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Y001Y004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,