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1、可编程控制器应用技术 Application Technology of Programmable Logic Controller 张希川 高级工程师 沈阳工业大学 材料科学与工程学院,第8章 PLC的综合应用实例,编程是可编程控制器控制系统设计中最重要的环节。根据具体控制要求，编写程序，使运行程序后能够满足工程控制上的需要。编程时应遵循以下基本原则： (1)程序要符合PLC的技术要求 所谓符合PLC的技术要求，是指对指令的准确理解、正确使用。同时也要考虑程序指令的条数与内存的容量；所用的输入、输出点数要在PLC的I/O点数以内等。 (2)程序尽量简短 这样可以节省内存、简化调试，而且还可以
2、减少程序执行的时间响应速度。要程序简短，就应注意编程方法，用好指令。 (3)程序尽量清晰 这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于他人理解。要程序清晰就应注意程序的层次，讲究程序的模块化、标准化。,第8章 PLC的综合应用实例,可编程控制器的编程可按以下步骤进行： (1)分析控制要求和过程 深入了解和分析被控对象(机械设备、生产线、生产过程及现场环境等)的条件和控制要求。明确输入输出物理量的性质，明确控制过程的各个状态及其持点。 (2)确定控制方案 在分析控制对象和控制过程的基础上，根据可编程控制器特点确定最佳控制方案。 (3)确定装置分配与编号 根据被控对象对可编程控制器控制系统的要求，确定
3、输入信号(如按钮、行程开关、转换客开关等)和输出信号(如接触器、电磁阀、指示灯等)，并分配可编程控制器的输入输出端子，进行编号。然后，确定使用的内部装置，如定时器、计数器及内部寄存器等，应注意是否有特殊要求，如需要停电保持、32位数据处理及特殊内部装置的应用。 (4)编写应用程序 根据控制方案，结合自己或别人的经验应用PLC提供的指令进行程序设计。对于较复杂的控制系统，还要根据具体要求，列出工作循环图表，画出编程的状态流程图，最终画出符合控制要求的梯形图。 (5)检验、修改和完善程序 将编写完的程序通过计算机或编程器送入PLC，运行程序，并检验程序是否满足控制要求。出现问题，要不断调试、修改程
4、序，要将问题逐一排除，直至调试成功。 下面根据上述编程原则和步骤，举例说明PLC编程的具体过程。,第8章 PLC的综合应用实例,8.1 电动机正反转控制 8.2 产品批量包装与产量统计 8.3 液体自动混合系统的控制 8.4 产品配方参数调用 8.5 水库水位自动控制 8.6 水塔水位高度警示控制 8.7 水管流量精确计算 8.8 流水线运行的编码与译码 8.9 DHSCS切割机控制 8.10 整数与浮点数混合的四则运算在流水线 中的应用,第8章 PLC的综合应用实例,8.1 电动机正反转控制 8.1.1 分析控制要求和过程 本例主要是给出PLC实现逻辑控制的方法，从中读者可用体会出PLC控制
5、与继电器控制的异同。三相异步电动机工作中经常会遇到正反转控制问题，一般情况用3个按钮：正转、停止和反转。控制过程可能会有2种：频繁正反转和非频繁正反转。频繁正反转时，按下正转按钮，电动机正转，再按下反转按钮，电动机立即反转，反之也是如此。非频繁正反转时，按下正转按钮，电动机正转，再按下反转按钮，电动机仍保持正转，按下停止按钮后，电动机停转，反之也是如此。,第8章 PLC的综合应用实例,8.1 电动机正反转控制 8.1.2 确定控制方案 电动机一般都需要用2个接触器来间接控制，其正反转是通过接触器连接的相序不同来实现的。此处将频繁正反转和非频繁正反转作为2种控制方案，分别给出对应的控制程序，实际
