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1、电气控制与PLC应用技术 电子教案,主 编 伍金浩 曾庆乐,中等职业教育机电技术应用专业规划教材,丛书主编 李乃夫,第6章PLC控制系统的设计、装配与维护,需要根据PLC的特点时行系统设计。 PLC与继电器控制系统也存在本质区别.硬件设计与软件设计可分开进行是PLC的一大特点。,6.1 PLC控制系统的一般设计方法与步骤,在 PLC 控制系统的设计中应遵循如下基本设计原则 实现设备、生产机械、生产工艺的全部动作； 满足设备、生产机械对产品的加工质量以及生产效率的要求； 确保系统安全、稳定、可靠地工作； 尽可能地简化控制系统的结构，降低生产、制造成本； 充分提高自动化程度，减轻劳动强度； 改善操
2、作性能，便于维修。,6.1.2 选用PLC控制系统的依据,被控对象处于较差的工业环境，而对于工作过程的可靠性、安全性要求又较高，继电器接触器控制不能满足要求时。 被控对象的工艺流程和加工的产品类型经常变化，需要经常改变控制电路结构和修改参数，而继电器接触器控制难以实现时。 控制系统所需的I/O点数较多，而控制要求复杂，继电器接触器控制需要用大量的中间继电器、时间继电器等元件时。 需要与其它设备实现通信或进行联网时。,6.1.3 PLC控制系统设计的基本步骤,分析工艺过程的特点、控制要求 确定输入输出设备 PLC的选择 电源模块选择,1分析工艺过程的特点、控制要求,详细分析被控对象、控制过程和要
3、求,工艺流程并列出了所有的功能和指标要求后，PLC与继电器控制系统和工业控制系统进行比较，加以选择。,2. 确定输入输出设备,根据控制要求确定系统的总体配置要求选用合适用户输入、输出设备。 输入设备有按钮、行程开关、选择开关、传感器等. 输出设备有接触器、电磁阀、指示灯等。,3PLC的选择,输入输出（I/O）点数的估算 存储器容量的估算 功能的选择,根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。,按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。,包括运算功能、控制功能、通信
4、功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。,4电源模块选择,电源模块的额定输出电流应大于CPU模块、I/O模块及专用模块等消耗电流的总和,6.1.4 程序设计,PLC 程序设计步骤与内容主要有以下几点： 对于复杂的控制系统，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，这一步可以省去。 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实践经验。 根据梯形图编写指令。 用计算机或编程器将程序键入到用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。 编制技术文件
5、。,6.2 PLC控制系统设计举例,生产工艺要求： 当起动控制SB1按下时，泵1，泵2通电运行，由泵1将冷却液从循环槽打入冷却槽，经沉淀槽再由泵2打入循环槽，运行15分钟后，泵1和泵2停止工作。在泵1、泵2运行期间，当沉淀槽液面达到高液面时，液位传感器S1通，此时，泵1停，泵2继续运行；在泵1、泵2运行期间，当沉淀槽液面达到低液面时，液位传感器S2通，此时，泵2停，泵1继续运行；当按下停止按钮SB2时，泵1、泵2停,（1）控制任务评估,输入点有SB1、SB2、S1、S2 输出点有KM1和KM2。 I/O总点数为6点。 控制工艺不是太复杂，但此类生产工艺需经常变动，并要求控制系统有扩展功能。为避
6、免损失，对系统的可靠性、抗干扰能力较高。经综合分析，采用PLC控制系统。,(2)PLC机型选择,控制系统开关量输入共有4个，分别为起动按钮SB1、停车按钮SB2、液面传感器S1、液面传感器S2 电压全部为交流220V 开关量输出共有2个，分别为泵1接触器KM1和泵2接触器KM2。 所需的驱动功率不大，不用考虑输出功率的扩展。不存在模拟输入、输出，不需要模拟量输入、输出模块。,（3）系统设计,硬件设计 I/O分配表,系统设计,软件设计 梯形图,起动按钮SB1,到达15分钟,高液面,高液面1分钟,低液位,系统设计,X000动合触点闭合 Y000，Y001得电泵1、泵2开始运行。 同时辅助继电器M1
