《可编程控制器应用》PPT课件

Date: 2021-5-5 Page: 1 第 十 章 可 编 程 控 制 器 的 应 用 Date: 2021-5-5 Page: 2 一 、 PLC控 制 系 统 设 计 的 基 本 原 则1 满 足 被 控 对 象 的 控 制 要 求 考 虑 将 来 发 展 的 需 要 ， PLC选 用 功 能 较 强 的 新 产品 ， 并 留 有 适 当 的 余 量 。2 系 统 安 全 、 可 靠3 尽 可 能 简 单 、 经 济 、 使 用 与 维 修 方 便4 具 有 高 的 性 能 价 格 比 。第 一 节 PLC控 制 系 统 设 计 的 内 容 与 步 骤 Date: 2021-5-5 Page: 3 二 、 PLC控 制 系 统 设 计 步 骤1 分 析 被 控 对 象 ， 提 出 控 制 要 求 。2. 确 定 输 入 、 输 出 设 备 。3 确 定 PLC的 I/O点 数 ， 选 择 PLC机 型 。4 分 配 I/O点 数 ， 绘 制 PLC控 制 系 统 输 入 、 输 出 端 子 接 线 图 。 5 程 序 设 计 ， 绘 制 工 作 循 环 图 或 状 态 转 移 图 。 1） 初 始 化 程 序 ； 2） 控 制 程 序 ； 3） 检 测 、 故 障 诊 断 和 显示 等 程 序 ； 4） 保 护 和 联 锁 程 序 。6 程 序 调 试 。 先 进 行 模 拟 调 试 ， 再 进 行 现 场 联 机 调 试 ； 先 进行 局 部 、 分 段 调 试 ， 再 进 行 整 体 、 系 统 调 试 。7 调 试 过 程 结 束 ， 整 理 技 术 资 料 ， 投 入 使 用 。第 一 节 PLC控 制 系 统 设 计 的 内 容 与 步 骤 Date: 2021-5-5 Page: 4 PLC控 制 系 统 设 计 步 骤 流 程 图 Date: 2021-5-5 Page: 5 v PLC机 型 的 选 择v I/O点 的 数 量 和 种 类v CPU的 速 度v 内 存 容 量v 编 程 器v 打 印 机v I/O模 块v 通 讯 接 口 模 块v 通 讯 传 输 电 缆第 二 节 PLC的 硬 件 设 置 Date: 2021-5-5 Page: 6 一 、 PLC机 型 选 择结 构 形 式 整 体 式 模 块 式安 装 方 式 集 中 式 远 程 I O式 分 布 式功 能 要 求响 应 速 度系 统 可 靠 性机 型 统 一 Date: 2021-5-5 Page: 7 输 入 器 件 ： 指 连 接 到 PLC输 入 接 线 端 子 用 于 产 生 输 入 信 号 的 器 件 。分 类 主 令 器 件 检 测 器 件 有 源 触 点 输 入 器 件 无 源 触 点 输 入 器 件输 入 信 号 模 拟 信 号 数 字 信 号 开 关 信 号二 、 PLCI/O端 口 选 择 按 钮 、 选 择 开 关 、 数 字 开 关行 程 开 关 、 接 近 开 关 、 光 电 开 关 、 继电 器 触 点 ， 接 触 器 辅 助 触 点行 程 开 关 、 接 近 开 关 、 光 电开 关 、 继 电 器 触 点 ， 接 触 器辅 助 触 点行 程 开 关 、 接 近 开 关 、 光 电开 关 、 继 电 器 触 点 ， 接 触 器辅 助 触 点压 力 传 感 器 、 温 度 传 感 器数 字 开 关按 钮 、 转 换 开 关 、 形 成 开 关 、触 点 Date: 2021-5-5 Page: 8 输 出 器 件 ： 指 连 接 到 PLC输 出 接 线 端 子 用 于 执 行 程 序 运 行 结 果 的 器 件 。分 类 ： 驱 动 负 载 显 示 负 载 输 出 端 口 ： 继 电 器 输 出 晶 体 管 输 出 晶 闸 管 输 出 接 触 器 、 继 电 器 、 电 磁 阀二 、 PLCI/O端 口 选 择 指 示 灯 、 数 字 显 示 装 置 、 电铃 、 蜂 鸣 器交 直 流 负 载直 流 负 载交 流 负 载 Date: 2021-5-5 Page: 9 I/O点 数 的 确 定 I/O点 数 是 衡 量 可 编 程 控 制 器 规 模 大 小 的 依 据 。 