可编程序控制器在电气控制系统中的应用剖析.ppt

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1、第第8章章 可编程序控制器可编程序控制器在电气控制系统中的应用在电气控制系统中的应用可可编编程程序序控控制制器器不不仅仅广广泛泛地地应应用用在在各各种种工工业业部部门门，而而且且扩扩展展到到了了楼楼宇宇自自动动化化、家家庭庭自自动动化化、商商业业、公用事业、测试设备和农业等各个领域。公用事业、测试设备和农业等各个领域。8.1 可编程序控制器控制系统可编程序控制器控制系统设计的基本步骤设计的基本步骤8.1.1 被控系统的分析被控系统的分析1.对对被被控控系系统统进进行行调调查查研研究究，搜搜集集、分分析析一一切切与与被被控对象相关的工艺、机械和电气等方面的资料。控对象相关的工艺、机械和电气等方面

2、的资料。2.明确实现系统控制各种功能和要求。明确实现系统控制各种功能和要求。功能和要求功能和要求被被控控系系统统应应用用的的环环境境，系系统统机机械械、液液压压、电电气气和和仪表等组成设备各自的作用和相互的关系；仪表等组成设备各自的作用和相互的关系；系系统统机机械械和和电电气气等等部部件件实实现现具具体体功功能能的的动动作作顺顺序序、动动作作条条件件、驱驱动动要要求求（如如驱驱动动电电压压、电电流流等等）和和保护措施等；保护措施等；被控对象的参数（如压力、温度等）；被控对象的参数（如压力、温度等）；系系统统采采用用的的操操作作方方式式（手手动动、半半自自动动、自自动动、连连续、单步等）；续、单

3、步等）；人机接口和监控的方式。人机接口和监控的方式。PLC在系统中的控制作用在系统中的控制作用PLC在系统中需要实现的具体控制作用；在系统中需要实现的具体控制作用；PLC实实现现控控制制功功能能所所需需的的接接口口信信号号（哪哪些些信信号号应应从从受受控控对对象象输输入入到到PLC，哪哪些些信信号号需需从从PLC输输出出到受控对象；到受控对象；信号是开关量还是模拟量；信号是开关量还是模拟量；信号的数量；信号的数量；PLC与计算机等外部设备的相互关系等。与计算机等外部设备的相互关系等。8.1.2 可编程序控制器系统的可编程序控制器系统的硬件设计硬件设计保证系统的可靠性；保证系统的可靠性；保证完成

4、控制功能；保证完成控制功能；添加自检、报警等功能，使系统功能更为完善；添加自检、报警等功能，使系统功能更为完善；考虑系统的性价比、先进性、可扩展性等因素。考虑系统的性价比、先进性、可扩展性等因素。1.选择选择PLC的输入、输出元件的输入、输出元件选选择择合合适适的的输输入入元元件件对对系系统统的的控控制制命命令令和和被被控控制制对对象的参数等信号进行采集。象的参数等信号进行采集。例例如如，按按钮钮、行行程程开开关关、拨拨码码开开关关、光光电电管管开开关关、传感器和变送器等。传感器和变送器等。选选择择输输出出元元件件以以驱驱动动受受控控对对象象和和指指示示设设备备等等进进行行工作。工作。例例如如

5、，继继电电器器线线圈圈、电电磁磁阀阀线线圈圈、抱抱闸闸、风风机机、指示灯等。指示灯等。2.选择选择PLC型号及其硬件配置型号及其硬件配置根根据据被被控控对对象象对对控控制制系系统统要要求求的的复复杂杂程程度度、控控制制精精度度、存存储储器器容容量量、I/O点点数数、电电气气性性能能指指标标及及特特殊殊功能等因素进行选择。功能等因素进行选择。PLC的扩展模块（的扩展模块（I/O模块和专用功能模块）的型模块和专用功能模块）的型号、数量等硬件配置则根据号、数量等硬件配置则根据PLC输入、输出量的输入、输出量的类型和数量以及特殊功能要求进行选择。类型和数量以及特殊功能要求进行选择。注意注意I/O的驱动

6、能力；的驱动能力；硬硬件件配配置置上上需需要要保保证证一一定定的的冗冗余余，便便于于控控制制系系统统的的调调整整和和扩扩展展，但但要要注注意意系系统统的的性性价价比比，避避免免大大材材小小用。用。例例如如，接接口口模模块块在在满满足足输输入入信信号号采采集集和和输输出出驱驱动动的情况下，还需要保留一些空闲的点数备用。的情况下，还需要保留一些空闲的点数备用。3.分配输入、输出点分配输入、输出点给给各各种种输输入入、输输出出（I/O）信信号号分分配配接接口口模模块块的的接接线线端端子子，从从而而也也明明确确输输入入、输输出出继继电电器器的的元元件件号号（元元件件号号与与它它们们对对应应的的I/O信

