PLC控制系统的设计.pptx

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1、8.1 概概 述述 PLCPLC控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤对控制任务做深入的调查研究对控制任务做深入的调查研究对控制任务做深入的调查研究对控制任务做深入的调查研究确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案根据控制要求确定输入根据控制要求确定输入根据控制要求确定输入根据控制要求确定输入/输出元件输出元件输出元件输出元件,选择选择选择选择PLCPLCPLCPLC机型机型机型机型确定确定确定确定PLCPLCPLCPLC的的的的I/OI/OI/OI/O点分配点分配点分配点分配设计应用程序设计应用程序设计

2、应用程序设计应用程序调试应用程序调试应用程序调试应用程序调试应用程序制作电气控制柜和控制盘制作电气控制柜和控制盘制作电气控制柜和控制盘制作电气控制柜和控制盘连机调试程序连机调试程序连机调试程序连机调试程序编写技术文件编写技术文件编写技术文件编写技术文件第1页/共31页8.2 逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法适合对开关量进行控制，基础是逻辑代数。逻辑设计法适合对开关量进行控制，基础是逻辑代数。逻辑设计法适合对开关量进行控制，基础是逻辑代数。逻辑设计法适合对开关量进行控制，基础是逻辑代数。电路中电器元件的逻辑规定：1.元件触点的规定：用原变量表示常开触点，反变量表示常闭触点。如按钮的常开触点用SB，

3、常闭触点用SB。2.元件触点状态的规定：触点闭合状态为逻辑“1”，触点断开状态为逻辑“0”。如常开触点闭合为SB=1，如常闭触点闭合为SB=1。3.接触器等电磁效应元件线圈的规定：线圈用原变量表示；线圈状态得电为逻辑“1”，线圈断电状态为逻辑“0”。如接触器线圈得电为KM=1，接触器线圈断电为KM=0。第2页/共31页逻辑代数的基本逻辑关系：逻辑代数的基本逻辑关系：逻辑代数的基本逻辑关系：逻辑代数的基本逻辑关系：1.逻逻辑辑“与与”：只只有有全全部部条条件件同同时时具具备备时时，结结果果才才能能发发生生。它它的的逻逻辑辑关关系系式式为为：KM=K1*K2，式式中中K1、K2称称为为输输入入变变

4、量量，KM称称为为输输出出变变量量。只只有有当当K1和和K2触触点点全全部部闭闭合合时时，接接触触器器KM线线圈圈才才能能通通电电为为“1”；如如果果在在K1和和K2触触点点中中，只只要要其其中中之之一一断断开开，则则线线圈圈就就断断电电为为“0”。这这种种逻逻辑辑关关系系与与串串联联电电路相对应路相对应。2.逻逻辑辑“或或”：只只要要有有任任何何一一个个条条件件满满足足，结结果果就就会会发发生生。它它的的逻逻辑辑关关系系式式为为：KM=K1+K2。这这种种逻逻辑辑关关系系与与并并联联电电路路相相对应对应。3.逻逻辑辑“非非”：它它的的逻逻辑辑关关系系式式为为：KM=K。这这种种逻逻辑辑关关系

5、系在在电路中称为反向控制，通过串联常闭触点实现。电路中称为反向控制，通过串联常闭触点实现。第3页/共31页 例例8.1 某系统中有某系统中有4台通风机，要求在以下几种运行状态下应台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号：发出不同的显示信号：3台及台及3台以上开机时，绿灯常亮；两台台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；一台开机时，红灯以的频率闪烁；一台开机时，红灯以5Hz的频的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。率闪烁；全部停机时，红灯常亮。4台通风机的各种运行状态是台通风机的各种运行状态是PLC的输入信号的输入信号;各种运行状态各种运行状态对应的显

