LC控制系统设计与应用.ppt
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1、第12章 PLC控制系统设计与应用 PLC控制系统设计概要 PLC的接口电路PLC控制系统设计及应用举例1 PLC控制系统设计的基本原则在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:最大限度地满足控制要求 充分发挥PLC功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究,收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合,共同解决重点问题和疑难问题。保证系统的安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。2 PLC控制系统设计的基本原则力求简单、经济、使用与维修方便 在满足控制要求的前提下,一方面要注
2、意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。3 PLC控制系统设计的基本内容基本内容:选择用户设备。PLC的选择。分配I/O点,绘制电气连接接口图,考虑安全措施。设计控制程序。设计控制台。编制系统的技术文件,说明书、电气图及电气元件明细表。4 PLC控制系统设计的一般步骤1 1)分析被控对象并提出控制要求)分析被控对象并提出控制要求)分析被控对象并提出控制要求)分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,提出被控对象对PLC控制系统的控制
3、要求,确定控制方案,拟定设计任务书。2 2)确定输入输出设备)确定输入输出设备)确定输入输出设备)确定输入输出设备 根据系统的控制要求,确定系统所需的全部输入设备(如:按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等),从而确定与PLC有关的输入/输出设备,以确定PLC的I/O点数。5 PLC控制系统设计的一般步骤3)选择选择PLC PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择4)分配)分配I/O点并设计点并设计PLC外围硬件线路外围硬件线路分配I/O点:画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。PLC外围硬件线路
4、:画出系统其它部分的电气线路图,包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。6 PLC控制系统设计的一般步骤5)程序设计)程序设计程序设计:1)控制程序;2)初始化程序;3)检测、故障诊断和显示等程序;4)保护和连锁程序。模拟调试:根据产生现场信号的方式不同,模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。PLC程序设计的基本内容一般包括参数表的定义及地址分配、程序流程框图绘制、程序编制、程序调试和程序使用说明书等五项内容。7 PLC控制系统设计的一般步骤6)硬件实施)硬件实施设计控制柜和操作台等部分的电
5、器布置图及安装接线图;设计系统各部分之间的电气互连图;根据施工图纸进行现场接线,并进行详细检查。7)编制技术文件)编制技术文件8)交付使用交付使用由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。812.2 PLC的接口电路PLC与主令电器类设备的连接与主令电器类设备的连接 912.2 PLC的接口电路PLC与拨码开关的连接与拨码开关的连接 1012.2 PLC的接口电路PLC与旋转编码器的连接与旋转编码器的连接 1112.2 PLC的接口电路PLC与传感器类设备的连接与传感器类设备的连接 1212.2 PLC的接口电路PLC与输出设备的一般连接方法与输出设备的一般连接
6、方法 1312.2 PLC的接口电路PLC与感性输出设备的连接与感性输出设备的连接 续流二极管的额定电流为1A、额定电压大于电源电压的3倍;电阻值可取50120电容值可取F,电容的额定电压应大于电源的峰值电压。接线时要注意续流二极管的极性 1412.2 PLC的接口电路PLC与七段与七段LED显示器的连接显示器的连接 BCD锁存,7段译码,驱动器 1512.2 PLC的接口电路PLC与输出设备连接的其它注意事项 1)除了PLC输入和输出共用同一电源外,输入公共端与输出公共端一般不能接在一起;2)PLC的晶体管和晶闸管型输出都有较大的漏电流,尤其是晶闸管输出,将可能会出现输出设备的误动作。所以要
7、在负载两端并联一个旁路电阻,旁路电阻R的阻值估算可由下式确定:UON是负载的开启电压(V),I是输出漏电流(mA)1612.3 PLC控制系统设计及应用组合机床的PLC控制系统 液压动力滑台采用电磁换向阀来实现动力头的快进、工进和快退。控制要求如下:1)动力头在原位,,按下启动按钮,接通电磁阀YV1-1,动力头快进;2)动力头碰到限位开关,接通电磁阀YV2,动力头工进;3)动力头碰到限位开关,开始延时2S;4)延时时间到,接通电磁阀YV1-2,动力头快退。5)回原位后,停止。1712.3 PLC控制系统设计及应用组合机床的PLC控制系统 2.PLC外部输入输出设备和机型选择 SB2、SB1用作
8、起、停控制开关信号,SQ1,SQ2,SQ3作为位置检测开关信号,接至 PLC输入端,需占用五个输入端,电磁阀YV1-1,YV1-2,YV2需占用三个输出端点,液压泵电机采用开关直接控制起停,主轴电机采用继电接触器构成起停控制,而不需要用PLC 控制,选用10点(6入,4出)以上的PLC,即可满足本系统的简单控制要求。183.PLC外部电气接线图及I/O地址分配表 PLC外部接线图,输入输出设备、负载电源的类型等的设计应结合系统的控制要求来设定。液压动力滑台PLC外部接线图如图所示。组合机床的PLC控制系统 194.程序设计 依照流程图的设计思想,用传统的顺序控制的程序结构,画出满足控制要求的梯
9、形图。203.程序设计 2112.3 PLC控制系统设计及应用2.机械手及其控制要求1)下行取工件;2)上行,右移;3)下降,放工件;4)回原位后,停止。2212.3 PLC控制系统设计及应用2.机械手及其控制要求机械手具有手动、单步、单周期、连续和回原位五种工作方式,用开关SA进行选择。2312.3 PLC控制系统设计及应用机械手的原位:在最上面、最左边且除松开的电磁线圈(YV5)通电外其它线圈全部断电的状态2412.3 PLC控制系统设计及应用 PLC的I/O分配 为了保证在紧急情况下(包括PLC发生故障时),能可靠地切断PLC的负载电源,设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时按下“电源