确 定 依 据 ： 将 与 PLC相 连 的 全 部 输 入 、 输 出 器 件 根 据 所需 的 电 压 、 电 流 的 大 小 和 种 类 分 别 统 计 ， 考 虑 将 来 发 展的 需 要 再 相 应 增 加 10 15 的 余 量二 、 PLC I/O端 口 选 择 Date: 2021-5-5 Page: 10 CPU的 运 行 速 度 是 指 执 行 每 一 步 用 户 程 序 的 时 间 。对 于 以 开 关 量 为 主 的 控 制 系 统 ， 不 用 考 虑 扫 描 速 度 ， 一般 的 PLC机 型 都 可 使 用 。 对 于 以 模 拟 量 为 主 的 控 制 系 统 ，则 需 考 虑 扫 描 速 度 ， 必 须 选 择 合 适 CPU种 类 的 PLC机 型 。三 、 CPU的 速 度 Date: 2021-5-5 Page: 11 远 程 I/O模 块 ： 输 入 、 输 出 装 置 比 较 分 散 ， 工 作 现 场 远 离 控 制 站 高 速 计 数 器 模 块 ： 当 PLC内 部 的 高 速 计 数 器 的 最 高 计 数 频率 不 能 满 足 要 求 时 ， 可 选 择 使 用 定 位 模 块 ： 在 机 械 设 备 中 ， 保 证 加 工 精 度 进 行 定 位 通 信 联 网 模 块 ： PLC与 PLC之 间 ， 或 PLC与 计 算 机 之 间 的 通信 与 联 网 模 拟 输 入 模 块 、 输 出 模 块 ： 把 流 量 、 速 度 、 压 力 、 风 力 、 张 力 等 变 换 成 数 字 量 ， 及 把 数 字 量 变 换 成 模 拟 量 ，进 行 输 入 、 输 出 。 四 、 PLC模 块 的 选 择 Date: 2021-5-5 Page: 12 PLC的 外 围 设 备 主 要 是 人 机 对 话 装 置 ， 用 于 PLC的编 程 和 监 控 。 通 过 人 机 对 话 装 置 可 以 进 行 编 程 、 调 试及 显 示 图 形 报 表 、 文 件 复 制 、 报 警 等 。 PLC外 围 外 围 设备 有 编 程 器 、 打 印 机 、 EPROM写 入 器 、 显 示 器 等 。五 、 PLC外 围 设 Date: 2021-5-5 Page: 13 我 国 优 先 选 择 220V的 交 流 电 源 电 压 ， 特 殊 情 况 可 选择 24V直 流 电 源 供 电 。 输 入 信 号 电 源 ， 一 般 利 用 PLC内 部 提 供 的 直 流 24V电源 。 对 于 带 有 有 源 器 件 的 接 近 开 关 可 外 接 220V交 流 电 源 ，提 高 稳 定 避 免 干 扰 。 选 用 直 流 I/O模 块 时 ， 需 要 外 设 直 流 电 源 。六 、 电 源 电 压 的 选 择 Date: 2021-5-5 Page: 14 PLC的 软 件 设 计 指 PLC控 制 系 统 中 用 户 程 序 的 设 计 。第 三 节 PLC的 软 件 设 计设 计 内 容 控 制 流 程 图梯 形 图状 态 转 移 图指 令 表设 计 方 法 翻 译 法状 态 转 移 图 法逻 辑 设 计 法 Date: 2021-5-5 Page: 15 状 态 转 移 图 与 梯 形 图S20M8002X0 Y1S21X1 Y2 S22X2 Y3S23X3 Y4X4S0 SET S20SET S0Y1SET S21Y2SET S22Y3SET S22Y4S0RETEND LD M8002 SET S0 SEL S0LD X0SET S20LD X0 Date: 2021-5-5 Page: 16 用 PLC中 软 元 件 ， 代 替 原 继 电 器 接 触 器 控 制 线 路 图中 的 元 器 件 ， 直 接 翻 译 成 梯 形 图 的 方 法 。 主 要 用 于 对旧 设 备 、 旧 控 制 系 统 的 技 术 改 造 。 