《第8章 PLC控制系统设计57120》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章 PLC控制系统设计57120（104页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、PLC控制系统的设计,第八章,PLC控制系统设计概述,逻 辑 设 计 法,时 序 图 设 计 法,经 验 设 计 法,顺 序 控 制 设 计 法,继电器控制电路转换设计法,多种工作方式系统的程序设计,PLC控制系统设计概述,一、PLC控制系统设计的基本步骤,1. 对控制任务作深入的调查研究,弄清哪些是PLC的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式来获取信号；, 哪些是PLC的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载；,弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容，；,了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；,了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；,了解哪些量需要监控、报警、显
2、示，是否需要故障诊断，需要哪些保护措施等；,了解是否有通信连网要求等。,2. 确定系统总体设计方案,在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。, 确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量；,3. 确定系统的硬件构成, 确定保护、报警、显示元件的种类和数量；, 计算所需PLC的输入/输出点数，并参照其他要求选择合适的PLC机型。,4确定PLC的输入/输出点分配,确定各输入/输出元件并作出PLC的I/O分配表。, 根据控制要求，拟订几个设计方案，经比较后选择出最佳编程方案。,当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任务进行编程，最后将各子任务的程序合理地连接
3、起来。,5设计应用程序,6应用程序的调试,编写的程序必须先进行模拟调试。经过反复调试和修改，使程序满足控制要求。,在开始制作控制柜及控制盘之前，要画出电气控制主回路电路图。,7制做电气控制柜和控制盘,要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。,在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号。,要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。,8连机调试程序,调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患。,程序调试完毕，必须运行实际一段时间，以确认程序是否真正达到控制要求。,9编写技术文件,整理程序清单并保存程序，编写元件明细表，整理电气原理图及主回路电路图，整理相关的技术参数，编
4、写控制系统说明书等。,二、PLC的应用程序,1应用程序的内容,应能最大限度地满足控制要求。,（1）初始化程序。,将某些数据区清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出位置位/复位；显示某些初始状态等。,初始化程序可以为系统启动作好必要的准备，如：,应用程序还应包括以下内容：,（2）检测、故障诊断、显示程序。,这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。有时，它们也是相对独立的程序段。,（3）保护、连锁程序。其作用为：,杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱，保证系统安全、可靠地运行。,通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。,2应用程序的质量,（1）程序的正确性。,正确的程序必须能经得起系统运行实践
5、的考验。,（2）程序的可靠性。,能保证系统在正常和非正常（短时掉电、某些被控量超标、某个环节有故障等）情况下都能安全可靠地运行。,能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮等）情况下不至于出现系统失控。,（3）参数的易调整性好。,经常修改的参数，在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。,（4）程序结构简练。,简练的程序，可以减少程序扫描时间、提高PLC对输入信号的响应速度。,（5）程序的可读性好。,逻 辑 设 计 法, 根据控制功能，将输入与输出信号之间建立起逻辑函数关系（可先列出逻辑状态表）；, 对上述所得的逻辑函数进行化简或变换；, 对化简后的函数，利用PLC的逻辑指令实现其函
6、数关系（作出I/O分配，画出PLC梯形图）；,逻辑设计法的基本步骤, 添加特殊要求的程序。, 上机调试程序，进行修改和完善。,逻 辑 设 计 法 举 例 之一,某系统中有3台通风机，欲用一台指示灯显示通风机的各种运行状态。,要求：2台及2台以上风机开机时，指示灯常亮；若只有一个台开机时，指示灯以0.5Hz的频率闪烁；全部停机时，指示灯以2Hz的频率闪烁。用一个开关控制系统的工作。,分析控制要求可知：,反映台风机运行状态的信号是PLC的输入信号；,要用PLC的输出信号来控制指示灯的亮、灭。,对逻辑关系简单的控制，可以直接进行I/O分配。,I/O分配为如下：,用辅助继电器2000020002表示指