7、信号号所所接接的的接接线线端端子子编编号一致）。号一致）。列列出出I/O信信号号表表，标标明明各各信信号号的的名名称称、代代号号和和分分配配的元件号。的元件号。4.外设的选择外设的选择根据功能的要求，选择根据功能的要求，选择PLC的其他外部设备。的其他外部设备。例如，打印机、编程器等。例如，打印机、编程器等。5.画出硬件接线图画出硬件接线图画出画出PLC的外部硬件接线图以及其他电气部分原理的外部硬件接线图以及其他电气部分原理图、接线图和安装图纸等。图、接线图和安装图纸等。8.1.3 可编程序控制器系统可编程序控制器系统的软件设计的软件设计主要包括：主要包括：参数表的定义参数表的定义绘制程序框图

8、绘制程序框图程序的编写程序的编写调试调试编写程序说明书编写程序说明书8.1.4 现场安装、调试现场安装、调试通常先调试各个功能模块，最后进行系统整体调试。通常先调试各个功能模块，最后进行系统整体调试。对对调调试试中中出出现现的的问问题题，通通过过修修改改程程序序，调调整整硬硬件件接接线线，甚甚至至重重新新选选择择部部分分元元件件等等手手段段进进行行解解决决，从从而而最终实现系统的整体控制要求。最终实现系统的整体控制要求。8.1.5 编写技术文档编写技术文档根根据据整整个个设设计计的的要要求求和和实实现现过过程程，整整理理出出完完整整的的技技术文档，便于系统的维修和改造。术文档，便于系统的维修和

9、改造。技术文档主要包括：技术文档主要包括：使用说服书使用说服书电气原理图电气原理图元件明细表元件明细表程序清单程序清单PLC的编程元件参数表等。的编程元件参数表等。8.2 可编程序控制器可编程序控制器在电机控制中的应用在电机控制中的应用鼠笼式电动机鼠笼式电动机Y-D降压起动控制降压起动控制Y-D降降压压起起动动控控制制，要要求求在在起起动动时时电电动动机机采采用用Y形形接接法法，经经过过一一段段延延时时，当当电电动动机机的的转转速速上上升升到到一一定值时，再将其换成定值时，再将其换成D接法。接法。PLC控制的控制的Y-D降压起动系统降压起动系统的控制电路接线图的控制电路接线图 元件分配表元件分

10、配表输入元件输入元件元件号元件号输出元件输出元件元件号元件号辅助元件辅助元件元件号元件号起动按钮起动按钮SB1I0.0主电路线圈主电路线圈KM1Q0.1定时器：定时器：定时定时5秒秒T37停止按钮停止按钮SB2I0.1Y形启动线圈形启动线圈KM2Q0.2D形运行线圈形运行线圈KM3Q0.3采用顺序功能图法设计的梯形图程序采用顺序功能图法设计的梯形图程序 8.2.2 异步电动机的调速异步电动机的调速1.调速方法调速方法改变转差率改变转差率s调速的方法调速的方法改变磁极对数改变磁极对数p的变极调速的变极调速改变供电电源的频率改变供电电源的频率f1的变频调速的变频调速2.基于基于PLC的变频调速的变

11、频调速（1）变频器）变频器变频调速需要采用专门的变频设备。变频调速需要采用专门的变频设备。变变频频器器是是利利用用电电力力半半导导体体器器件件的的通通断断作作用用将将工工频频电电源变换为另一频率的电能控制装置。源变换为另一频率的电能控制装置。它它主主要要采采用用交交直直交交方方式式，先先把把工工频频交交流流电电源源通通过过整整流流器器转转换换成成直直流流电电源源，然然后后再再把把直直流流电电源源转转换换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路变频器的电路一般由整流、滤波、逆变和控制一般由整流、滤波、逆变和控制4个部分组成。个部分组成。

12、变频器的控制方式变频器的控制方式V/F=常数的正弦脉宽调制常数的正弦脉宽调制电压空间矢量控制电压空间矢量控制矢量控制矢量控制直接转矩控制直接转矩控制矩阵式交交控制方式矩阵式交交控制方式V/F=常数的正弦脉宽调制常数的正弦脉宽调制特特点点：控控制制电电路路结结构构简简单单、成成本本较较低低，机机械械特特性性硬硬度度也也较较好好，能能够够满满足足一一般般传传动动的的平平滑滑调调速速要要求求，已已在产业的各个领域得到广泛应用。在产业的各个领域得到广泛应用。这这种种控控制制方方式式在在低低频频时时，由由于于输输出出电电压压较较低低，转转矩矩受受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。定子电阻压

