第九章可编程控制系统设计

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二篇 可编程控制器技术,第九章 可编程控制系统设计,本章内容及要求,：,可编程控制系统设计的基本原则、设计的一般步骤与方法,常用的顺序控制设计法,逻辑设计法以及随动控制设计法。,PLC,控制系统设计应用举例,第一节,PLC,控制系统设计的基本内容和步骤,一、,PLC,控制系统设计的基本原则,1,、,PLC,控制系统控制被控对象应最大限度地满足工艺要求。,2,、在满足工艺要求的前提下，力求使,PLC,控制系统简单、经济、使用及维修方便。,3,、保证控制系统的安全、可靠。,4,、考虑到生产的发展和工艺的改进，在配置,PLC,硬件设备时应适当留有一定的裕量。,二、,PLC,控制系统设计的基本内容,1,、选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。,2,、,PLC,的选择。,PLC,是,PLC,控制系统的核心部件。正确选择,PLC,对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择,PLC,，,包括机型、容量的选择以及,I/O,模块、电源模块等的选择。,3,、分配,I/O,点，绘制,I/O,连接图。,4,、控制程序设计。包括控制系统流程图、梯形图、语句表（即程序清单）等设计。,控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。因此，设计的控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。,5,、必要时还需设计控制台（柜）。,6,、编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。,三、,PLC,控制系统设计的一般步骤及内容,1,、根据生产的工艺过程分析控制要求，需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。,2,、根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定,PLC,的,I/O,点数。,3,、选择,PLC,机型及容量。,4,、定义输入、输出点名称，分配,PLC,的,I/O,点，设计,I/O,连接图。,5,、根据,PLC,所要完成的任务及应具备的功能，进行,PLC,程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。,6,、待控制台（柜）设计及现场施工完成后，进行联机调试。如不满足要求，再修改程序或检查接线，直到满足要求为止。,7,、编制技术文件。,8,、交付使用。,PLC,程序设计的步骤与内容是：,（,1,）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。,（,2,）设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。,（,3,）根据梯形图编制程序清单。,（,4,）用计算机或编程器将程序键入到,PLC,的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。,（,5,）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。,四、,PLC,机型的选择,1,、规模要适当。输入、输出点数以及软件对,PLC,功能及指令的要求是选择,PLC,机型规模大小的重要依据。,2,、功能要相当，结构要合理,3,、输入、输出功能及负载能力的选择,4,、使用环境条件,9-6,某液压动力滑台在初始状态时停在最左边，行程开关,X000,接通时，按下启动按钮,X005,，,动力滑台的进给动力如图,9-13,所示。工作一个循环后，返回初始位置。控制各电磁阀的,Y001,Y004,在各工步的状态如表,9-4,所示。画出状态转移图，并用基本指令、移位指令、步进指令写出梯形图。,输入接点分配,输出接点分配,原点行程开关,X000,电磁阀,1,Y001,工进,1,行程开关,X001,电磁阀,3,Y002,工进,2,行程开关,X002,电磁阀,3,Y003,终点行程开关,X003,电磁阀,4,Y004,启动按钮,X005,解法,1,：,解法,2,：,M0:,启动条件：,M8002,或,M4*X000,保持条件：,M0,停止条件：,解法,3,：,第二节 可编程控制器在电镀生产线上的应用,一、电镀工艺要求,电镀生产线有三个槽，工件由可升降吊钩的行车移动，经过电镀、镀液回收、清洗工序，实现对工件的电镀。工艺要求是：工件放入电镀槽中，电镀,280,秒后提起，停放,28,秒，让镀液从工件上流回电镀槽，然后放入回收液槽中浸,30,秒，提起后停,15,秒，再放入清水槽中清洗,30,秒，最后提起停,15,秒后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。,图,9-2,电镀工艺流程图,二、控制流程,电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行。同时行车和吊钩的正反向运行均能实现点动控制，以便对设备进行调整和检修。,三、,PLC,的选型,根据图,9-3,的自动工作状态流程图，,PLC,控制系统的输入信号有,14,个,，均为开关量。其中各种单操作按钮开关,6,个，行程开关,6,个，自动、点动选择开关,2,个（占两个输入接点）。,PLC,控制系统的输出信号有,5,个,，其中,2,个用于驱动吊钩电机正反转接触器,KM1,、,KM2,，,2,个用于驱动行车电机正反转接触器,KM3,、,KM4,，,1,个用于原位指示。,控制系统选用,FX,2N,-32MR-001,，,I/O,点数各为,16,点，可以满足控制要求，且留有一定裕量。