7、示灯的几种状态。,由表可看出：,常亮,2 Hz闪,0.5 Hz闪,风机1,风机3,风机2,设开机为1、停为0 ；指示灯亮和闪为1，灭为0。,将2000020002的逻辑表达式化简：,化简得： 20000=00000 00001+ 00000 00002 + 00001 00002,设计梯形图程序,常亮,控制开关,2 Hz闪,0.5 Hz闪,逻 辑 设 计 法 举 例 之二,某系统中有4台通风机，欲用两台指示灯显示通风机的各种运行状态。,要求：3台及3台以上风机开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；一台开机时，红灯以5Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。,分析控制要求得知：,反
8、映各台风机运行状态的信号是PLC的输入信号；,要用PLC的输出信号来控制各指示灯的亮、灭。,上述几种运行情况可分开考虑，以简化程序设计。,本例，用A、B、C、D表示4台通风机，红灯为F1，绿灯为 F2；设灯亮为“1”、灯灭为“0”； 风机开为“1”、停为“0” 。,1. 红灯（F1）常亮的程序设计,当4台风机都不开机时，红灯常亮，其逻辑关系可列表为：,由表可得函数：,由式（1）可画出梯形图如下：,A B C D F1 0 0 0 0 1,2. 绿灯（F2）常亮的程序设计,A B C D F2 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1,能
9、引起绿灯常亮的情况有5种，列逻辑状态表如下：,由此得逻辑函数为：,将式（2）化简为：,F2 = AB（D+C）+CD（A+B） （3）,根据式（3）画梯形图：,3. 红灯（F1）闪烁的程序设计,A B C D F1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1,根据红灯闪烁的情况列表如下（设闪烁为“1” ）：,由表得逻辑函数为：,将式（4）化简为：,根据式（5）画梯形图：,25501产生5Hz的脉冲,4. 绿灯（F2）闪烁的程序设计,A B C D F20 0 1 1 10 1 0 1 10 1 1 0 11 0 0 1 1 0 1 0 11 1 0 0 1,
10、根据绿灯闪烁的情况列表如下（设闪烁为“1” ）：,由此得逻辑函数为：,将式（6）化简为：,根据式（7）画梯形图如下：,5. 根据所选用的PLC机型，作出I/O分配表。用PLC的I/O点编号替换梯形图中的变量。,（1）作I/O分配表（本例使用的PLC是CPM1A）：,（2）将上面各梯形图中的A、D、C、D、F1、F2用 表中的PLC输入/输出点编号替换。,作其梯形图如下：,下面以红灯的程序为例说明合并的方法。,6. 综合几个梯形图，得出最后的程序。,两张图的合并应作如图处理。,照此处理绿灯及整个程序。,红灯的程序,7. 上机调试程序，进一步修改、完善。,时 序 图 设 计 法,若PLC各输出信号
11、的状态变化有一定的时间顺序，可由时序图入手进行程序设计。,(1) 根据各输入、输出信号之间的时序关系，画出输入和输出信号的工作时序图。,(2) 把时序图划分成若干个区段，确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点，弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。,一般方法为：,(3) 确定所需的定时器个数，分配定时器号，确定各定时器的设定值。,(4) 明确各定时器开始定时和定时到两个时刻各输出信号的状态。最好作一个状态转换明细表 。,(5) 作PLC的I/O分配表。,(6) 根据时序图、状态转换明细表和I/O分配表，画出PLC梯形图。,(7) 作模拟实验，进一步修改、完善程序。,时序图设计法举例
12、,图为十字路口上的红、黄、绿交通信号灯。绿灯亮放行、红灯亮禁行。,控制要求：, 放行时间：南北方向为30秒，东西方向为20秒。,禁行预告：欲禁行方向的黄灯和欲放行方向的红灯 以5Hz的频率闪烁5秒， 5秒后另一个方向放行。, 只用一个控制开关对系统进行运行控制。,（1）分析控制要求，确定输入和输出信号。,原则：在满足控制要求的前提下，应尽量少占用PLC的I/O点数。,对本例，由控制开关输入的信号是输入信号；指示灯的亮、灭由PLC的输出信号控制。,由于同方向的同色灯在同一时间亮、灭，可将同色灯并联，用一个输出信号控制。这样只占6个输出点。,（2）画出各方向三色灯的工作时序图。,（3）由时序图分析
13、各输出信号之间的时间关系。,红灯和绿灯常亮的时间相同（30s/ 20s） ；黄灯和红灯闪烁的时间相同（5s） 。,一个循环有4个时间分界点：t1 、 t2 、 t3 、 t4 。在这4个分界点处信号灯的状态将发生变化。,（4）确定信号灯的状态转换点。,用TIM000TIM003 4个定时器控制信号灯的状态转换。,（5）确定定时器的个数及编号。,TIM000,TIM001,TIM002,TIM003,（6）列出定时器的功能明细表。,（6）根据定时器功能明细表和I/O分配，画出PLC的梯形图。,（7）作PLC的I/O分配表。,本例要求用一个控制开关进行控制。这里将全部程序放在指令IL/ILC 之间
14、，用00000作为指令IL的执行条件，即可实现控制要求。,系统启动,南北绿/东西红亮30秒定时,南北黄/东西红闪5秒定时,东西绿/南北红亮20秒定时,东西黄、南北红闪5秒定时,经 验 设 计 法,经验设计法的基础是：具有继电器控制的设计经验，熟练掌握PLC指令的功能。,典型控制电路包括：电动机的启保停控制、正/反转控制、点动控制、 Y-启动控制、几台电动机的连锁控制、异地控制、掉电保持等等。,一、典型控制电路的PLC程序设计,所谓设计经验，是指能熟练掌握典型继电器控制电路的设计思路，并能将这种设计思路移植到PLC程序设计中。,1. 启保停控制程序,下图是常用的启保停PLC控制程序。,要区别不同场合，采用不同的启保停控制程序。,2. 电动机正反转控制程序,下面是正反转控制的程序设计(尚有其他方案)。,为确保运行可靠,要采取软、硬件两种互锁措施。,正转启动,反转启动,停车按钮,正转接触器,反转接触器,3. 电动机Y- 启动控制程序,下面是电动机Y- 启动控制的程序设计(尚有其他方案).,必须有硬件互锁!,启动按钮,停车按钮,注意20000的作用！,4. 电动机顺序启/停控制程序,下面是两台电动机顺序启/停控制的程序设计(尚有其他方案)。,启动时，只有电动机M1启动(01000 ON)、电动机M2才可能启动(01001 ON)；停止时，只有M1先停、 M2才可能停。,