13、降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另另外外，其其机机械械特特性性终终究究没没有有直直流流电电动动机机硬硬，动动态态转转矩矩能能力力和和静静态态调调速速性性能能都都还还不不尽尽如如人人意意，且且系系统统性性能能不不高高、控控制制曲曲线线会会随随负负载载的的变变化化而而变变化化，转转矩矩响响应应慢慢、电电机机转转矩矩利利用用率率不不高高，低低速速时时因因定定子子电电阻阻和和逆逆变变器器死死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。电压空间矢量控制方式电压空间矢量控制方式以以三三相相波波形形整整体体生生成成效效果果为为前前提提，以以逼逼近近电电机机气气隙隙的的理

14、理想想圆圆形形旋旋转转磁磁场场轨轨迹迹为为目目的的，一一次次生生成成三三相相调调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。引入频率补偿，能消除速度控制的误差；引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通通过过反反馈馈估估算算磁磁链链幅幅值值，消消除除低低速速时时定定子子电电阻阻的的影响；影响；将将输输出出电电压压、电电流流闭闭环环，可可以以提提高高动动态态的的精精度度和和稳定度。稳定度。但但控控制制电电路路环环节节较较多多，且且没没有有引引入入转转矩矩的的调调节节，所以系统性能没有得到根本改善。所以系统性能没有得到根本改善。矢量控制方式矢量控制方式矢矢量

15、量控控制制变变频频调调速速是是将将异异步步电电动动机机在在三三相相坐坐标标系系下下的的定定子子电电流流通通过过三三相相二二相相变变换换，等等效效成成两两相相静静止止坐坐标标系系下下的的交交流流电电流流，再再通通过过按按转转子子磁磁场场定定向向旋旋转转变变换换，等等效效成成同同步步旋旋转转坐坐标标系系下下的的直直流流电电流流，然然后后模模仿仿直直流流电电动动机机的的控控制制方方法法，求求得得直直流流电电动动机机的的控控制制量量，经经过过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。直接转矩控制方式直接转矩控制方式直直接接转转矩矩控控制制直直接接在在定定子子坐

16、坐标标系系下下分分析析交交流流电电动动机机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。不不需需要要将将交交流流电电动动机机等等效效为为直直流流电电动动机机，因因而而省省去去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；了矢量旋转变换中的许多复杂计算；不不需需要要模模仿仿直直流流电电动动机机的的控控制制，也也不不需需要要为为解解耦耦而而简化交流电动机的数学模型。简化交流电动机的数学模型。矩阵式交交控制方式矩阵式交交控制方式该该方方式式省省去去了了中中间间直直流流环环节节，从从而而省省去去了了体体积积大大、价价格格贵贵的的电电解解电电容容。它它能能实实现现功功率率因因数数为为l，输输

17、入入电电流流为为正正弦弦且且能能四四象象限限运运行行，系系统统的的功功率率密密度度大大。该该技技术术的的实实质质不不是是间间接接的的控控制制电电流流、磁磁链链等等量量，而而是是把转矩直接作为被控制量来实现的。把转矩直接作为被控制量来实现的。（2）PLC变频器的调速方案变频器的调速方案PLC对变频器通常采用两种方式进行控制：对变频器通常采用两种方式进行控制：开关量模拟量方式开关量模拟量方式串口通讯方式串口通讯方式开关量模拟量方式开关量模拟量方式利利用用PLC的的开开关关量量和和模模拟拟量量接接口口模模块块与与变变频频器器相相联联，按按照照变变频频器器的的工工作作方方式式产产生生相相应应的的控控制

18、制信信号号，控制变频器的输出频率。控制变频器的输出频率。串口通讯方式串口通讯方式利利用用RS-232或或RS-485串串口口，只只需需一一根根双双芯芯屏屏蔽蔽电电缆缆就就可可更更改改控控制制功功能能，通通过过串串行行接接口口设设置置和和修修改改变变频频器器的的参参数数还还可可以以连连续续对对变变频频器器的的特特性性进进行行监监视视和和控控制。制。8.2.3 步进电机的控制步进电机的控制步步进进电电动动机机：是是一一种种用用电电脉脉冲冲信信号号进进行行控控制制的的同同步步电电动动机机，它它将将输输入入电电脉脉冲冲信信号号转转换换成成直直线线位位移移或或角角位位移移，其其位位移移量量与与脉脉冲冲的

19、的个个数数成成正正比比，线线速速度度或或转转速速与与脉脉冲冲的的频频率率成成正正比比，通通过过改改变变脉脉冲冲的的顺顺序序来来改改变电机的转向。变电机的转向。借借助助于于PLC的的集集成成脉脉冲冲输输出出，通通过过控控制制步步进进电电机机来来实现相对的位置控制。实现相对的位置控制。PLC控制步进电机基本结构图控制步进电机基本结构图 8.3 可编程序控制器在机床控制系统中的应用可编程序控制器在机床控制系统中的应用8.3.1 车床控制车床控制1.硬件接线图硬件接线图2.元件分配表元件分配表 输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号辅辅助元件助元件元件号元件号M1停止按停止按钮钮SB