6、示信号（即红灯和绿灯）是对应的显示信号（即红灯和绿灯）是PLC的输出。的输出。设设4台通风机分别为台通风机分别为A、B、C、D。当通风机开机时，为逻辑。当通风机开机时，为逻辑“1”状态，用原变量表示，如状态，用原变量表示，如A；当通风机停机时，为逻辑；当通风机停机时，为逻辑“0”状态，用反变量表示，如状态，用反变量表示，如A。设红灯为设红灯为F1，绿灯为，绿灯为F2。灯亮时为。灯亮时为“1”，灭时为，灭时为“0”。5Hz的频率闪烁，周期为的频率闪烁，周期为0.2s，可使用，可使用25501实现。实现。第4页/共31页1.红灯常亮的程序设计ABCDF100001 由状态表可得由状态表可得F1的逻

7、辑函数的逻辑函数:图8.1 红灯常亮的梯形图 根据逻辑函数容易画出其梯形图根据逻辑函数容易画出其梯形图 四台通风机全部停机时，红灯常亮，其状态表为第5页/共31页2.红灯闪烁的程序设计 由状态表可得由状态表可得F1的逻辑函数的逻辑函数:ABCDF100011001010100110001将上式化简为将上式化简为 根据逻辑函数容易画出其梯形图根据逻辑函数容易画出其梯形图图8.2 红灯闪烁的梯形图 一台开机时,红灯闪烁，其状态表为第6页/共31页3.同理，可得绿灯常亮和绿灯闪烁的程序设计 图8.3 绿灯常亮的梯形图图8.4 绿灯闪烁的梯形图第7页/共31页4.选择PLC机型、作I/O点分配 本例只

8、有A、B、C、D共4个输入信号，F1、F2两个输出信号，若系统选择的机型是CPM1A,则I/O分配如下表所示。输输 入入输输 出出ABCDF1F2001010010200103001040110101102图8.5 通风机运行状态显示的梯形图5.总梯形图总梯形图第8页/共31页逻辑设计法归纳如下逻辑设计法归纳如下:(1)(1)用不同的逻辑变量来表示各输入、输出信号用不同的逻辑变量来表示各输入、输出信号,并设定对应输入、输出信号各种状态时的逻辑值。并设定对应输入、输出信号各种状态时的逻辑值。(2)(2)根据控制要求根据控制要求,列出状态表。列出状态表。(3)(3)由状态表写出相应的逻辑函数由状态

9、表写出相应的逻辑函数,并进行化简。并进行化简。(4)(4)根据化简后的逻辑函数画出梯形图。根据化简后的逻辑函数画出梯形图。(5)(5)上机调试上机调试,使程序满足要求。使程序满足要求。第9页/共31页8.3 时序图设计法时序图设计法适适适适用用用用于于于于PLCPLC各各各各输输输输出出出出信信信信号号号号的的的的状状状状态态态态变变变变化化化化有有有有一一一一定定定定的的的的时时时时间间间间顺顺顺顺序序序序 例8.2 在十字路口上设置红、黄、绿交通信号灯。由于东西方向的车流量较小、南北方向的车流量较大，所以南北方向的放行时间(绿灯亮)为30s,东西方向的放行时间(绿灯亮)20s。当东西(或南

10、北)方向的绿灯灭时,该方向的黄灯与南北方向的红灯一起以5Hz的频率闪烁5s,以提醒司机和行入注意。闪烁5s之后,立即开始另一个方向的放行。要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。第10页/共31页1.为了明确各灯之间亮、灭的时间关系,根据控制要求,可以先画出各方向三色灯的工作时序图。图8.6 交通灯工作时序图2.由时序图分析各输出信号之间的时间关系。一个循环内分为4个区段,这4个时间区段对应着4个分界点:t1、t2、t3、t4。第11页/共31页 3.4个时间区段必须用4个定时器来控制定时器定时器t0t1t2t3t4TIM000定时定时30s开始定时开始定时南南北北绿绿灯灯、东东西西红灯开始亮

