《S7-200 PLC原理及应用 教学课件 ppt 作者 田淑珍 第7章 PLC应用系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《S7-200 PLC原理及应用 教学课件 ppt 作者 田淑珍 第7章 PLC应用系统（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 PLC应用系统设计及实例,本章要点 PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法 应用举例 PLC的装配、检测和维护,7.1 应用系统设计概述,在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是： 1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。 2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。 3. 保证控制系统安全可靠。 4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。 5. 软件设计主要是指编写程序，要求
2、程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。,7.2 PLC应用系统的设计,7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤 1. PLC控制系统的设计内容 （1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。 （2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。 （3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。 （4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。 （5）编写程序并调试。 （6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。 （7）编写设计说明书和使用说明书。,2. 设计步骤,（1）
3、工艺分析 （2）选择合适的PLC类型 （3）分配I/O点 （4）程序设计 （5）控制柜或操作台的设计和现场施工 （6）应用系统整体调试 （7）编制技术文件,7.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试,1. PLC的硬件 PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。 2. PLC的软件设计 软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。 3. 软
4、件硬件的调试,7.2.3 PLC程序设计常用的方法,1. 经验设计法 经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。 这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。 经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等，这些电路在前面的章节中已经介绍过。,2. 继电器控制电路转换为梯形图法,主要步骤如下： （1）熟悉现有的继电器控制线路。 （2）对照PLC的I/O端子接线
5、图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。 （3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。 （4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。 这种方法对简单的控制系统是可行的，比较方便，但较复杂的控制电路，就不适用了。,【例7-1】图7-1为电动机Y/减压起动控制主电路和电气控制的原理图。,I/O分配 停止按钮（外部用常开）SB1：I0.0 起动按钮SB2：I0.1 过载保护FR： I0.2,KM1：Q0.0 KM2： Q0.1 K
6、M3：Q0.2,3. 顺序控制设计法 根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。 此法的关键是画出功能流程图。 （1）将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步， （2）指出工步之间的转换条件 （3）指出每个工步的控制对象。 在进行程序设计时，可以用中间继电器M来记忆工步，一步一步地顺序进行，也可以用顺序控制指令来实现。 下面将详细介绍功能流程图的种类及编程方法。,（1）单流程及编程方法。功能流程图的单流程结构形式简单，如图7-4所示，其特点是：每一步后面只有一个转换，每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，
7、同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法，在前面的章节已经介绍过了，在这里将重点介绍用中间继电器M来记忆工步的编程方法。,当n-1为活动步时，转换条件b成立，则转换实现，n步变为活动步，同时n-1步关断。由此可见，第n步成为活动步的条件是： Xn-1=1，b=1； 第n步关断的条件只有一个Xn+1=1。用逻辑表达式表示功能流程图的第n步开通和关断条件为： 式中等号左边的Xn为第n步的状态，等号右边Xn+1表示关断第n步的条件，Xn表示自保持信号，b表示转换条件。,【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。,1）使用起保停电路模式
8、的编程方法。,对应的状态逻辑关系为：,【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。,2）使用置位、复位指令的编程方法,图7-7 置位、复位指令编制的梯形图,【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。,3）使用移位寄存器指令编程的方法,【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。,4）使用顺序控制指令的编程方法,图7-10 用顺序控制指令编程,（2）选择分支及编程方法,图7-11 选择分支开始,假设2为活动步，若转换条件a=1，则执行工步3； 如果转换条件b
