《小型可编程控制器实用技术第2版含1CD 教学课件 ppt 作者 王兆义 上海大学自动化学院 编著 第8章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小型可编程控制器实用技术第2版含1CD 教学课件 ppt 作者 王兆义 上海大学自动化学院 编著 第8章（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第八章 FX2N控制系统的应用设计 对PLC的指令系统有了了解以后，就可以结合实际问题进行PLC控制系统的设计，并将PLC应用于实际。PLC的应用就是以PLC为程控中心，组成电气控制系统，实现对生产过程的控制。凡C的程序设计是PLC应用最关键的问题，也是整个电气控制系统设计的核心。 本章将介绍PLC应用的设计步骤、PLC的选型和硬件配置、一些典型环节的编程和应用实例。,第一节 可编程序控制器的系统设计 第二节 可编程序控制器的选型 第三节 可编程序控制器控制系统硬件软件设计 第四节 可编程序控制器控制系统的可靠性 第五节 节省可编程序控制器输入输出点数的方法 第六节 可编程序控制器应用程序的
2、设计方法 第七节 可编程序控制器应用实例,PLC应用设计，一般应按图81的几个步骤进行。 一、熟悉控制对象确定控制范围 首先要全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程，归纳出工作循环图或状态流程图，与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。 对确定了的控制对象，还要明确控制任务和设计要求。,第一节 可编程序控制器的系统设计,图8-1 PLC系统设计流程图,二、制定控制方案，进行PLC选型 根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式。 三、硬件和软件设计 PLC选型和IO配置是硬件设计的重要内容。设计出合理的PLC外部接线图也很重要。 四、模拟调试 将设计好的程序键人
3、PLC后应仔细检查与验证，改正程序设计语法错误。 五、现场运行调试 模拟调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中，接人PLC的实际输入接线和负载。,第二节 可编程序控制器的选型 一、首先考虑IO点数的多少 准确地统计出被控设备的输入、输出点数的总需要量是PLC选型的基础。 二、对PLC响应时间的要求 对于模拟量控制的系统，特别是具有较多闭环控制的系统，则必须考虑PLC的响应速度。 三、要考虑IO口信号的性质特点 要充分考虑输入输出信号的种类、性质、参数等，例如，输入输出信号既有开关量信号、数字或数据信号，也有脉冲信号以及模拟量信号等等。则需要了解这些信号的电压或电流的类型、等级和变化率；信号
4、源是电压源型还是电流源型，是NPN输出型还是PNP输出型；还要注意输出端的负载特点。以此选择配置相应的机型和模块。 四、根据程序存储器容量选型 存储器是PLC存放程序和数据的地方。从使用角度考虑，存储器的性能主要是可供用户使用的存储器的能力。它应包括存储器的最大容量，可扩展性和存储器的种类；RAM、EPROM、EEPROM。,五、系统可靠性 根据生产环境及工艺要求，应采用功能完善可靠性适宜的PLC。 六、编程器与外围设备 小型PLC控制系统一般选用价格便宜的简易编程器；如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强、编程方便的图形编辑器；如果有现成的个人计算机，可选用能在计算机上使用的编程软件。
5、,第三节 可编程序控制器控制系统硬件软件设计 一、硬件设计 PLC的硬件系统一般由PLC、输入输出设备和控制柜等构成。 (一)硬件设计的基本原则 1确定控制方案 控制方案应最大限度地满足被控对象的控制要求。 2可靠性 可靠性是PLC系统的生命。 3功能完善 在保证完成控制功能的基础上，应尽可能地将自检、报警以及安全保护等功能纳入设计方案，使系统的功能更加完善。 4经济性 在保证可靠性和控制功能的基础上，还应尽可能地降低成本。 (二)硬件设计的一般步骤 1选择适合的PLC机型 PLC机型选用的应从性能结构、I0点数、存储量以及特殊功能等方面来综合和衡量。 2输入、输出的选择 要估算可编程序控制器