11、红灯开始亮定定时时到到,输输出出0N且且保持保持南南北北绿绿灯灯灭灭;南南北北黄黄灯灯、东东西西红红灯灯开始闪开始闪ONON开开始始下下一一个个循循环的定时环的定时TIM001定时定时35s开始定时开始定时继续定时继续定时定定时时到到,输输出出0N且保持且保持南南北北黄黄灯灯、东东西西红红灯灯灭灭;东东西西绿绿灯灯、南南北北红红灯开始亮灯开始亮ON开开始始下下一一个个循循环的定时环的定时TIM002定时定时55s开始定时开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时定定时时到到,输输出出0N且保持且保持东东西西绿绿灯灯灭灭;东东西西黄黄灯灯、南南北北红灯开始闪红灯开始闪开开始始下下一一个个循循环的定

12、时环的定时TIM003定时定时60s开始定时开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时定定时时到到,输输出出0N，随随即即自自复复位位且且开开始始下下一一个个循环的定时循环的定时东东西西黄黄灯灯、南南北北红红灯灯灭灭;南南北北绿绿灯灯、东东西西红红灯开始亮灯开始亮第12页/共31页4.选择PLC机型、作I/O点分配 5.总梯形图总梯形图输输 入入输输 出出控制开关控制开关南北绿灯南北绿灯南北黄灯南北黄灯南北红灯南北红灯东西绿灯东西绿灯东西黄灯东西黄灯东西红灯东西红灯00000010000100101002010030100401005第13页/共31页时序图时序图设计法归纳如下设

13、计法归纳如下:(1)(1)详细分析控制要求详细分析控制要求,明确输入输出信号个数明确输入输出信号个数,合理选择合理选择机型。机型。(2)(2)明确各输入和输出信号之间的时序关系明确各输入和输出信号之间的时序关系,画出各输入和画出各输入和输出信号的工作时序图。输出信号的工作时序图。(3)(3)把时序图划分成若干个时间区段把时序图划分成若干个时间区段,确定各区段的时间长确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点短。找出区段间的分界点,明确分界点处各输出信号状态明确分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。的转换关系和转换条件。(4)(4)根据时间区段的个数确定需要几个定时器根据时间区段的个数确定需

14、要几个定时器,分配定时器分配定时器号号,确定各定时器的设定值确定各定时器的设定值,确各定时器开始定时和定时确各定时器开始定时和定时时间到这两个关键时刻对各输出信号状态的影响。时间到这两个关键时刻对各输出信号状态的影响。(5)(5)对对PLCPLC进行进行I/OI/O分配。分配。(6)(6)根据定时器的功能明细表、时序图和根据定时器的功能明细表、时序图和I/OI/O分配画出梯分配画出梯形图。形图。(7)(7)作模拟运行实验作模拟运行实验,检查程序是否符合控制要求检查程序是否符合控制要求,进一步进一步修改程序。修改程序。第14页/共31页8.4 顺序控制设计法顺序控制设计法 对对对对那那那那些些些

15、些按按按按动动动动作作作作的的的的先先先先后后后后顺顺顺顺序序序序进进进进行行行行控控控控制制制制的的的的系系系系统统统统,非非非非常常常常适适适适宜宜宜宜使使使使用用用用顺顺顺顺序序序序控控控控制制制制设设设设计计计计法法法法编编编编程程程程。顺顺顺顺序序序序控控控控制制制制设设设设计计计计法法法法规规规规律律律律性性性性很很很很强强强强,虽虽虽虽然然然然编编编编出出出出的的的的程程程程序序序序偏偏偏偏长长长长,但但但但是是是是程程程程序序序序结结结结构构构构清晰、可读性好。清晰、可读性好。清晰、可读性好。清晰、可读性好。顺顺顺顺序序序序功功功功能能能能图图图图能能能能清清清清楚楚楚楚地地地

