《电器控制与PLC 控制技术 教学课件 ppt 作者 许缪 王淑英 等主编 第09章 可编程序控制器应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电器控制与PLC 控制技术 教学课件 ppt 作者 许缪 王淑英 等主编 第09章 可编程序控制器应用（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 可编程序控制器应用 系统设计,第一节 PLC应用系统设计的内容和步骤,第二节 PLC的选择,第三节 节省PLC输入输出点数的方法,第四节 可编程序控制器在逻辑控制 系统中的应用实例,第一节 PLC应用系统设计的内容和步骤,一、PLC控制系统设计的基本原则,1）充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求；,2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便；,3）保证控制系统安全可靠；,4）应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、I/O点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，以利于系统的调整和扩充。,二、PLC控制系统设计的一般步骤,7整理技术文
2、件：包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。,1熟悉被控对象，制定控制方案；,2确定I/O设备；,3选择PLC ： 选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择；,4分配PLC的I/O地址：列出输入/输出设备与PLC 输入输出端子的对照表；,5设计软件及硬件；,6联机调试；,第二节 PLC的选择,一、PLC的机型选择,（一）合理的结构型式,（二）安装方式的选择,（三）相当的功能要求,（四）响应速度的要求,（五）系统可靠性要求,（六）机型统一,二、PLC的容量选择,（一）I/O点数,通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%15%的备用量来确
3、定。,（二）用户存储容量,一般可按下式估算，再按实际需要留适当的余量（2030）来选择。 存储容量开关量I/O点总数10+模拟量通道数100,三、I/O模块的选择,（一）开关量输入模块的选择,1输入信号的类型及电压等级的选择,2输入接线方式选择,按输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种,3注意同时接通的输入点数量,对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60。,（二）开关量输出模块的选择,1输出方式的选择,开关量输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。,2输出接线方式的选择,按PLC的输
4、出接线方式的不同，一般有分组式输出和分隔式输出两种 。,图9-2 输出的接线方式 (a)分组式输出 (b)分隔式输出,3输出电流的选择,4注意同时接通的输出点数量,选择输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。一般来说，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60。,5输出的最大负载电流与负载类型、环境温度等因素有关,四、电源模块及其它外设的选择,1电源模块的选择,2编程器的选择,3写入器的选择,第三节 节省PLC输入输出点数的方法,一、减少输入点数的方法,1分时分组输入,图9-3 分时分组输入,“自动”输入信号S1S8”、“手动”输入信号Q1Q8共用PLC输入点X000X007.用“工作