20、1I0.0线线圈圈KM1Q0.0定定时时器：器：10秒秒T37M1点点动动按按钮钮SB2I0.1线线圈圈KM2Q0.1定定时时器：器：10秒秒T38M1正向起正向起动动按按钮钮SB3I0.2线线圈圈KM3Q0.2位存位存储储器器M0.1M1反向起反向起动动按按钮钮SB4I0.3线线圈圈KM4Q0.3位存位存储储器器M0.2M2停止按停止按钮钮SB5I0.4线线圈圈KM5Q0.4位存位存储储器器M0.3M2起起动动按按钮钮SB6I0.5线线圈圈KAQ1.0位存位存储储器器M0.4速度速度继电继电器器KSF触触头头I0.6速度速度继电继电器器KSR触触头头I0.7行程开关行程开关SQI1.03.梯

21、形图程序设计梯形图程序设计8.3.2铣、镗床控制铣、镗床控制采采取取基基于于PLC的的C650卧卧式式车车床床控控制制设设计计的的思思路路，在在不不改改变变主主电电路路的的基基础础上上，对对XA6132铣铣床床和和T68镗镗床床的的电电气气控控制制电电路路进进行行调调整整，采采用用西西门门子子的的CPU226进行控制。进行控制。XA6132铣床输入、输出元件分配表铣床输入、输出元件分配表输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号主主轴电轴电机机M2控制：控制：主主轴电轴电机机M2方向方向选择选择开关开关SA4I0.0正正转线转线圈圈KM1Q0.4M2停止按停止按钮钮SB1I0.1

22、反反转线转线圈圈KM2Q0.5M2停止按停止按钮钮SB2I0.2M2中中间继电间继电器器线线圈圈KA1Q0.6M2起起动动按按钮钮SB3I0.3制制动电动电磁摩擦离合器磁摩擦离合器线线圈圈YBQ0.0M2起起动动按按钮钮SB4I0.4主主轴变轴变速行程开关速行程开关SQ5I0.5 输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号工作台工作台进给进给控制：控制：转换转换开关开关SA3I0.6左左/前前/下向下向进给线进给线圈圈KM3Q0.7行程开关行程开关SQ1I0.7右右/后后/上向上向进给线进给线圈圈KM4Q1.0行程开关行程开关SQ2I1.0中中间继电间继电器器KA2Q1.1行程开

23、关行程开关SQ3I1.1进给进给离合器离合器YC1Q0.1行程开关行程开关SQ4I1.2快移离合器快移离合器YC2Q0.2快速移快速移动动按按钮钮SB5I1.3快速移快速移动动按按钮钮SB6I1.4变变速冲速冲动动行程开关行程开关SQ6I1.5其它控制：其它控制：冷却冷却泵泵旋旋转转式式转换转换开关开关SA1I1.6冷却冷却泵泵中中间继电间继电器器线线圈圈KA3Q1.2主主轴轴上刀制上刀制动动开关开关SA2I1.7T68 镗床输入、输出元件分配表镗床输入、输出元件分配表 输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号主主电电机机M1控制：控制：正向点正向点动动按按钮钮SB3I0.0正

24、正转线转线圈圈KM1Q0.0反向点反向点动动按按钮钮SB4I0.1反反转线转线圈圈KM2Q0.1高高/低速正向控制按低速正向控制按钮钮SB2I0.2三角形三角形连连接接线线圈圈KM3Q0.2高高/低速反向控制按低速反向控制按钮钮SB5I0.3中中间继电间继电器器KAQ0.3高低速高低速转换转换限位开关限位开关SQ1I0.4制制动电动电磁摩擦离合器磁摩擦离合器线线圈圈YBQ0.4停止按停止按钮钮SB1I0.5高速高速转动转动控制控制线线圈圈KM4Q0.5变变速冲速冲动动控制限位开关控制限位开关SQ2I0.6高速高速转动转动控制控制KM5线线圈圈Q0.6M2快速移快速移动动控制：控制：正正转转限位

25、开关限位开关SQ5I0.7正正转线转线圈圈KM6Q0.7反反转转限位开关限位开关SQ6I1.0反反转线转线圈圈KM7Q1.0注意注意XA6132铣铣床床和和T68镗镗床床的的PLC控控制制电电路路中中，各各种种输输入入、输输出出量量均均为为开开关关量量，可可直直接接接接到到PLC的的开开关关量量I/O口上。口上。XA6132铣铣床床的的控控制制电电路路中中有有直直流流和和交交流流元元件件，在在PLC输出端要分开连接；输出端要分开连接；T68镗镗床床的的两两个个限限位位开开关关SQ3和和SQ4直直接接串串联联在在PLC输输出出模模块块的的电电源源和和公公共共端端COM间间，实实现现主主轴轴箱箱、