6、控制系统的I0点数。 (1)控制电磁阀所需的I0点数 (2)控制交流电动机所需的I0点数 (3)控制直流电动机所需的I0点数,表81中列出了典型的传动设备及电器元件所需的可编程序控制器I0点数。此表对估算控制对象所需I0点数具有一定的参考价值。控制器的I0点数的要求与接人的输入输出设备有关。,(三)输入输出模块的选择 除了I0点数之外，还要考虑I0模块的工作电压(直流或交流)以及外部接线方式。 对于输入模块主要考虑两点：一是根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择工作电压，二是高密度的输入模块。 (四)估算用户存储容量 用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I0点数、控制要求、运算
7、处理、程序结构等。根据经验，每个I0点及有关功能器件占用的内存容量大致如表8-2所列。,(五)专用功能模块的配置 除了开关信号之外，工业控制中还要对温度、压力、物位(或液位)和流量等过程变量以及运动控制变量等进行检测和控制。 (六)I0分配 为了防止接线错误，首先要对I0点进行分配，做成一个I0分配表，并设计PLC的I0端口接线图。一般来说，中间继电器、定时器和计数器等元件不必列在I0表中。 二、软件设计 PLC软件设计就是编写满足生产要求的梯形图或助记符程序。 (一)设计控制系统流程图 在明确了生产工艺要求，分析了各输入、输出与各种操作之间的逻辑关系，确定了需要检测的量和控制方法的基础上，可
8、根据系统中各设备的操作内容和操作顺序，画出系统控制的流程图，用于清楚地表明动作的顺序和条件。流程图是编程的主要依据，因而要尽可能详细。 (二)编制应用程序 编制应用程序就是根据设计的程序流程图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。 (三)程序测试和修改 程序测试是整个程序设计工作中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。 程序的测试大多是在实验室完成的，虽然已经通过测试，但还是不能马上投入应用，还需要到现场与硬件设备进行联机统调。,第四节 可编程序控制器控制系统的可靠性 一、PLC的工作环境 1温度 PLC要求环境温度在055C。 2湿度 为了保证PLC的绝缘性能，空气的
9、相对湿度应小于85(无凝露)。 3振动 应使PLC远离强烈的振动源，防止振动频率为1055Hz的频繁或连续振动。 4空气 避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。 5电源 PLC供电电源为50Hz、220(110)V的交流电，对于电源线来的干扰,PLC本身具有足够的抵制能力。如图8-2所示。,二、PLC的安装与布线 1)动力线、控制线以及PLC的电源线和I0线应分别配线，隔离变压器与PLC的IO之间应采用双绞线连接。 2)PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。 3)PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。 4
10、)PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防外界信号干扰。 5)交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。 三、PLC的IO端的接线 1输入接线 1)输入接线一般不要超过30m。 2)输入输出线不能用同一根电缆，输入输出线要分开。 3)尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。 2输出接线 1)输出端接线分为独立输出和公共输出。 2)由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板 3)采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的工作寿命，因此使用电感性负载时选择继电器工