6、应用时选择其一即可。2种控制方案中都需要自锁和互锁电路，自锁是保持电动机状态，互琐是避免换向时发生短路。,第8章 PLC的综合应用实例,8.1 电动机正反转控制 8.1.3 确定装置分配与编号 根据上述分析，可知PLC应至少具有3个输入，2个输出，选择台达DVP14ES型PLC就能满足输入输出数量需要。然后确定装置分配与编号，如表8.1所示。,第8章 PLC的综合应用实例,8.1 电动机正反转控制 8.1.4 编写应用程序 根据控制要求及梯形图原理，可编写出如图8.1所示的电动机正反转控制梯形图。 在图8.1(a)中，执行过程是：若按下正转按钮，X0动作，Y0动作，电动机正转，同时Y0自锁，正
7、转按钮弹开后，电动机保持正转；此时若按下停止按钮，X2动作，Y0断路，电动机停转；电动机正转时，若按下反转按钮，X1动作，Y0断路，电动机停转，Y1动作，电动机反转，Y1自锁，反转按钮弹开后，电动机保持反转。 在图8.1(b)中，执行过程是：若按下正转按钮，X0动作，Y0动作，电动机正转，同时Y0自锁，正转按钮弹开后，电动机保持正转；此时若按下停止按钮，X2动作，Y0断路，电动机停转。由于在线圈Y1前有 常闭触点Y0互锁，正转时常闭触点 Y0打开，按下反转按钮，虽然X1动 作，但Y1线圈不会动作。只有正转 停止后，常闭触点Y0复位后按下反 转按钮，X1动作，Y1才能动作，电 动机才能反转。,第
8、8章 PLC的综合应用实例,8.1 电动机正反转控制 8.1.5 检验、修改和完善程序 虽然上述梯形图程序在原理上是无误的，但控制程序必须考虑实际工作情况。在PLC中，控制程序运行速度以us计，而实际的执行部件多为机械结构，其动作速度达不到us级，所以要在PLC程序中加一些延时，给机械部件足够的动作时间。 电动机正反转控制中，接触器中的铁心触点就属于机械部件，其动作速度远不如PLC程序运行速度。如果用图8.1 (a)中的电动机正反转控制梯形图，则在正反转变换中会出现断路问题。电动机正转时，按下反转按钮，程序在瞬间使Y0断路，Y1动作，而此时易出现正转接触器尚未完全断开，反转接触器已闭合，这样就
9、造成短路，这是不允许的。 解决此类问题的方法就是在PLC程序中加延时，给出足够的动作时间让正转接触器完全断开，再让反转接触器闭合。修改后的梯形图程序如图8.2所示。 图8.2的工作过程变为：按下正转按钮1s后，电动机正转，再按下反转按钮，电动机停转，1s后，电动机反转。这样接触器有足够的时间进行变换，就不会出现短路现象。,第8章 PLC的综合应用实例,8.2 产品批量包装与产量统计 8.2.1 分析控制要求和过程 本例主要是给出PLC中计数器的使用方法。在产品包装线上，光电传感器每检测到6个产品，机械手动作1次，将6个产品转移到包装箱中，机械手复位，当24个产品装满后，进行打包，打印生产日期，
10、日产量统计，最后下线。图8.3给出了产品的批量包装与产量统计示意图，光电传感器A用于检测产品，6个产品通过后，向机械手出动作信号，机械手将这6个产品转移至包装箱内，转移4次后，开始打包，打包完成后，打印生产日期；传感器B用于检测包装箱，统计产量，下线。 此处只描述了生产线上几个简单的动作，实际上产线要比这复杂的多，考虑的要求和过程也不是如此简单，想完成整条生产线的控制，需要长期的学习并积累一定的工作经验。,第8章 PLC的综合应用实例,8.2 产品批量包装与产量统计 8.2.2 确定控制方案 此处应该根据输入输出的数量，选择PLC机型与型号，但本例是生产线上的一部分，故不具体给出机型和 型号。
11、 由控制要求和过程可知，程序 中要采用3个计数器，产品批量包装 控制用2个计数器，设定值分别为 6、4，而产量统计用1个计数器， 设定值应为生产线最大产量，假设 为5000。,第8章 PLC的综合应用实例,8.2 产品批量包装与产量统计 8.2.3 确定装置分配与编号 表8.2给出了产品批量包装与产量统计的装置分配表，其中产量计数器C112为停电保持型计数器。,第8章 PLC的综合应用实例,8.2 产品批量包装与产量统计 8.2.4 编写应用程序 图8.4给出了产品批量包装 与产量统计的梯形图程序。,第8章 PLC的综合应用实例,8.2 产品批量包装与产量统计 8.2.5 检验、修改和完善程序