26、工工作台与主轴机动进给的互锁功能。作台与主轴机动进给的互锁功能。8.4 可编程序控制器在工业控制系统中的应用可编程序控制器在工业控制系统中的应用8.4.1 机械手控制机械手控制机机械械手手是是模模拟拟人人手手的的部部分分动动作作，按按给给定定程程序序、轨轨迹迹和和要要求求实实现现自自动动搬搬运运、抓抓举举和和装装配配等等操操作作。它它可可将将操操作作人人员员从从繁繁重重、单单调调、重重复复的的体体力力劳劳动动中中解解放放出出来来，极极大大地地提提高高生生产产的的自自动动化化水水平平和和劳劳动动生生产产率率，保保证证产产品品质质量量和和实实现现安安全全生生产产，特特别别是是在在高高温温、危危险、

27、有害的恶劣环境中。险、有害的恶劣环境中。机械手的组成和结构机械手的组成和结构机机械械手手主主要要由由执执行行机机构构、驱驱动动系系统统、控控制制系系统统以以及及位置检测装置所组成。位置检测装置所组成。执执行行机机构构为为机机械械手手的的主主体体部部分分，主主要要包包括括手手部部、手手腕腕、手臂、立柱、行走机构和机座等。手臂、立柱、行走机构和机座等。驱驱动动系系统统是是驱驱动动执执行行机机构构运运动动的的传传动动装装置置，常常用用的的有有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等。液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等。控控制制系系统统是是机机械械手手的的核核心心部部分分，它它支支配配机机械械手

28、手按按规规定定的的程程序序运运行行，记记忆忆给给予予机机械械手手的的指指令令信信息息，同同时时按按其其控控制制系系统统的的信信息息对对执执行行机机构构发发出出指指令令，必必要要时时，对机械手的动作进行监视；对机械手的动作进行监视；位位置置检检测测装装置置主主要要用用于于控控制制机机械械手手的的运运动动位位置置，并并随随时时将将执执行行机机构构的的实实际际位位置置反反馈馈给给控控制制系系统统，与与设设定定的的位位置置进进行行比比较较，再再通通过过控控制制系系统统进进行行调调整整，以以达到所需的精度控制。达到所需的精度控制。机械手动作原理图机械手动作原理图1.控制要求控制要求机械手将机械手将A处的

29、工件搬运到处的工件搬运到B处的操作过程图处的操作过程图 机械手共有机械手共有6个动作：个动作：上升上升/下降；下降；左行左行/右行；右行；夹紧夹紧/放松。放松。机械手的动作由汽缸驱动；机械手的动作由汽缸驱动；汽缸由相应的电磁阀进行控制。汽缸由相应的电磁阀进行控制。说明说明上升上升/下降、左行下降、左行/右行右行4个动作个动作分别由单独的电分别由单独的电磁阀控制；磁阀控制；夹紧夹紧/放松动作放松动作由一个电磁阀控制。由一个电磁阀控制。电磁阀线圈通电，机械手夹紧；电磁阀线圈通电，机械手夹紧；反之，机械手放松。反之，机械手放松。各个动作的起动和停止由相应的按钮和限位开关进行各个动作的起动和停止由相应

30、的按钮和限位开关进行控制。控制。机械手的操作方式机械手的操作方式手动；手动；自动。自动。自动操作方式分为：步进、单周期和连续操作。自动操作方式分为：步进、单周期和连续操作。机械手的操作方式通过按钮进行选择。机械手的操作方式通过按钮进行选择。手动操作利用按钮操作对机械手的每一步运动进行手动操作利用按钮操作对机械手的每一步运动进行单独控制。单独控制。步步进进操操作作方方式式下下，每每按按一一次次起起动动按按钮钮，机机械械手手完完成一步动作后自动停止；成一步动作后自动停止；单单周周期期操操作作是是在在按按下下起起动动按按钮钮后后，机机械械手手自自动动完完成一个搬运周期后停止；成一个搬运周期后停止；连

31、连续续操操作作为为按按下下起起动动按按钮钮后后，机机械械手手自自动动不不间间断断的的重重复复完完成成搬搬运运工工作作，直直到到按按下下停停止止按按钮钮，机机械械手完成当次搬运，回到原位自动停止。手完成当次搬运，回到原位自动停止。自动操作方式自动操作方式2.系统设计系统设计系统采用西门子的系统采用西门子的CPU226构成构成PLC控制电路。控制电路。机机械械手手控控制制系系统统共共使使用用了了15个个输输入入点点，各各输输入入元元件均采用其常开触点与件均采用其常开触点与PLC相连；相连；输出点除驱动输出点除驱动5个电磁阀外，还设置了一些指示灯。个电磁阀外，还设置了一些指示灯。例例如如：操操作作方