11、作寿命要长。 4)PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。,四、PLC的外部安全电路 为了确保整个系统能在安全状态下可靠工作，避免由于外部电源发生故障、PLC出现异常、误操作以及误输出造成的重大经济损失和人身伤亡事故，PLC外部应安装必要的保护电路。 1)急停电路。 2)保护电路。 3)可编程序控制器有监视定时器等自检功能，检测出异常时，输出全部关闭。 4)电源过负荷的防护。 5)重大故障的报警及防护。 五、PLC的维护与故障诊断 PLC的可靠性很高，维护工作量极少。 (一) 日常维护 PLC除
12、了锂电池和继电器输出型触点外没有经常性的损耗元器件。 调换锂电池一般分下面几步进行。购置好新的锂电池；拆洗之前，PLC通电一会儿，使PLC电源电容器充电；断开PLC电源，打开PLC锂电池盖板，取下旧锂电池，装上新电池，盖上锂电池盖板。取下旧锂电池到换上新的锂电池的时间要尽量短，一般允许范围为13min。,(二)故障诊断 PLC的使用手册上一般都给出PLC故障的诊断方法、诊断流程图和错误代码表，根据它们可很容易检查出PLC的故障。 利用FX系列PLC基本单元上LED指示灯诊断故障的方法。 PLC电源接通，电源指示灯(POWER)LED亮，说明电源正常； 当编程器处于监控(MONITOR)状态，基
13、本单元处于运行(RUN)状态时，若基本单元上的RUN灯不亮，说明基本单元出了故障。 锂电池(BATTERY)灯亮，应更换锂电池。 若一路输入触点接通，相应的LED灯不亮；或者某一路未输入信号但是这一路对应的LED灯亮，可以判断是输入模块出了问题。 输出LED灯亮，对应的硬输出继电器触点不动作，说明输出模块出了故障。 基本单元上CPU ERROR灯LED闪亮，说明PLC用户程序的内容因外界原因发生改变所致。 基本单元上CPU ERROR灯LED常亮，表示PLC的CPU误动作后，监控定时器使CPU恢复正常工作。,六、PLC的接地 良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击
14、危害。 七、PLC的冗余系统与热备用系统 在石油、化工、冶金等行业的某些系统中，要求控制装置有极高的可靠性。 (一)冗余控制系统 在冗余控制系统中，整个PLC控制系统(或系统中最重要的部分，如CPU模块)由两套完全相同的系统组成如图8-3所示。 (二)热备用系统 在热备用系统中，两台CPU用通信接口连接在一起，均处于通电状态如图8-4所示。,第五节 节省可编程序控制器输入输出点数的方法 一、节省输入点数的方法 (一)分组输入 自动程序和手动程序不会同时执行，把自动与手动信号叠加起来，按不同控制状态要求分组输入PLC，如图8-5所示。,(二)对外部输入接线适当改进，减少输入点 图86是一个以继电
15、器接触器控制电动机起动、停止的电路。 但在转换成PLC控制电路时，外部输入有多种接线方式，对应的梯形图也有多种，如从图8-7、图8-8和图8-9。,(三)矩阵式输入 当PLC有两个以上富余的输出端时，可以将二极管开关矩阵的行、列引线分别接到I0端点上。这样，当矩阵为n行m列时，可以得到n x m个输入信号供PLC组成的控制系统使用。 (四)利用PLC内部功能 利用转移指令。在一个输入端上接一开关，作为自动、手动工作方式转换开关，运用转移指令，可将自动和手动操作加以区别。 二、减少所需PLC输出点数的方法 1)通断状态完全相同的负载，在PLC的输出端点功率允许的情况下可并联于同一输出端点，即一个
16、输出端点带多个负载。 2)当有m个BCD码显示器显示PLC的数据时，可以使BCD显示器并联占用4个输出端点，而由另外m个输出端点进行轮番选通，大大节省输出点的占用。 3)某些控制逻辑简单，而又不参与工作循环，或者在工作循环开始之前必须预先起动的电器，可以不通过PLC控制。,第六节 可编程序控制器应用程序的设计方法 一、基本环节的编程举例 (一)启动、停止和保持控制 使输入信号保持时间超过一个扫描周期的自我维持电路是构成有记忆功能元件控制回路的最基本环节，它经常用于内部继电器、输出点的控制回路，基本形式有两种。 1启动优先式 图8-10是启动优先式启动、保持和停止控制程序。 2关断优先式 图8-11是关断优先式启动、保持和停止控制程序。,图8-10 启动优先控制程序,图8-11 关断优先控制程序,(二)逻辑控制的基本形式 1联锁控制 在生产机械的各种运动之间，往往存在着某种相互制约的关系，一般采用联锁控制来实现。 (1)不能同时发生运动