7、线圈得电，T0定时器开始计时,起动按钮SB1,到达15分钟,高液面,高液面1分钟,低液位,系统设计,分断,分断,分断,分断,失电,失电,失电,到达预定的15分钟时， T0的动断触点断开 Y000与Y001线圈失电，泵1和泵2停转。 串联在辅助继电器M1回路的T0动断触点断开，使M1失电而打开自锁 为下次操作做准备。,起动按钮SB1,到达15分钟,高液面,高液面1分钟,低液位,系统设计,分断,失电,达到高液面 液面传感器S1的动合触点X002分断，泵1停止工作。 同时X002的动合触点闭合，上升沿脉冲指令使M2产生一脉冲，定时器T1开始定时工作,起动按钮SB1,到达15分钟,高液面,高液面1分钟
8、,低液位,系统设计,分断,失电,1分钟后，T1的动断触点分断，泵2停车。,起动按钮SB1,到达15分钟,高液面,高液面1分钟,低液位,系统设计,起动按钮SB1,到达15分钟,高液面,高液面1分钟,低液位,分断,失电,失电,分断,分断,失电,当沉淀槽的液位下降到低液位时，S2的动合触点X003由通变断，使泵2停 同时X003的动断触点闭合，使M4产生一脉冲，T2延时1分钟使泵1断电停车。 在延时期间，即使液面上升，泵1仍然工作，直到1分钟时间到才停止。,失电,外部接线图,6.3 PLC的安装与配线,6.3.1 PLC对工作环境的要求,1工作环境温度要求在055C，避免阳光直接照射，注意PLC周围
9、的通风和散热条件要足够 2相对湿度一般要求在35%85%，因此不能安装在容易有凝露及雨淋的场所 3应避免强烈、频繁的振动，若无法避免，则应采取减振措施 4避免有过量粉尘、油烟或易燃、腐蚀性气体的场所 5应远离强干扰源（如高频设备、大型动力设备等） 6不能与高压设备安装在同一控制柜内。,6.3.2 PLC 系统的配线,PLC 系统的配线主要包括电源接线、接地、 I/O 接线及对扩展单元接线等。,1电源接线,应注意不同系列、型号、规格的PLC 的电源类型和接线方法。FX系列 PLC使用直流 24V、交流100V120V或200V240V的工业电源。使用直径为0.2cm的双绞线作为电源线。 FX系列
10、PLC必须在所有外部设备通电后才能开始工作,2接地,PLC 的接地线应为专用接地线，其直径应在2mm以上。 接地电阻应小于 100。 PLC 的接地线不能和其他设备共用，特别是不要与电动机、变压器等动力。设备共通接地 PLC 的各单元的接地线相连。,3I/O端接线,(1)输入端接线 输入开关可以是各种有触点的机械开关，或无触点的电子开关。主要有汇点式和分组式两种接线方式。,(a)汇点式,(b)分组式,3I/O端接线,输入端子接线应注意以下几点： 输入线尽可能远离输出线、高压线及电机等干扰源。 切勿将外接电源加到交流型 PLC 的内藏式直流电源的输出端子上。 切勿将用于输入的电源并联在一起，更不
11、可将这些电源并联到其他电源上。,3I/O端接线,(2)输出端接线 分为独立输出和公共输出两种，公共式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；独立式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。,(a)公共式输出,(b) 独立式输出,4. 扩展单元接线。,若一台 PLC 的输入输出点数不够时，PLC的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体配置视不同的机型而定，当要进行扩展配置时，请参阅有关的用户手册。,6.4 PLC的维护与检修,6.4.1 维护检查,PLC的主要构成元器件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的
12、增长，元器件总是要老化的。因此定期检修与做好日常维护是非常必要的。一般每半年应对PLC进行一次全面检查。,表6.2 PLC的检修内容和标准,6.4.2 故障检修,PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。,6.4.2 故障检修,主要包括以下几方面的检修： 1. 总体检查 根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障 2. 电源故障检查 电源灯不亮需对供电系统进行检查。 3. 运行故障检查 电源正常，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行，需进行检查。,6.4.2 故障检修,4. 输入输出故障检查 输入输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与联接配线，接线端子，保险管等元件状态有关 5. 外部环境的检查 影响PLC工作的环境因素主要有温度、湿度、噪音与粉尘，以及腐蚀性酸碱等。,