32、方式式指指示示灯灯，当当这这4个个指指示示灯灯均均不不点点亮亮时，为停止状态。时，为停止状态。元件分配表元件分配表 输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号手手动动操作操作选择选择按按钮钮SB1I0.0上升上升电电磁磁阀阀YV1Q0.0步步进进操作操作选择选择按按钮钮SB2I0.1下降下降电电磁磁阀阀YV2Q0.1单单周期操作周期操作选择选择按按钮钮SB3I0.2左行左行电电磁磁阀阀YV3Q0.2连续连续操作操作选择选择按按钮钮SB4I0.3右行右行电电磁磁阀阀YV4Q0.3起起动动按按钮钮SB5I0.4夹紧电夹紧电磁磁阀阀YV5Q0.4停止按停止按钮钮SB6I0.5手手动动操

33、作操作指示灯指示灯Q1.0上升按上升按钮钮（手（手动动）SB7I0.6步步进进操作操作指示灯指示灯Q1.1下降按下降按钮钮（手（手动动）SB8I0.7单单周期操作周期操作指示灯指示灯Q1.2左行按左行按钮钮（手（手动动）SB9I1.0连续连续操作操作指示灯指示灯Q1.3右行按右行按钮钮（手（手动动）SB10I1.1原点指示原点指示Q1.4夹紧夹紧（手（手动动）开关）开关QS1I1.2上限位开关上限位开关SQ1I1.3下限位开关下限位开关SQ2I1.4左限位开关左限位开关SQ3I1.5右限位开关右限位开关SQ4I1.63.程序设计程序设计主程序主程序 手动操作子程序手动操作子程序 连连续续操操作

34、作子子程程序序 8.4.2 模拟量采集模拟量采集在在生生产产、生生活活的的各各种种领领域域中中，通通常常需需要要对对温温度度、压压力力、流流量量、重重量量等等连连续续变变化化的的模模拟拟量量进进行行处处理理和和控控制。制。PLC利利用用模模拟拟量量I/O模模块块，实实现现模模拟拟量量（Analog）和和数字量（数字量（Digital）之间的）之间的A/D转换和转换和D/A转换。转换。在在生生产产中中，温温度度是是最最常常见见的的一一种种模模拟拟量量信信号号，PLC厂商专门生产了相应的热电阻、热电偶模块。厂商专门生产了相应的热电阻、热电偶模块。1.系统构成系统构成温温度度采采集集系系统统由由CP

35、U224、模模拟拟量量扩扩展展模模块块EM235和和PT100温度传感器构成。温度传感器构成。EM235的的A输入端采集输入端采集PT100的端电压信号。的端电压信号。将将A端的量程设为端的量程设为010V的单极性电压。的单极性电压。其其它它未未使使用用的的三三个个模模块块量量输输入入端端（B+/B-，C+/C-和和D+/D-）短路。）短路。PT100铂铂电电阻阻温温度度传传感感器器，适适用用于于测测量量-60C到到400C之间的温度。之间的温度。在在0C时时的的电电阻阻值值为为100，随随着着温温度度的的变变化化，电电阻阻呈线性变化，约为呈线性变化，约为0.4/C。EM235是是西西门门子子

36、公公司司生生产产的的输输出出模模拟拟量量扩扩展展模模块块（4路路模模拟拟量量输输入入和和2路路模模拟拟量量输输出出），具具有有12位位的的分分辨辨率率和和多多种种输输入入/输输出出范范围围，能能够够不不用用外外加放大器而与传感器和执行器直接相连。加放大器而与传感器和执行器直接相连。EM235通通过过总总线线连连接接电电缆缆与与CPU互互相相连连接接，并并利利用用CPU的的24V直流给直流给EM235供电。供电。说明说明为为了了把把PT100的的随随温温度度变变化化的的电电阻阻转转换换成成电电压压，EM235的的模模拟拟量量输输出出端端Io输输出出12.5mA恒恒电电流流（设设置置AQW0200

37、00）供给）供给PT100传感器。传感器。在在A+/A-端产生端产生5mV/C的线性输入电压。的线性输入电压。EM235把把这这个个电电压压转转换换成成数数字字量量，通通过过程程序序周周期期性性的读这些数字量，并利用公式计算出温度值：的读这些数字量，并利用公式计算出温度值：T（温度数字量偏置量（温度数字量偏置量C）/1C数字量数字量C偏置量是在偏置量是在C时测量出来的数字量。时测量出来的数字量。采集到的温度数字量被存储在采集到的温度数字量被存储在AIW0中；中；由于由于10V对应的数字量为对应的数字量为32000在在C时，时，PT端电压的值为：端电压的值为：4000（1000.0125A320

38、00/10V）1C数数字字量量温温度度每每升升高高1C的的数数字字量量，其其值值为为16（0.005V32000/10V）。）。程序设计程序设计特特殊殊标标志志位位存存储储器器SM0.1只只在在首首次次扫扫描描时时为为1，用用于于引导程序的初始化。引导程序的初始化。程程序序通通过过传传送送指指令令MOVW将将1C数数字字量量16存存储储在在VW100中中，将将C偏偏置置量量4000存存储储在在VW102中中，同同时时还还将将20000写写入入AQW0，使使EM235产产生生12.5mA输输出；出；通通过过MOVD将将VD100双双字字清清零零，用用于于存存储储温温度度计计算算中除法的结果。中除