16、地表表表表现现现现出出出出系系系系统统统统各各各各工工工工作作作作步步步步的的的的功功功功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。第15页/共31页1.1.顺序功能图的组成顺序功能图的组成 某动力头的运动状态有某动力头的运动状态有3 3种种,即快进即快进工进工进快退。各快退。各状态的转换条件是状态的转换条件是:快进到一定位置压限位开关快进到一定位置压限位开关ST1ST1则转则转为工进为工进,工进到一定位置压限位开关工进到一定位置压限位开关ST2ST2则转为快退则转为快退,退退回原位压

17、回原位压ST3,ST3,动力头自动停止运行。其顺序功能图如下动力头自动停止运行。其顺序功能图如下图所示。图所示。顺序功能图是由顺序功能图是由步、有向连线、转步、有向连线、转换条件和动作内容说明换条件和动作内容说明等组成的。等组成的。用矩形框表示各步用矩形框表示各步,框内的数字是步框内的数字是步的编号。初始步使用双线框，每步的编号。初始步使用双线框，每步的动作内容放在该步旁边的框中的动作内容放在该步旁边的框中,步步与步之间用有向线段相连与步之间用有向线段相连,箭头表示箭头表示步的转换方向，步与步之间的短横步的转换方向，步与步之间的短横线旁标注转换条件。正在执行的步线旁标注转换条件。正在执行的步称

18、为活动步称为活动步,当前一步为活动步且转当前一步为活动步且转换条件满足时换条件满足时,将启动下一步并终止将启动下一步并终止前一步的执行。前一步的执行。第16页/共31页2.2.顺序功能图的类型顺序功能图的类型 (1)(1)单单序列结构序列结构 这种结构的顺序功能图没有分支这种结构的顺序功能图没有分支,每步后只有一步每步后只有一步,步与步与步之间只有一个转换条件。步之间只有一个转换条件。第17页/共31页2.2.顺序功能图的类型顺序功能图的类型 (2)(2)选择序列结构选择序列结构 选择序列的开始称为分支选择序列的开始称为分支,如步如步1 1之后有之后有3 3个分支个分支，例如例如,当步当步1

19、1为活动步且条件为活动步且条件a a满足时则转向步满足时则转向步2,2,步步1 1自动变为自动变为不活动步。不活动步。各选择分支不能同时执行各选择分支不能同时执行,所以应该使各选择所以应该使各选择分支之间联锁。分支之间联锁。选择序列的结束称为合并选择序列的结束称为合并:无论无论哪个分支的最后一步成为活动哪个分支的最后一步成为活动步步,当转换条件满足时都要转向当转换条件满足时都要转向步步5 5。第18页/共31页2.2.顺序功能图的类型顺序功能图的类型 (3)(3)并行序列结构并行序列结构 并行序列的开始也称为分支并行序列的开始也称为分支,为了区别于选择序列结构为了区别于选择序列结构的顺序功能图

20、的顺序功能图,用双线来表示并行序列分支的开始用双线来表示并行序列分支的开始,转换转换条件放在双线之上。例如条件放在双线之上。例如,图中的步图中的步1 1之后有之后有3 3个并行分个并行分支支，当步当步1 1为活动步且条件为活动步且条件a a满足时满足时,则步则步2 2、步、步3 3、步、步4 4同时被激活变为活动步同时被激活变为活动步,而步而步1 1变为不活动步。变为不活动步。并行序列的结束称为合并并行序列的结束称为合并,用双线表示用双线表示并行序列的合并并行序列的合并,转换条件放在双线之转换条件放在双线之下。当各并行序列的最后一步即步下。当各并行序列的最后一步即步5 5、6 6、7 7都为活