5、方式”选择开关SA来切换“自动”和“手动”信号输入电路。,2输入触点的合并,例如某负载可在多处起动和停止，可以将三个起动信号并联，将三个停止信号串联，分别送给PLC的两个输入点,图9-4 输入触点合并,3将信号设置在PLC之外,系统中的某些输入信号功能简单、涉及面很窄，如手动操作按钮、电动机过载保护的热继电器触点等，有时就没有必要作为PLC输入 。,图9-5 输入信号设在PLC外部,二、减少输出点数的方法,（一）矩阵输出,图9-6 矩阵输出,采用8个输出组成44矩阵，可接16个输出设备。要使某个负载接通工作，只要控制它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。这样用8个输出点就可控制16个不同控制
6、要求的负载。,（二）分组输出,当两组负载不会同时工作，可通过外部转换开关或通过受PLC控制的电器触点进行切换，这样PLC的每个输出点可以控制两个不同时工作的负载。,图9-7 分组输出,（三）并联输出,当两个通断状态完全相同的负载，可并联后共用PLC的一个输出点。,（四）负载多功能化,一个负载实现多种用途。,（五）某些输出设备可不进PLC,系统中某些相对独立、比较简单的部分可考虑直接用继电器电路控制。,三、PLC应用中的若干问题,（一） 对PLC的某些输入信号的处理,1) 如果PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开关等）时，它们的漏电流较大，可能会出现错误的输入信号。为了避免这种现象，可在输入
7、端并联旁路电阻R，,图9-8 两线式传感器输入的处理,2）如果PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的截止电阻应大于10K，导通电阻应小于800。,（二） PLC的安全保护,1短路保护,当PLC输出控制的负载短路时，为了避免PLC内部的输出元件损坏，应该在PLC输出的负载回路中加装熔断器，进行短路保护。,2感性输入/输出的处理,PLC的输入端和输出端常常接有感性元件。如果是直流感性元件，应在其两端并联续流二极管；如果是交流元件，应在其两端并联阻容电路，从而抑制电路断开时产生的电弧对PLC内部输入、输出元件的影响。,图9-9 感性输入/输出的处理,（三）PLC系统的接地要求,良好的接地是PLC
8、安全可靠运行的重要条件。PLC一般最好单独接地，与其它设备分别使用各自的接地装置。也可以采用公共接地，但禁止使用串联接地方式。另外，PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地线的截面应大于2mm2.,第四节 可编程序控制器在逻辑控制系统中的应用实例,一、PLC在工业自动生产线中的应用,（一）输送机分检大小球的PLC控制装置,1控制要求,图911所示为分检大、小球的自动装置的示意图。分析工作过程及控制要求.,图9-11 大、小球自动分检装置示意图,（5）如果启动装置后，操作杆下行一直到SQ闭合后，下限位开关SQ2仍为断开状态，则吸盘吸起的是大球，操作杆右行碰到右限位开关SQ5（大
9、球的右限位开关）后，将大球释放到大球箱里，然后返回到原位。,（4）假设吸盘吸起小球，则操作杆向上行，碰到上限位开关SQ3后，操作杆向右行；碰到右限位开关SQ4(小球的右限位开关)后，再向下行，碰到下限位开关SQ2后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。,（1）当输送机处于起始位置时，上限位SQ3开关和左限位开关SQ1被压下，极限开关SQ断开。,（2）启动装置后，操作杆下行，一直到极限开关SQ闭合。此时，若碰到的是大球，则下限位开关SQ2仍为断开状态，若碰到的是小球则下限位开关SQ2为闭合状态。,（3）接通控制吸盘的电磁阀线圈Y001。,2I/O地址分配,图9-12 I/O地址分配图,3功能图
10、的设计,图9-13 自动分检控制STL功能图,4梯形图的设计,5语句表程序,图9-14 梯形图,(二) 皮带运输机的PLC控制,图915所示为某原材料皮带运输机的示意图。原材料从料斗经过PD1、PD2两台皮带运输机送出；由电磁阀M0控制从料斗向PD1供料；PD1、PD2分别由电动机M1和M2控制。,图9-15 某原料皮带运输机示意图,1控制要求,（1）初始状态 料斗、皮带PD1和皮带PD2全部处于关闭状态。,（2）启动操作 启动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆料方向按一定的时间间隔顺序启动。其操作步骤如下： 皮带PD2延时5s皮带PD1延时5s料斗M0,（3）停止操作 停上时为了