12、 光电传感器每检测到1个产品时，X0就触发1次（OffOn），C0 计数1次。当C0 计数达到6次时，C0的常开触点闭合，Y0=On，机械手执行移动动作，同时C1计数1次。当机械手移动动作完成后，机械手完成传感器接通，X1由OffOn变化1次，RST指令被执行，Y0和C0均被复位，等待下1次移动。当C1计数达4次时，C1的常开触点闭合，Y1=On，打包机将纸箱折叠并封口，完成打包后，X2由OffOn变化1次，RST指令被执行，Y01和C1均被复位，同时Y2=On，打号器将生产日期打印在包装箱表面。光电传感器检测到包装箱时，X3就触发1次（OffOn），C112计数1次。按下清零按钮X4可将产品
13、产量记录清零，又可对产品数从0开始进行计数。 C112是停电保持的计数器，停电后仍能保持数据的场合。由于生产线可能会突然停电或因中午休息关掉电源，在重新开始生产后需从停电前的记录开始对产品进行计数，故此选用停电保持计数器。 这里需要特别说明，实际生产线的控制要求比例子中列举的要多得多，比如打包机构折叠纸箱的每个动作都需要有正确的控制，本例主要目的是让读者体会计数器的应用，故此简化了控制要求。,第8章 PLC的综合应用实例,8.3 液体自动混合系统的控制 8.3.1 分析控制要求和过程 本例主要是给出PLC中定时器的使用方法。图8.5是两种液体自动混合装置示意图。混合槽左边有2个液面传感器，分别
14、表示高低液位，液体掩没传感器时，传感器的控制触点接通，否则断开。A阀控制A种液体的流入，B阀控制B种液体的流入。混合搅拌均匀后的液体通过出口阀流出。M为搅拌电动机。假设2种液体可连续供给，混合液可由出口连续排出。此时控制要求和过程如下： 当混合槽启动时，A、B阀关闭，出口阀打开30s将容器放空后关闭。排空后，出口阀关闭， A阀打开，A种液体流入混合槽中，当液面 达到“低液位”时，A阀关闭，B阀打开，B种液体流入 混合槽中，当液面达到“高液位”时，B阀门关闭，电 动机开始转动，进行搅拌，2min后停止，出口阀打开， 放出搅拌均匀的液体。经过30s后，容器放空，混合液 体阀门关闭，又开始下一周期的
15、操作。 此外需要有停止和急停按钮。停止按钮可在某次混 合液体排空后，使程序停止。急停按钮能使控制程序直 接停止。,第8章 PLC的综合应用实例,8.3 液体自动混合系统的控制 8.3.2 确定控制方案 此处应该根据输入输出的数量，选择PLC机型与型号，但本例也是整条生产线上的一部分，故也不具体给出机型和型号。 控制中至少要使用2个计时器，完成液体的排出(30s)和搅拌(2min)。由于控制时间在几十秒到几分钟，所以可采用以100ms为时基(计时单位)的计时器。100ms就是0.1s，计时器要计时30s，设定值就应是300；计时2min，设定值就应是1200。,第8章 PLC的综合应用实例,8.
16、3 液体自动混合系统的控制 8.3.3 确定装置分配与编号 表8.3给出了液体自动混合系统的装置分配表。,第8章 PLC的综合应用实例,8.3 液体自动混合系统的控制 8.3.4 编写应用程序 图8.6给出了液体自动混合 系统的梯形图程序。,第8章 PLC的综合应用实例,8.3 液体自动混合系统的控制 8.3.5 检验、修改和完善程序 这个程序比较复杂，我们将分步对图8.6进行解释。 1.程序的启动与排空 当按下启动按钮后，X0闭合了1个扫描脉冲时间，提供了1个启动信号，之后就处于断开状态。启动信号发出后，内部继电器M0线圈通电，触点M0闭合，此处是个自锁回路。接下来，闭合的触点M0，使Y2线圈通电，出口阀打开进行排空，计时器T0开始计时。 30s后，T0动作，首先是常开触点T0闭合，而后程序完成1个扫描周期，进入下1周期，重头开始扫面，使常闭触点T0打开，线圈Y2断电，出口阀关闭。 2.主程序的运行 当T0计时30s后，主程序开始运行。 首先，程序进入1个逻辑转换。逻辑转换是利用内部继电器表达多个元器件之间的逻辑关系，梯形图程序中经常用到的。在此，当T0计时30s