9、=1，则执行工步4； 转换条件c=1，则执行工步5。 即哪个条件满足，则选择相应的分支，同时关断上一步2。 一般只允许选择其中一个分支。 在编程时，若图7-11中的工步2、3、4、5分别用M0.0、M0.1、M0.2、M0.3表示，则当M0.1、M0.2、M0.3之一为活动步时，都将导致M0.0=0，所以在梯形图中应将M0.1、M0.2和M0.3的常闭接点与M0.0的线圈串联，作为关断M0.0步的条件。,（2）选择分支及编程方法,图 7-12 选择分支结束,如果步6为活动步，转换条件d=1，则，则工步6向工步9转换； 如果步7为活动步，转换条件e=1，则工步7向工步9转换； 如果步8为活动步，
10、转换条件f=1，则工步8向工步9转换。 若图7-12中的工步6、7、8、9分别用M0.4、M0.5、M0.6、M0.7表示，则M0.7（工步9）的起动条件为：M0.4d+ M0.5e+ M0.6f， 在梯形图中，则为M0.4的常开接点串联与d转换条件对应的触点、M0.5的常开接点串联与e转换条件对应的触点、M0.6的常开接点串联与f转换条件对应的触点，三条支路并联后作为M0.7线圈的起动条件。,【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。,1）使用起保停电路模式的编程。 对应的状态逻辑关系为：,图7-14 例7-4用起保停电路模式的编程,【例7-4】根据图7-13所示的功能流
11、程图，设计出梯形图程序。,2）使用置位、复位指令的编程。,【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。,3）使用顺序控制指令的编程。,（3）并行分支及编程方法。,并行分支的开始是指当转换条件实现后，同时使多个后续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在图7-18a中，当工步2处于激活状态，若转换条件e=1，则工步3、4、5同时起动，工步2必须在工步3、4、5都开启后，才能关断。 并行分支的合并是指：当前级步6、7、8都为活动步，且转换条件f成立时，开通步9，同时关断步6、7、8。,图7-18 并行分支 a）并行分支开始 b）并行分支结束,【例7-5】根据图7-1
12、9所示的功能流程图，设计出梯形图程序,1）使用起保停电路模式的编程,【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序,2）使用置位、复位指令的编程,【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序,3）使用顺序控制指令的编程,（4）循环、跳转流程及编程方法,跳转流程：当步2为活动步时，若条件f=1，则跳过步3和步4，直接激活步5。 循环流程：当步5为活动步时，若条件e=1，则激活步2，循环执行。 编程方法和选择流程类似，不再详细介绍。,需要注意的是： 转换是有方向的，若转换的顺序是从上到下，即为正常顺序，可以省略箭头。若转换的顺序从下到上，箭头不能省略。 只有两步的闭环
13、的处理。,在顺序功能图中只有两步组成的小闭环如图7-24a所示，因为M0.3既是M0.4的前级步，又是它的后续步，所以对应的用起保停电路模式设计的梯形图程序如图7-24b所示。从梯形图中可以看出，M0.4线圈根本无法通电。解决的办法是：在小闭环中增设一步，这一步只起短延时（0.1s）作用，由于延时取得很短，对系统的运行不会有什么影响，如图7-24c所示。,7.2.4 PLC程序设计步骤,1. 程序设计前的准备工作 2. 设计程序框图 3. 编写程序 4. 程序调试 5. 编写程序说明书,7.3 应用举例,7.3.1 机械手的模拟控制 7.3.2 组合机床的控制 7.3.2 组合机床的控制 7.
14、3.4 水塔水位的模拟控制实训 7.3.5 温度的检测与控制实训,7.3.1 机械手的模拟控制,其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B,1. 控制要求 按起动按钮后，传送带A运行直到光电开关PS检测到物体，才停止，同时机械手下降。下降到位后机械手夹紧物体，2s后开始上升，而机械手保持夹紧。上升到位左转（注：此处以机械手为主体，定左右），左转到位下降，下降到位机械手松开，2s后机械手上升。上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A运行直到光电开关PS再次检测到物体，才停止循环 。,机械手的上升、下降和左转、右转的执行，分别由双线圈二位电磁阀控制汽缸的运动控
15、制。当下降电磁阀通电，机械手下降，若下降电磁阀断电，机械手停止下降，保持现有的动作状态。当上升电磁阀通电时，机械手上升。同样左转/右转也是由对应的电磁阀控制。夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制汽缸的运动来实现，线圈通电时执行夹紧动作，断电时执行放松动作。并且要求只有当机械手处于上限位时才能进行左/右移动，因此在左右转动时用上限条件作为联锁保护。由于上下运动，左右转动采用双线圈两位电磁阀控制，两个线圈不能同时通电，因此在上/下、左/右运动的电路中须设置互锁环节。 为了保证机械手动作准确，机械手上安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别对机械手进行下降、上升、左转、右转等动作的限位，
16、并给出动作到位的信号。 光电开关PS负责检测传送带A上的工件是否到位，到位后机械手开始动作。,2. I/O分配 输入 输出 起动按钮： I0.0 上升YV1：Q0.1 停止按钮： I0.5 下降YV2：Q0.2 上升限位SQ1：I0.1 左转YV3：Q0.3 下降限位SQ2：I0.2 右转YV4：Q0.4 左转限位SQ3：I0.3 夹紧YV5：Q0.5 右转限位SQ4：I0.4 传送带A：Q0.6 光电开关 PS： I0.6 传送带B：Q0.7,7.3.2 组合机床的控制,两工位钻孔、攻螺纹组合机床，能自动完成工件的钻孔和攻螺纹加工，自动化程度高，生产效率高。两工位钻孔、攻螺纹组合机床,1. 控制要求,2. I/O分配 输入 输出 压力
