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1、项目九现代PLC控制系统综合应用,任务一PLC在电梯控制中的应用 任务二PLC在机械手中的应用 任务三PLC在机床控制中的应用 任务四PLC对变频器的控制,任务一PLC在电梯控制中的应用,9. 1.1 PLC电梯控制系统分析 目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一种方式是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成;另一种控制方式是用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。较前一种，由于PLC可靠性高、技术先进、程序设计方便灵活，因而在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制
2、的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。 自引入我国电梯行业以来，由PLC组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一直是主流控制系统。,下一页,返回,任务一PLC在电梯控制中的应用,电梯用双速笼型异步电动机松闸启动，加速、快速稳定运行。为了准确停层，在定子回路串入电抗器减速，并加入抱闸制动，进入停层区域，减速运行，延时制动停车，抱闸停层 9. 1. 2 PLC电梯控制系统 1. PLC选型和I/0端子分配 电梯控制系统需要27个输入信号和21个输出信号，选择FX2N一32MR和FX2 N一32ER输入型号及地
3、址编号见表9-1。若电梯的层楼数增加，则相应增加输入输出信号数量，在考虑将来发展的需要可选I/0端子数多的PLC。,上一页,下一页,返回,任务一PLC在电梯控制中的应用,2.设计梯形图 本系统采用厅门外召唤、轿厢内按钮控制的自动控制方式。下面是电梯的部分参考控制梯形图。为了方便分析，把程序分成几部分分别加以讨论 1)电梯开、关门控制程序 电梯开、关门控制程序如图9-1所示 2)层呼叫指示控制程序 3)停层指令与停层指示控制程序 4)电梯定向、启动、运行控制程序,上一页,返回,任务二PLC在机械手中的应用,9. 2. 1机械手的构成与运动 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。
4、1.执行机构 机械手的执行机构分为手部、手臂、躯干。 2.驱动机构 机械手所用的驱动机构主要有4种:液压驱动、气压驱动、电力驱动和机械驱动。其中以液压驱动、气压驱动用得最多。 3.控制系统 机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度、加减速度等。机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种。,下一页,返回,任务二PLC在机械手中的应用,4.机械手的结构和控制电路 1)机械手的结构和运动 机械手的外形及料架配置如图9-3所示。 2)上、下料机械手的主电路 3)上、下料机械手的工作方式 4)上、下料机械手的液压系统 9. 2. 2机械手PLC控制系统设计 1. I/0端点分配 PLC
5、的输入信号有21个，包括:油泵电动机启、停按钮，机械手启、停按钮，转换开关手动、回原点、单周期和自动位置，热继电器的触点及每一个点动按钮。,上一页,下一页,返回,任务二PLC在机械手中的应用,2.绘制状态流程图 因为上、下料机械手在自动工作时各个动作为顺序动作，完成一个动作后自动转到下一个动作，所以在程序设计时采用功能图法，用步进指令实现状态与状态之间的自动转换，状态流程图如图9-5所示。 3.设计梯形图 状态流程图仅是机械手在自动工作时的各个状态之间自动转换的动作流程，对于机械手控制的全过程还包括初始化、手动、回原位等控制内容。 4.其他方面 油泵电动机和机械手启动工作之间为顺序启动关系。油
6、泵电动机停转时，机械手工作停止;但是，机械手停止工作时，油泵电动机仍运转。如图9-6中初始化程序。,上一页,下一页,返回,任务二PLC在机械手中的应用,当油泵电动机停车或过载，或机械手由自动工作方式转换为手动工作方式，或按动机械手停止按钮时，机械手均应停止工作。 梯形图中与机械液压系统相关的保护程序已略去，有兴趣者可自行编制。,上一页,返回,任务三PLC在机床控制中的应用,9. 3.1 PLC改造机床的优点分析 目前，在机械加工企业中，有许多旧式普通机床，为了使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，充分利用普通机床，就需要对普通机床进行机电一体化改造。第一种方法是通过对机床的进给系统进行改造
7、，采用步进电动机开环控制系统;第二种方法是以PLC作为主控元件，替代机床继电器一接触器组成的电路控制部分，其目的是为了提高机床电气控制系统的可靠性，这种方法主要应用于组合机床以及生产线上的专用机床;第三种方法是采用专用的数控设备来控制机床的伺服进给系统，使伺服进给系统为步进电动机开环控制系统。,下一页,返回,任务三PLC在机床控制中的应用,这几种控制方法中由于PLC具有控制系统接口简单、功率级输出、接线方便、通用性强、编程容易、抗干扰能力好、工作可靠性高等一系列优点被广泛应用于对机床的控制中，它在很大程度上提高了机床的加工精度，扩大了机床的适用范围，极大地促进我国工业的发展速度。 9. 3.