10、”按钮SB1,使KM线圈得电并自锁,KM的主触点接通,给输出设备提供电源;出现紧急情况时,按下“急停”按钮SB2,KM触点断开电源。2512.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计 PLC程序设计 程序的总体结构 将程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序四个部分,其中自动程序包括单步、单周期和连续工作的程序,这是因为它们的工作都是按照同样的顺序进行,所以将它们合在一起编程更加简单。梯形图中使用跳转指令使得自动程序、手动程序和回原位程序不会同时执行。2612.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计 各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计 公用程序公
11、用程序公用程序公用程序 2712.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计 各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计 手动程序手动程序手动程序手动程序2812.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计 各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计 自动程序自动程序自动程序自动程序2912.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计 各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计 自动程序自动程序自动程序自动程序303112.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计 各部分程序的设计各部分程序的设计各部分程序的设计各部分
12、程序的设计 回原位程序回原位程序回原位程序回原位程序3212.3 PLC控制系统设计及应用 PLC程序设计程序综合与模拟调试由于在分部分程序设计时已经考虑各部分之间的相互关系,因此只要将公用程序、手动程序、自动程序和回原位程序按照机械手程序总体结构综合起来即为机械手控制系统的PLC程序。模拟调试时各部分程序可先分别调试,然后再再进行全部程序的调试,也可直接进行全部程序的调试。3312.4 减少I/O点数的措施 PLCPLC在实际应用中常碰到这样两个问题在实际应用中常碰到这样两个问题:1)PLC的I/O点数不够,需要扩展,然而增加I/O点数将提高成本;2)是已选定的PLC可扩展的I/O点数有限,
13、无法再增加。在满足系统控制要求的前提下,合理使用在满足系统控制要求的前提下,合理使用I/OI/O点数,点数,尽量减少所需的尽量减少所需的I/OI/O点数是很有意义的。点数是很有意义的。本节将介绍几种实用的减少I/O点数的措施。3412.4 减少I/O点数的措施 分组输入分组输入分组输入分组输入3512.4 减少I/O点数的措施矩阵输入矩阵输入 1)矩阵输入方法需要硬件与软件相配合硬件与软件相配合硬件与软件相配合硬件与软件相配合来完成2)由于矩阵输入的输入信号为一系列断输入信号为一系列断输入信号为一系列断输入信号为一系列断续的脉冲信号续的脉冲信号续的脉冲信号续的脉冲信号。3)应保证输入信号输入信
14、号输入信号输入信号的宽度要大于的宽度要大于的宽度要大于的宽度要大于Y0Y0、Y1Y1、Y2Y2轮流导通一轮流导通一轮流导通一轮流导通一遍的时间遍的时间遍的时间遍的时间3612.4 减少I/O点数的措施 组合输入组合输入组合输入组合输入对于不会同时接通的输入信号,可采用组合编码的方式输入3712.4 减少I/O点数的措施 输入设备多功能化输入设备多功能化输入设备多功能化输入设备多功能化 例如例如 3812.4 减少I/O点数的措施 合并输入合并输入合并输入合并输入 将某些功能相同的开关量输入设备合并输入。如果是几个常闭触点,则串联输入;如果是几个常开触点,则并联输入。某些输入设备可不进某些输入设
15、备可不进某些输入设备可不进某些输入设备可不进PLCPLC 有些输入信号功能简单、涉及面很窄,有时就没有必要 作为PLC的输入,将它们放在 外部电路中同样可以满足要求。3912.4 减少I/O点数的措施 矩阵输出矩阵输出矩阵输出矩阵输出 注意:采用矩阵输出时,必须要将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中,否则无法控制。4012.4 减少I/O点数的措施分组输出分组输出 当两组输出设备或负载不会同时工作,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,所以PLC的每个输出点可以控制两个不同时工作的负载。4112.4 减少I/O点数的措施并联输出 注意PLC输出点同时驱动多个负载时,应
16、考虑PLC输出点的驱动能力是否足够。输出设备多功能化 利用PLC的逻辑处理功能,一个输出设备可实现多种用途。某些输出设备可不进PLC 系统中某些相对独立、比较简单的控制部分,可直接采用PLC外部硬件电路实现控制。4212.4 减少I/O点数的措施以上一些常用的减少I/0点数的措施,仅供仅供参考参考,实际应用中应该根据具体情况,灵活使用。同时应该注意不要过份去减少不要过份去减少PLC的的I/0点点数,而使外部附加电路变得复杂,数,而使外部附加电路变得复杂,从而影响系统的可靠性。4312.5 提高PLC控制系统可靠性的措施 PLC具有很高的可靠性,并且有很强的抗干扰能力,但在过于恶劣的环境或安装使
17、用不当等情况下,都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱,甚至造成内部元件损坏。为了提高PLC系统运行的可靠性,应注意以下问题:适合的工作环境适合的工作环境 合理的安装与布线合理的安装与布线 正确的接地正确的接地 必须的必须的安全安全保护环节保护环节 必要的软件措施必要的软件措施 采用采用冗余系统或热备用系统冗余系统或热备用系统 4412.5 提高PLC控制系统可靠性的措施 环境温度适宜环境温度适宜环境温度适宜环境温度适宜 通常PLC允许的环境温度约在055C。安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方;PLC四周要有足够的通风散热空间;不要把PLC安装在阳光直接照射或离暖气、加热器、大
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