设 计 举 例 正 反 转 时 间 控 制 第 三 节 PLC的 软 件 设 计一 、 翻 译 法 Date: 2021-5-5 Page: 17 SBSB1 SB2KM1 KM2KM2 KM1KM2KM1 COMX0X1X2 Y1Y2COM一 、 翻 译 法 SBSB1SB2 KM1KM2 X1 X0X0X2Y2Y1 Y2Y2Y1 Y1 正 反 转 Date: 2021-5-5 Page: 18 SB1SB2 COMX1X2 Y1Y2 KM1KM2COMKTSB2SB1 KM1KTKM1 KM2 X1 X0KTY1 Y2Y1T0 K30 定 时 器 Date: 2021-5-5 Page: 19 针 对 顺 序 控 制 方 式 或 步 进 控 制 方 式 的 程 序 设 计 。在 程 序 设 计 时 ， 首 先 将 系 统 的 工 作 过 程 分 解 成 若 干 个连 续 的 阶 段 ， 每 一 阶 段 称 为 “ 工 步 ” 或 “ 状 态 ” ， 以工 步 （ 或 状 态 ） 为 单 元 ， 从 工 作 过 程 开 始 ， 一 步 接 着一 步 ， 一 直 到 工 作 过 程 的 最 后 一 步 结 束 。 设 计 举 例 机 械 手 控 制二 、 状 态 转 移 图 Date: 2021-5-5 Page: 20 以 布 尔 逻 辑 代 数 为 理 论 基 础 ， 以 逻 辑 变 量 “ 0” 或“ 1” 作 为 研 究 对 象 ， 以 “ 与 ” 、 “ 或 ” 、 “ 非 ” 三 种基 本 逻 辑 运 算 为 分 析 依 据 ， 对 电 气 控 制 线 路 进 行 逻 辑 运算 ， 把 触 点 的 “ 通 、 断 ” 状 态 用 逻 辑 变 量 “ 0” 或 “ 1”来 表 示 。 设 计 举 例 “ 与 ” 逻 辑 关 系 “ 或 ” 逻 辑 关 系 “ 与 、 或 、 非 ” 逻 辑 关 系三 、 逻 辑 设 计 法 Date: 2021-5-5 Page: 21 L(Y1) X0 X1 X2 M1L(Y2) X0 +X1+M2 +Y2 X0 X1 M1X2 Y1X0 Y2X1M2Y2L(Y3) ( X0 +X1)X2 Y2 +M10 X0 Y3X1 Y2M10 X2 “与 ”“或 ”“与 、 或 、 非 ” Date: 2021-5-5 Page: 22 传 统 的 自 动 控 制 系 统 由 继 电 器 接 触 器 控 制 组 成 ， 存在 故 障 多 、 可 靠 性 差 、 工 作 寿 命 短 、 不 易 检 修 等 缺 点 。随 着 PLC的 普 及 和 完 善 ， 以 及 PLC本 身 所 具 有 的 高 可 靠性 、 易 编 程 修 改 的 特 点 ， 在 自 动 控 制 系 统 中 应 用 取 得 了良 好 的 效 果 。如 ： MPS模 块 化 自 动 生 产 加 工 系 统 智 能 群 控 电 梯 控 制 系 统第 四 节 Date: 2021-5-5 Page: 23 MPS生产加工系统 Date: 2021-5-5 Page: 24 智能群控电梯 Date: 2021-5-5 Page: 25 【 应 用 范 例 1】 机 械 手 臂 控 制 Date: 2021-5-5 Page: 26 工 件 的 补 充 使 用 人 工 控 制 ， 可 直 接 将 工 件 放 在 D点 （ LS0动 作 ） 。控 制 说 明 ：只 要 D点 有 工 件 ， 机 械 手 臂 即 先 下 降 （ B缸 动 作 ） 将 工 件 抓 取 （ C缸 动 作 ） 后 上 升 （ B缸 复 位 ） ， 再 将 工 件 搬 运 （ A缸 动 作 ） 到 E点 上 方 ， 机 械 手 臂 再 次 下 降 （ B缸 动 作 ） 后 放 开 （ C缸 复 位 ） 工 件 ， 机 械 手 臂 上 升 （ B缸 复 位 ） ， 最 后 机 械 手 臂 再 回 到 原 点 （ A缸 复 位 ） 。 Date: 2021-5-5 Page: 27 C缸 在 抓 取 或 放 开 工 件 后 ， 都 需 有 1秒 的 间 隔 ， 机 械 手 臂 才 能 动 作 。控 制 说 明 ： A,B,C缸 均 为 单 作 用 气 缸 ， 使 用 电 磁 控 制 。