,四、,I/O,地址编号及接线图,五、,PLC,程序设计,电镀生产线的,PLC,控制程序包括点动操作和自动操作两部分。整个,PLC,控制程序如图,9-5,。,1,点动操作,点动操作有行车的进、退操作，吊钩的升、降操作。点动操作程序如图,9-5,所示梯形图的起始处至标号,P0,之间的程序段。,2,自动控制,自动控制程序如图,9-5,所示梯形图中条件跳转指令,CJ P1,到,P1,程序段。,第三节 可编程控制器在化工过程控制中的应用,一、工艺过程及要求,某化学反应过程由四个容器组成。容器之间用泵连接，每个容器都装有检测容器空和满的传感器。,#1,、,#2,容器分别用泵,P1,、,P2,将碱和聚合物灌满，灌满后传感器发出信号，,P1,、,P2,泵关闭。,#2,容器开始加热，当温度升到,60,时，温度传感器发出信号，关断加热器。然后，泵,P3,、,P4,分别将,#1,、,#2,容器中的溶液输送到,#3,反应池中，同时搅拌器启动，搅拌,60,秒。一旦,#3,反应池满或,#1,、,#2,空，则泵,P3,、,P4,停，处于等待状态。当搅拌时间到，,P5,将混合液抽入,#4,产品池，直到,#4,产品池满或,#3,反应池空。产品用泵,P6,抽走，直到,#4,产品池空。这样就完成了一次循环，等待新的循环开始。,二、控制流程,根据生产流程及工艺要求，可绘出状态流程图如,图,9-7,所示。控制系统采用半自动工作方式，即系统每完成一次循环，自动停止在初始状态，等待再次启动信号，才开始下一次循环。图中,L,为激活脉冲，用于初始阶段的激活。,三、机型选择,从图,9-7,控制系统状态流程图可知，输入信号有,10,个，均为开关量信号，其中启动按钮,1,个，检测元件,9,个。输出信号有,8,个，也都为开关量，其中,7,个用于电机控制，,1,个用于电加热控制。因此，控制系统选用,FX,2N,-32MR,可编程控制器即可满足控制要求。,四、,I/O,地址编号,输入信号,输出信号,辅助继电器,名称,功能,编号,名称,功能,编号,名称,编号,名称,编号,SB,启动按钮,X000,KM1,P1,泵接触器,Y000,0,步,M600,10,步,M610,SL1,#1,容器满,X001,KM2,P2,泵接触器,Y001,1,步,M601,11,步,M611,SL2,#1,容器空,X002,KM3,P3,泵接触器,Y002,2,步,M602,12,步,M612,SL3,#2,容器满,X003,KM4,P4,泵接触器,Y003,3,步,M603,13,步,M613,SL4,#2,容器空,X004,KM5,P5,泵接触器,Y004,4,步,M604,SL5,#3,容器满,X005,KM6,P6,泵接触器,Y005,5,步,M605,SL6,#3,容器空,X006,KM7,加热器接触器,Y006,6,步,M605,SL7,#4,容器满,X007,KM8,搅拌机接触器,Y007,7,步,M607,SL8,#4,容器空,X010,8,步,M608,ST,温度传感器,X011,9,步,M609,五、,PLC,梯形图程序设计,（一）列写逻辑方程,（,1,）第,0,步为初始步,M600=,（,M8002+M613X010+M600,）,（,M601+M603,）,（,2,）,第,1,步到第,12,步，包含了两组并列序列（即第,1,步第,5,步，第,6,步第,12,步）。其逻辑表达式为,：,M601=,（,M600X000+M601,）,M602,按启动按钮,SB,，,P1,泵开，直到,#1,容器满；,M603=,（,M600X000+M603,）,M604,按启动按钮,SB,，,P2,泵开，直到,#2,容器满；,M602=,（,M601X001+M602,）,M605#1,容器满后，,P1,泵关闭；,M604=,（,M603X003+M604,）,M605#2,容器满后，,P2,泵关闭；,M605=,（,M602M604+M605,）,（,M606+M608+M610,）,#1,、,#2,容器都满后，加热器开启；,M606=,（,M605X011+M606,）,M607,加温到,60,，泵,P3,开启，直到,#3,池满或,#1,容器空,;,M608=,（,M605X011+M608,）,M609,加温到,60,，泵,P4,开启，直到,#3,池满或,#2,容器空,;,M610=,（,M605X011+M610,）,M611,加温到,60,，搅拌机开启，直到,60,秒时间到,;,M607=M606X002+M606X005+M607,）,M612#3,池满或,#1,容器空，,P3,泵关闭；,M609=,（,M608X004+M608X005+M609,）,M612#3,池满或,#2,容器空，,P4,泵关闭；,M611=,（,M610T250+M611,）,M612,搅拌计时；,M612=,（,M607M609M611+M612,）,M613,搅拌时间到，,P5,泵开启,；,（,3,）第,13,步为单序列结构，它的激活条件是第,12,步,P5,泵使,4#,产品池注满或,3#,反应池抽空时开始，即,（,M612X007+M612X006,）；,第,13,步的关断条件是执行第,0,步时第,13,步结束，即,M600,为,ON,时结束。其逻辑表达为,M613=,（,M612X006+M612X007+M613,）,M600,#4,池满或,#3,池空，,P5,泵关，,P6,泵开。,（,4,）执行电器的逻辑表达式,Y000,（,P1,泵）,=M601,；,Y001,（,P2,泵）,=M603,；,Y002,（,P3,泵）,=M606,；,Y003,（,P4,泵）,=M608,；,Y004,（,P5,泵）,=M612;Y005,（,P6,泵）,=M613;,Y006,（,加热器）,=M605;Y007,（,搅拌机,）,=M610;,定时器,T250,由,M610,控制,（二）控制系统的梯形图程序,