等。(1)繪制主電路和I/O接線圖主電路和I/O接線圖分析設(shè)計同前（2）電路分析1）起動→SB2

→

KM1得電→主觸點閉合→電動機起動→轉(zhuǎn)速上升一定值時→KS動合觸點閉合→KA得電并自鎖→KM3得電→短接起動電阻→電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升→至穩(wěn)定運行。2）制動→SB1

→KM1失電→其動斷觸點閉合（KA得電并保持）→KM2得電，KM3失電→電動機處于反接制動狀態(tài)（串入電阻限流）→當轉(zhuǎn)速快速下降到一定值時→KS動合觸點斷開，KM2釋放→電動機進入自由停車。（2）電路分析1）起動→SB2

→

KM1得電→主觸點閉合→電動機起動→轉(zhuǎn)速上升一定值時→KS動合觸點閉合→KA得電并自鎖→KM3得電→短接起動電阻→電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升→至穩(wěn)定運行。2）制動→SB1

→KM1失電→其動斷觸點閉合（KA得電并保持）→KM2得電，KM3失電→電動機處于反接制動狀態(tài)（串入電阻限流）→當轉(zhuǎn)速快速下降到一定值時→KS動合觸點斷開，KM2釋放→電動機進入自由停車。1）起動SB2+→

KM1+→KS+→KM3+2）制動：SB1

→KM1-→KM2+，KM3-

→KS-

→

KM2-寫的簡單一點（3）根據(jù)控制要求編寫梯形圖1）起動SB2+→

KM1+→KS+→KM3+2）制動SB1

→KM1-→KM2+，KM3-

→KS-

→

KM2-這樣是不是更簡單，調(diào)試更方便3.邏輯函數(shù)設(shè)計法（1）根據(jù)控制要求建立真值表（2）按真值表寫出邏輯表達式（3）按邏輯表達式畫出梯形圖例：三個按鈕中任意一個按下時，燈H0亮；任意兩個按鈕按下時，燈H1亮；三個按鈕同時按下時，燈H2亮；沒有按鈕按下時，所有燈都不亮。二、順序控制所謂順序控制，就是在生產(chǎn)過程中，各執(zhí)行機構(gòu)按照生產(chǎn)工藝規(guī)定的順序，在各輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，自動地有次序的操作。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，順序控制的應(yīng)用最為廣泛，特別在機械行業(yè)中，幾乎都是利用順序控制來實現(xiàn)加工的自動循環(huán)。順序控制程序設(shè)計的方法很多，其中順序功能圖（SFC）設(shè)計法是當前順序控制設(shè)計中最常用的設(shè)計方法之一。1.基礎(chǔ)設(shè)計（1）熟悉被控對象的工作過程工作過程：開始時，小車處于最左端，裝料開始，裝料電磁閥YC1得電，延時20秒；裝料結(jié)束，接觸器KM3、KM5得電，向右快行；碰到限位開關(guān)SQ2后，KM5失電，小車慢行；碰到SQ4時，KM3失電，小車停，電磁閥YC2得電，卸料開始，延時15秒；卸料結(jié)束后，接觸器KM4、KM5得電，小車向左快行；碰到限位開關(guān)SQ1，KM5失電，小車慢行；碰到SQ3，KM4失電，小車停，裝料開始……如此周而復始。以送料小車的工作過程為例介紹（2）

確定相鄰狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件(3)對I/O設(shè)備按PLC的I/O點進行分配(4)畫出狀態(tài)表或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是一一對應(yīng)的。雙線框M0表示初始狀態(tài)（5）

使用步進指令編寫梯形圖（5）

使用步進指令編寫梯形圖（6）使用SFC工具繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

SFC是SequentialFunctionChart（順序功能圖）的縮寫，也就是狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。使用SFC工具圖標，能很簡單地繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。圖形的繪制過程就是程序編寫的過程，完整的SFC能方便的轉(zhuǎn)換成用步進指令編寫的梯形圖。編寫和轉(zhuǎn)換的詳細過程見附錄C。（7）使用基本指令編寫梯形圖“狀態(tài)轉(zhuǎn)換模板”有三個功能：①本步的激活必須出現(xiàn)在上一步正在執(zhí)行，且本步轉(zhuǎn)入條件已經(jīng)滿足，而下一步尚未出現(xiàn)的情況下，才能實現(xiàn)；②本步的自鎖本步一旦激活，必須能自鎖，確保本步執(zhí)行，同時為下一步的激活創(chuàng)造條件；③本步的復位下一步標志的常閉觸點串聯(lián)用于實現(xiàn)互鎖，其作用是在執(zhí)行下一步時復位本步。（7）使用基本指令編寫梯形圖裝料右快行右慢行卸料左快行左慢行YC1YC2KM3KM4KM5a)循環(huán)程序段b)組合輸出程序段2.綜合設(shè)計操作面板輸入點分配表I/O接線圖（1）起動與急停2）急停設(shè)計繪制的結(jié)構(gòu)圖將急停觸點設(shè)置在自動循環(huán)程序段