39、法的结果。梯形图程序梯形图程序 如果模拟信号直接来源于电压或电流变送器如果模拟信号直接来源于电压或电流变送器8.4.3 PLC在楼宇自动化和家用电器中的应用在楼宇自动化和家用电器中的应用由由于于PLC优优良良的的性性能能特特点点，其其应应用用领领域域极极为为广广泛泛，覆覆盖盖所所有有与与自自动动检检测测、自自动动化化控控制制有有关关的的工工业业、楼楼宇宇自自动动化化、家家庭庭自自动动化化、商商业业、公公用用事事业业、测测试试设设备和农业等各个领域。备和农业等各个领域。1.高塔供水高塔供水（1）控制要求）控制要求以某生活小区供水为例，生活水塔高以某生活小区供水为例，生活水塔高50米，由泵米，由泵

40、站中额定电压为站中额定电压为380V的三台水泵为其供水。的三台水泵为其供水。水塔内正常水位的控制由安装在水箱内的上、下水塔内正常水位的控制由安装在水箱内的上、下液位开关进行检测，设定水位的变化为液位开关进行检测，设定水位的变化为2米。米。水位的检测也可采用液位继电器、液位变送器等水位的检测也可采用液位继电器、液位变送器等液位测量仪器。液位测量仪器。水泵电机控制要求：水泵电机控制要求：电电机机额额定定运运行行时时定定子子绕绕组组为为D连连接接，采采用用Y-D降降压压起起动动，降降压压起起动动到到全全压压运运行行的的转转换换时时间间为为5秒秒。三三台台电电机机需需要要错错开开时时间间起起动动，一一

41、台台电电机机全全压压运运行行10秒秒后，下一台电机才能开始起动。电机有过载保护。后，下一台电机才能开始起动。电机有过载保护。采采用用手手动动和和自自动动两两种种工工作作方方式式。手手动动方方式式是是由由操操作作者者分分别别起起动动每每台台水水泵泵机机组组；自自动动方方式式下下，水水泵泵的的起起、停控制由液位开关自动控制。停控制由液位开关自动控制。正正常常情情况况下下，两两台台水水泵泵机机组组运运行行一一台台备备用用，为为防防止止备备用用泵泵的的长长期期闲闲置置，操操作作台台上上用用按按钮钮任任意意切切换换。任任一台电机出现故障，备用机应立即投入运行。一台电机出现故障，备用机应立即投入运行。控制

42、台上应能对水泵的状态及液位等信号进行显示。控制台上应能对水泵的状态及液位等信号进行显示。（2）系统设计）系统设计M1M3为为水水泵泵电电机机，每每台台电电机机用用3个个接接触触器器分分别别控制电源、控制电源、Y起动和起动和D运行；运行；FR1FR3为三台电机过载保护的热继电器。为三台电机过载保护的热继电器。系系统统采采用用在在水水泵泵出出口口处处设设置置压压力力继继电电器器SP1SP3的手段，检测电机是否工作正常。的手段，检测电机是否工作正常。主电路主电路 元件分配表元件分配表 输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号1M备备用按用按钮钮SB1I0.0KM1线线圈圈Q0.02M

43、备备用按用按钮钮SB2I0.1KM2线线圈圈Q0.13M备备用按用按钮钮SB3I0.2KM3线线圈圈Q0.21M手手动动起起动动按按钮钮SB4I0.3KM4线线圈圈Q0.32M手手动动起起动动按按钮钮SB5I0.4KM5线线圈圈Q0.43M手手动动起起动动按按钮钮SB6I0.5KM6线线圈圈Q0.5选择选择开关：手开关：手动动方式方式I0.6KM7线线圈圈Q0.6选择选择开关：自开关：自动动方式方式I0.7KM8线线圈圈Q0.7输输入元件入元件元件号元件号输输出元件出元件元件号元件号1M热继电热继电器触点器触点I1.0KM9线线圈圈Q2.02M热继电热继电器触点器触点I1.11备备用指示灯用指

44、示灯Q1.03M热继电热继电器触点器触点I1.22备备用指示灯用指示灯Q1.1水位上限液位开关水位上限液位开关Q1I1.33备备用指示灯用指示灯Q1.2水位上限液位开关水位上限液位开关Q2I1.4水位上限水位上限报报警灯警灯Q1.3压压力力继电继电器器SP1I1.5水位下限水位下限报报警灯警灯Q1.4压压力力继电继电器器SP2I1.61故障指示灯故障指示灯Q1.5压压力力继电继电器器SP3I1.72故障指示灯故障指示灯Q1.61泵泵停止按停止按钮钮SB7I2.03故障指示灯故障指示灯Q1.72泵泵停止按停止按钮钮SB8I2.13泵泵停止按停止按钮钮SB9I2.2总总停止按停止按钮钮SB0I2.