21、动步且条件都为活动步且条件e e满足时满足时,将同将同时转换到步时转换到步8,8,且步且步5 5、步、步6 6、步、步7 7同时都同时都变为不活动步。变为不活动步。第19页/共31页3.3.顺序功能图与梯形图的对应关系顺序功能图与梯形图的对应关系 当某一步成为活动步时当某一步成为活动步时,其控制位为其控制位为ON,ON,这个这个ONON信号可以控信号可以控制输出继电器以实现相应的控制制输出继电器以实现相应的控制,如图中的如图中的B1B1、B2B2。线圈线圈SiSi、Si+1Si+1、S i+2S i+2等是各步的控制等是各步的控制位位,Ci,Ci、Ci+1Ci+1是各步的转换条件。是各步的转换

22、条件。某一某一步成为活动步的条件是步成为活动步的条件是:前一步是活动前一步是活动步且转换条件满足。步且转换条件满足。所以图中将常开所以图中将常开触点触点Si-1Si-1、CiCi以及以及SiSi、Ci+1Ci+1相串联作为相串联作为步启动的条件。由于转换条件是短信步启动的条件。由于转换条件是短信号号,因此每步要加自锁。当后续步成为因此每步要加自锁。当后续步成为活动步时活动步时,前一步要变为不活动步前一步要变为不活动步,所以所以图中将常闭触点图中将常闭触点Si+1Si+1和和S i+2S i+2与前一步与前一步的控制位线圈相串联。的控制位线圈相串联。第20页/共31页4.4.根据顺序功能图画梯形

23、图的方法根据顺序功能图画梯形图的方法 图图8.188.18的顺序功能图总体上是并行的的顺序功能图总体上是并行的,其中包括了一个其中包括了一个单序列和一个选择序列。单序列和一个选择序列。第21页/共31页4.4.根据顺序功能图画梯形图的方法根据顺序功能图画梯形图的方法 顺序控制设计法有一定的规律可循顺序控制设计法有一定的规律可循,所编写的程所编写的程序易读、易检查、易修改序易读、易检查、易修改,是常用的设计方法之是常用的设计方法之一。使用顺序控制设计法的关键有一。使用顺序控制设计法的关键有3 3点点:一是一是理顺理顺动作顺序动作顺序,明确各步的转换条件明确各步的转换条件;二是二是准确地画出准确地

24、画出顺序功能图顺序功能图;三是三是根据顺序功能图正确地画出相根据顺序功能图正确地画出相应的梯形图应的梯形图,最后根据某些特殊功能要求最后根据某些特殊功能要求,添加部添加部分控制程序。要想用好顺序控制设计法分控制程序。要想用好顺序控制设计法,重要的重要的是熟练掌握顺序功能图的画法以及根据顺序功能是熟练掌握顺序功能图的画法以及根据顺序功能图画出相应梯形图的方法。图画出相应梯形图的方法。第22页/共31页8.5 PLC的典型控制程序的典型控制程序 1.1.顺序启顺序启/停控制程序停控制程序顺序启动、顺序停止程序顺序启动、顺序停止程序顺序启动、逆序停止程序顺序启动、逆序停止程序第23页/共31页 2.

25、2.单按钮启单按钮启/停控制程序停控制程序用用KEEPKEEP指令设计指令设计用基本指令设计用基本指令设计第24页/共31页 3 3.电动机电动机Y-Y-换接启动控制程序换接启动控制程序主电路主电路控制程序控制程序第25页/共31页 4 4.点动点动/长动控制程序长动控制程序用用KEEPKEEP指令设计指令设计用基本指令设计用基本指令设计第26页/共31页 5.5.电动机正反转控制程序电动机正反转控制程序基本的电机正反转控制基本的电机正反转控制第27页/共31页 5.5.电动机正反转控制程序电动机正反转控制程序按一定时间间隔自动正反转的程序按一定时间间隔自动正反转的程序第28页/共31页 6.6.优先权程序优先权程序级别高的信号优先响应级别高的信号优先响应第29页/共31页 6.6.优先权程序优先权程序优先响应先输入的信号优先响应先输入的信号第30页/共31页感谢您的观看。第31页/共31页