1）啟動設(shè)計主要考慮的是啟動的條件，送料小車啟動的條件是小車在裝料位置，即壓合行程開關(guān)SQ3（Ｘ003），否則，按下啟動按鈕SB1（X000）無效，不能啟動，因此要將X003和X000串聯(lián)。將急停觸點設(shè)置在組合輸出程序段（2）單循環(huán)和多循環(huán)單循環(huán)和多循環(huán)的切換在PLC輸入端增接一個轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1（X007），SA1閉合時，系統(tǒng)處于多循環(huán)狀態(tài)；SA1斷開時，系統(tǒng)處于單循環(huán)狀態(tài)。（3）循環(huán)停止循環(huán)停止按下循環(huán)停止按鈕，系統(tǒng)并非立即停止，而是在系統(tǒng)做完一個循環(huán)才停止將多循環(huán)/單循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)從“多循環(huán)”切換到“單循環(huán)：處，使小車在一個循環(huán)后自動停止。再單獨設(shè)置一個循環(huán)停止按鈕SB3，連接到X006，當按下SB3時，使動力滑臺處于單循環(huán)狀態(tài)。（4）計數(shù)循環(huán)和不計數(shù)循環(huán)不計數(shù)循環(huán)就是上述的多循環(huán)的例子；計數(shù)循環(huán)記錄循環(huán)個數(shù)，當達到設(shè)定值時自動停止。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3（X011），常開觸點SA3位于計數(shù)器的復位端。當SA3閉合時，系統(tǒng)處于不計數(shù)狀態(tài)；SA3斷開時，系統(tǒng)處于計數(shù)狀態(tài)。（5）自動控制和手動控制手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2（X010）。當Ｘ010的常開觸點閉合時，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)；當X010的常開觸點斷開時，系統(tǒng)處于手動狀態(tài)。三、程序設(shè)計注意事項1.采用模塊化編程方法各模塊的功能在邏輯上盡可能單一化、明確化，做到模塊和功能一一對應(yīng)。模塊之間的聯(lián)系及互相影響盡可能減少，對必要的聯(lián)系應(yīng)加以明確的說明。2.程序的編寫要有可讀性程序風格應(yīng)盡量明確、清晰，在必要處適當添加注釋。規(guī)范的程序便于同行中的交流，也便于日后維護。3.注意梯形圖的特殊性正確處理在單元程序中講到的一些問題。如：雙重輸出的問題，不能編程序的電路轉(zhuǎn)換問題等。第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護

一、PLC控制系統(tǒng)的安裝1．PLC控制系統(tǒng)對布線的要求1）對PLC主機電源的配線應(yīng)使用雙絞線，并與動力線分開。2）接地端子必須接地，接地線必須使用2mm2以上的導線。3）輸出/輸入線應(yīng)與動力線及其它控制線分開走線。4）傳遞模擬量的信號線應(yīng)使用屏蔽線，一端接地。5）基本單元和擴展單元間傳輸要采用廠家提供的專用連接線。6）所有配線必須使用壓接端子或單線。7）系統(tǒng)的動力線應(yīng)足夠粗。二、PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試及試運行的操作1．調(diào)試前的操作1）在通電前，認真檢查電源線、接地線、輸出/輸入線是否正確連接，各接線端子螺絲是否擰緊。2）在斷電情況下，將編程器或帶有編程軟件的PC機等編程外圍設(shè)備通過通訊電纜和PLC的通訊接口連接。3）接通PLC電源，確認“PWR”電源指示LED點亮。將PLC的模式設(shè)定為“編程”狀態(tài)。4）寫入程序，檢查控制梯形圖的錯誤和文法錯誤。2．調(diào)試及試運行進入調(diào)試及試運行階段，調(diào)試分為模擬調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。調(diào)試流程圖調(diào)試流程圖主檢查流程圖主檢查流程圖三、PLC控制系統(tǒng)的維護

應(yīng)做好定期的常規(guī)維護、檢修工作。以每六個月到一年一次為宜，若外部環(huán)境較差時，可視具體情況縮短檢修時間。

PLC日常維護檢修的項目為：供給電源在電