11、使运输机皮带上不留剩余的物料，要求顺物料流动的方向按一定的时间间隔顺序停止。其停止的顺序如下： 料斗延时10s皮带PD1延时10s皮带PD2,（4）故障停止 在皮带运输机的运行中，若皮带PD1过载，应把料斗和皮带PD1同时关闭，皮带PD2应在皮带PD1停止10s后停止。若皮带PD2过载，应把皮带PD1、皮带PD2(M1、M2)和料斗M0都关闭。,（5）要求采用FX系列PLC实现控制,2I/O地址分配,启动按钮 X000 M0料斗控制 Y000 停止按钮 X001 M1接触器 Y001 M1热继电器 X003 M2接触器 Y002 M2热继电器 X004,3程序设计,（1） 用步进指令根据皮带运
12、输机控制要求设计的功能图,图9-16 皮带运输机的PLC功能图,（2）皮带运输机的PLC梯形图,图9-17 皮带运输机的PLC梯形图,4、语句表程序,二、 PLC在机械手控制系统中的应用,图918是某机械手的工作示意图，该机械手的任务是将工件从工作台A搬往工作台B。试设计该机械手的PLC控制系统。,图9-18 机械手的工作示意图,（一）控制系统要求分析,1、机械结构,2、工艺过程,图9-19 系统结构示意图,3、控制要求,工件台A、B上工件的传送不用PLC控制；机械手要求按一定的顺序动作，其流程图如图920所示。,图9-20 控制系统流程图,（二）PLC选型及I/O接线图,根据控制要求，PLC
13、控制系统选用SIEMENS公司S7-200系列CPU 214和EM221，其输入输出端子电气接线图如图921所示。,图9-21 控制系统外部I/O接线图,（三）PLC I/O地址、内部辅助继电器的分配表,（四）PLC控制系统程序设计,1、整体设计,整体设计的梯形图（主程序）：,图9-22 主程序梯形图,2、手动控制程序,图9-23 手动程序梯形图（子程序0）,图9-24 自动操作程序（子程序1）,3、输出显示程序,图9-25 输出显示程序,三、PLC在电梯控制中的应用,图9-26 三层楼电梯控制示意图,电梯控制是一个随机控制系统，系统没有固定的控制顺序，其控制作用是根据PLC外部提出的控制要求
14、（输入的信号）而实施的。,电梯的控制内容包括：箱内、外按钮的控制，电梯运行到位开门、关门的控制，每层指示灯及安全措施、报警作用的控制等。在此以三层的电梯箱内控制为例。,（一）电梯控制系统的要求（F:呼梯开关）,（1）电梯在一层或二层时，出现三层呼梯（3FON）信号，则电梯上升，运行到三层，三层限位开关闭合（SQ:限位开关；SQ3ON）后停止运行。,（2）电梯在一层时，出现二层呼梯（2F=ON）信号，则电梯上升，运行到二层，二层的限位开关闭合（SQ2=ON）后停止运行。,（3）电梯在一层时，同时出现二层和三层的呼梯（2F=ON,3F=ON）信号，则电梯上升运行；先上升到二层（SQ2=ON）,暂停
15、运行2s后，再继续上升到三层，直到三层的限位开关闭合（SQ3=ON）电梯停止运行。,（4）电梯在三层或二层时，出现一层呼梯（1F=ON）信号，则电梯下降运行；直到一层的限位开关闭合（SQ1=ON）,电梯停止运行。,（5）电梯在三层时，出现二层呼梯（2F=ON）信号，则电梯下降运行；直到二层的限位开关闭合（SQ2=ON）,电梯停止运行。,（6）电梯在三层时，同时出现二层或一层呼梯（2F=ON、1F=ON）信号，则电梯下降运行；先到二层，暂停运行2s后，电梯又继续下降，直到一层的限位开关闭合（SQ1=ON）,电梯停止运行。,（7）电梯在上升途中，任何下降呼梯均无效。,（8）电梯在下降途中，任何上升
16、呼梯均无效。,（9）电梯到达每层的运行时间限定小于10s；超过10s，则电梯自动停止运行。,（10）此控制采用FX系列PLC实现控制。,（二）电梯控制程序的设计,1I/O地址分配,输入地址 SQ1 X000 SQ2 X001 SQ3 X002 IF X003 2F X004 3F X005,输出地址 电梯上升 Y000 电梯下降 Y001,2逻辑设计,图9-27 三层楼电梯梯形图,四、PLC在机床中的应用,（一）T68镗床控制系统,1电气控制任务,双速电动机M1作为主轴及进给的驱动，电动机M2为进给快速移动的驱动。对M1的具体控制要求是：,1）正反转点动控制及反接制动；,2）正反转连续运转及反接制动；,3）高、低速的转换控制。,2输入输出点的分配,图9-28 输入输出设备与PLC的接线,3绘制梯形图,（1）M1正反转控