45、3（3）程序设计）程序设计1）备用机组选择及水泵机组的起动）备用机组选择及水泵机组的起动PLC首次启动时，首先选择备用机组；首次启动时，首先选择备用机组；在运行过程中，也可通过按钮改变备用机组。在运行过程中，也可通过按钮改变备用机组。在自动工作方式下，水泵机组采用联动方式。在自动工作方式下，水泵机组采用联动方式。根根据据选选择择的的备备用用机机组组，首首先先起起动动备备用用机机组组的的后后一一台台机机组。组。例例如如，如如果果选选择择了了2机机组组备备用用，则则在在水水箱箱内内水水位位过过低低造成下液位开关动作时，首先起动造成下液位开关动作时，首先起动3机组。机组。PLC接接通通线线圈圈KM8

46、选选择择Y形形连连接接，然然后后接接通通线线圈圈KM7接接通通3机机组组的的电电机机M3，5秒秒后后，断断开开线线圈圈KM8后后接接通通线线圈圈KM9，电机切换为，电机切换为D运行。运行。经经过过10秒秒后后，再再采采用用同同样样的的过过程程起起动动1机机组组。其其中中，使使用用PLC内内部部定定时时器器实实现现定定时时5秒秒和和10秒秒的的功功能能。如如果果3机组备用，则先起动机组备用，则先起动1机组，再起动机组，再起动2机组。机组。注意注意备备用用机机组组发发生生改改变变时时，首首先先判判断断该该水水泵泵机机组组是是否否运运行行，如如果果正正在在运运行行，则则先先停停止止该该机机组组电电机

47、机，进进入入备备用状态，用状态，10秒后再启动原先的备用机组工作。秒后再启动原先的备用机组工作。反反之之，只只记记录录所所选选备备用用机机组组，等等待待下下液液位位开开关关动动作作时按前述联运方式起动运行。时按前述联运方式起动运行。当当水水箱箱内内水水位位升升高高造造成成上上液液位位开开关关动动作作或或者者按按下下总总停止按钮时，各机组停止工作。停止按钮时，各机组停止工作。程程序序流流程程图图 2）故障的检测及处理）故障的检测及处理在任何一台运行机组出现故障时，立即停止该机组在任何一台运行机组出现故障时，立即停止该机组的运行，同时进行声、光报警，然后使备用机组自的运行，同时进行声、光报警，然后

48、使备用机组自动投入运行。动投入运行。水泵机组故障主要有两种情况：水泵机组故障主要有两种情况：当当某某机机组组运运行行后后，水水泵泵出出水水压压力力很很低低，表表明明机机组组存存在在各各种种机机械械或或电电气气故故障障，使使水水泵泵不不能能正正常常工工作作。系系统统在在机机组组出出水水管管处处装装设设压压力力继继电电器器，通通过过其其动动作压力和管路压力的比较来检测是否存在故障；作压力和管路压力的比较来检测是否存在故障；水水泵泵电电机机过过载载运运行行。针针对对电电机机长长期期过过负负荷荷工工作作或或由由于于缺缺相相引引起起的的过过载载现现象象，采采用用热热继继电电器器进进行行检检测。测。3）工

49、作方式的切换）工作方式的切换手手动动/自自动动转转换换开开关关是是一一个个用用动动触触点点完完成成两两种种工工作作方方式切换的开关，保证了只能选择其中一种工作方式。式切换的开关，保证了只能选择其中一种工作方式。在在进进行行工工作作方方式式的的切切换换操操作作时时，要要求求首首先先按按下下总总停停止按钮止按钮SB0，然后进行工作方式的选择。，然后进行工作方式的选择。手手动动状状态态下下，通通过过手手动动起起动动和和停停止止控控制制按按钮钮（SB4SB9）分别对各个水泵机组进行单独控制。）分别对各个水泵机组进行单独控制。手动方式通常用于系统的调试。手动方式通常用于系统的调试。无塔供水最基本的方式是

50、直接利用水泵加压供水。无塔供水最基本的方式是直接利用水泵加压供水。与与高高塔塔供供水水情情况况相相同同，在在用用水水量量大大时时电电机机满满负负荷荷运运行行，而而在在用用水水量量小小时时则则会会停停机机或或切切换换到到空空运运行行状状态态，这这种种情情况况一一方方面面需需要要消消耗耗大大量量的的电电能能，造造成成能能量量的的浪浪费费；另另一一方方面面，管管网网压压力力的的波波动动也也会会很很大大，容容易易出现管网失压或爆管事故。出现管网失压或爆管事故。2.无塔供水无塔供水基基于于PLC的的变变频频调调速速恒恒压压控控制制的的无无塔塔供供水水系系统统成成为为现现代代供供水水控控制制系系统统的的主