当 E点 有 工 件 且 B缸 已 上 升 到 LS4时 ， 传 送 带 马 达 转 动 以 运 走 工 件 ， 经 2秒 后 传 送 带 马 达 自 动 停 止 。 工 件 若 未 完 全 运 走 （ 计 时 未 到 ） 时 ， 则 应 等 待 传 送 带 马 达 停 止 后 才 能 将 工 件 移 走 。 Date: 2021-5-5 Page: 28 控 制 说 明 ：LS0 D点 有 无 工 件 侦 测 用 限 制 开 关 LS5 E点 有 无 工 件 侦 测 用 限 制 开 关 LS1 A缸 前 行 限 制 开 关 （ 左 极 限 ） LS2 A缸 退 回 限 制 开 关 （ 右 极 限 ） LS3 B缸 下 降 限 制 开 关 （ 下 极 限 ）LS4 B缸 上 升 限 制 开 关 （ 上 极 限 ） Date: 2021-5-5 Page: 29 功 能 分 析 ：原 点 复 位 ： 选 定 以 A缸 退 回 至 右 极 限 位 置 （ LS2 ON） 、 B缸 上 升 至 上 极 限 位 置 （ LS4 ON） 及 C缸 松 开 为 机 械 手 臂 的 原 点 。 执 行 一 个 动 作 之 后 ， 应 做 原 点 复 位 的 侦 测 （ 因 为 A、 B、 C缸 均 为 单 作 用 气 缸 ， 所 以 会 自 动 退 回 原 点 ） 。工 件 搬 运 流 程 ： 依 题 意 其 动 作 为 一 循 环 式 单 一 顺 序 流 程 。传 送 带 流 程 ： 在 侦 测 到 E点 有 工 件 且 B缸 在 上 极 限 位 置 时 ， 应 驱 动 传 送 带 转 动 。上 述 两 个 流 程 可 以 同 时 进 行 ， 因 此 使 用 并 进 分 支 流 程 来 完 成 组 合 。 Date: 2021-5-5 Page: 30 元 件 分 配 ： D点 工 件 传 感 器 LS0， 使 用 输 入 继 电 器A缸 左 限 位 传 感 器 LS1， 使 用 输 入 继 电 器A缸 右 限 位 传 感 器 LS2， 使 用 输 入 继 电 器B缸 下 限 位 传 感 器 LS3， 使 用 输 入 继 电 器B缸 上 限 位 传 感 器 LS4， 使 用 输 入 继 电 器E点 工 件 传 感 器 LS5， 使 用 输 入 继 电 器A缸 驱 动 ， 使 用 输 出 继电 器B缸 驱 动 ， 使 用 输 出 继电 器C缸 驱 动 ， 使 用 输 出 继电 器传 送 带 驱 动 ， 使 用 输出 继 电 器 Date: 2021-5-5 Page: 31 绘 绘 制 状 态 流 程 图b.工 件 搬 运 流 程 B缸 下 移（ Y1 ON）C缸 夹 取 工 件 并 延 时（ Y2 ON）B缸 上 升（ Y1 OFF）A缸 前 进（ Y0 ON）工 件 尚 未完 全 搬 运 B缸 下 移（ Y1 ON）C缸 松 开 工 件 并 延 时（ Y2 OFF）B缸 上 升（ Y1 OFF）A缸 后 退（ Y0 OFF）a.原 点 复 位 流 程A缸 退 回 至 右 极 限 位 置（ LS2 ON）B缸 上 升 至 上 极 限 位 置（ LS4 ON） Date: 2021-5-5 Page: 32 绘 绘 制 状 态 流 程 图d.并 进 -合 流 分 支c.传 送 带 流 程 B缸 在 上 极 限 位 置E点 有 工 件驱 动 传 送 带 电 机并 延 时 2秒 将 工 件 搬 运 流 程 和 传送 带 流 程 做 成 并 进 -合 流 分 支 结 构 Date: 2021-5-5 Page: 33 步 进 阶 梯 图 转 换 Date: 2021-5-5 Page: 34 程 序 清 单 Date: 2021-5-5 Page: 35 本 章 小 结1.本 章 主 要 讲 述 PLC控 制 系 统 设 计 的 步 骤 、 内 容 和 方 法 。内 容 包 括 硬 件 设 置 和 软 件 设 计 两 方 面 。2.会 合 理 选 择 硬 件3.掌 握 翻 译 法 、 功 能 图 法 和 逻 辑 法 。4.能 用 PLC设 计 自 动 控 制 系 统 。 Date: 2021-5-5 Page: 36