8、2 23040摇臂钻床电气控制系统PLC应用改造 1.分析控制对象、确定控制要求 仔细阅读、分析23040摇臂钻床的电气原理图，确定各电动机的控制要求。 2.确定I/O点数 根据图3.15找出PLC控制系统的输入、输出信号，共有13个输入信号，9个输出信号。,上一页,下一页,返回,任务三PLC在机床控制中的应用,照明灯不通过PLC而由外电路直接控制，可以节约PLC的I/0端子数。考虑将来的发展需要，留一定余量，选用FX2 N一32MR PLC。输入、输出地址分配见表9-4 3.绘制I/O端子接线图 根据I/O分配结果，绘制端子接线图，如图9-7所示。在端子接线图中热继电器信号采用常闭触点作输入
9、，主令电器的常闭触点可改用常开触点作输入，使编程简单，电磁阀线圈用交流220 V电源供电，信号灯用交流6. 3 V电源供电。 4.设计梯形图 对23040摇臂钻床梯形图的设计，可参照电气控制原理图，用前节中讲到的翻译法进行PLC控制系统的改造。,上一页,下一页,返回,任务三PLC在机床控制中的应用,首先，将整个控制电路分成若干个控制环节，分别设计出梯形图，然后根据控制要求综合在一起，最后整理和修改，设计出符合控制要求的完整的梯形图。 1)控制主轴电动机M1的梯形图 在电气控制原理图中，电动机M1的控制比较简单，梯形图如图9-8所示 2)控制电动机M2与M3的梯形图 (1)摇臂升降过程 摇臂的升
10、降、夹紧控制与液压系统紧密配合，梯形图具体分析如 图9-9所示。,上一页,下一页,返回,任务三PLC在机床控制中的应用,(2)主轴箱和立柱箱的松开与夹紧控制。 主轴箱和立柱箱的松开与夹紧控制是同时进行的，梯形图如图9-10所示。 在上述梯形图的基础上，将各部分梯形图综合在一起，进行整理和修改，把其中的重复项去掉，最后设计出完整的梯形图。23040摇臂钻床的完整梯形图如图9-11所示 5.程序偷出 针对设计出的梯形图，编写相应的用户程序用编程器进行程序的调试、修改。最后将无误的程序用编程器写入PLC内部的EPROM和EEPROM芯片内，投入现场使用。用户程序(指令表)请读者自行编制。,上一页,返
11、回,任务四PLC对变频器的控制,9. 4. 1变频调速PLC控制系统的认识 一个变频调速PLC控制系统通常由三部分组成，即变频器本体、PLC、变频器与PLC的接口部分。 变频器通常利用继电器触点或具有开关特性的晶体管与PLC相连，以得到运行状态或获取运行指令。对于继电器输出型或晶体管输出型PLC而言，其输出端子可以和变频器的输入端子直接相连。 变频器中也存在一些数值型(频率、电压)指令信号的输入，可分为数字量输入和模拟量输入两种。数字量输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定;模拟量输入通常采用PLC的特殊模块给变频器提供输入信号。,下一页,返回,任务四PLC对变频器的控制,下面以PL
12、C对变频器的启停控制为例进行说明。 1.设计思路 采用PLC控制变频器的启停时，首先应根据控制要求，确定PLC的输入/输出，并给这些输入/输出分配地址。这里的PLC采用三菱FX28 -48MR继电器输出型PLC，变频器采用三菱FR一A540变频器，其启停控制I/0分配见表9-5所示 PLC控制的变频器启停电路如图9-12所示。 2.参数设置 由于变频器采用外部操作模式，所以设定Pr. 79 =2 3.程序设计 变频器启停控制的梯形图程序如图9-13所示.,上一页,下一页,返回,任务四PLC对变频器的控制,9. 4. 2变频器多段调速PLC控制系统设计 1.设计思路 如图9-14所示，用按钮xo
13、-sB控制变频器电源的接通或断开(即KM闭合或断开)，用X10 (SB1)控制变频器的启动或停止(即STF端子的闭合或断开)，这里每组的启动或停止都只用一个按钮，即利用PLC中的A LT指令来实现单按钮启停控制。 2.参数设置 必须设置以下参数: Pr. 79 = 3(组合操作模式); Pr. 7 = 2 s(加速时I司); Pr. 8 = 2 5(减速时间)。,上一页,下一页,返回,任务四PLC对变频器的控制,各段速度:Pr. 4=16 Hz , Pr. 5 = 20 Hz , Pr. 6 = 25 Hz , Pr. 24 = 30 Hz , Pr. 25=35 Hz ,Pr. 26=40
14、Hz，Pr. 27=45 Hz 3.程序设计 在图9-14中，当合上相应的速度选择开关时，都必须有一个速度与之相对应。PLC的三个输出Y1, Y2, Y3控制变频器RH , RM , RL的接通，其多段速输入/输出关系如表9-6所示 根据表9-6，梯形图设计的程序如图9-15所示。 七段调速运行速度图如图9-16所示。,上一页,返回,图 9-1,返回,图 9-3,返回,图 9-5,返回,图 9-6,下一页,图 9-6（续）,返回,图 9-7,返回,图 9-8,返回,图 9-9,返回,图 9-10,返回,图 9-11,返回,图 9-12,返回,图 9-13,返回,图 9-14,返回,图 9-15,返回,图 9-16,返回,表 9-1,下一页,表 9-1（续）,返回,表 9-4,返回,表 9-5,返回,表 9-6,返回,
