第8部分PLC应用系统设计实例课件.ppt

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1、承德石油高等专科学校电气与电子系u PLC在三相异步电动机控制中的应用在三相异步电动机控制中的应用 u PLC在时序控制中的应用在时序控制中的应用 u PLC模拟量的处理模拟量的处理 文本显示器文本显示器TD200的应用的应用 电动机是电力拖动控制系统的主要控制对象，电动机是电力拖动控制系统的主要控制对象，电动机的控制主要是实现电动机的起动、停止、电动机的控制主要是实现电动机的起动、停止、正反转、调速和制动等运行方式的控制，并以此正反转、调速和制动等运行方式的控制，并以此来实现生产过程自动化，满足生产工艺要求。来实现生产过程自动化，满足生产工艺要求。PLC在三相异步电动机控制中的应用在三相异步

2、电动机控制中的应用 控制要求、工艺过程、控制原理控制要求、工艺过程、控制原理作为电动机作为电动机Y/起动控制，必须实现的目标为：起动控制，必须实现的目标为：（1）能满足控制系统对电动机起动的基本控制要求；）能满足控制系统对电动机起动的基本控制要求；（2）能方便地操作，需要起动时电动机首先）能方便地操作，需要起动时电动机首先Y接起动，接起动，起动完成后自动转换为起动完成后自动转换为接运行；接运行；（3）为了安全起见，可在）为了安全起见，可在Y/接之间加入一定的时间接之间加入一定的时间延时；延时；（4）为使用更安全，可将）为使用更安全，可将Y接接触器的辅助触点反馈接接触器的辅助触点反馈回回PLC。

3、三相异步电动机继电接触器控制的三相异步电动机继电接触器控制的Y/Y/起动电气原理图起动电气原理图三相异步电动机三相异步电动机PLC控制的控制的Y/起动电气原理图起动电气原理图PLC选型和资源配置选型和资源配置由于控制比较简单，输入由于控制比较简单，输入/输出都是开关量，数量又很少，实输出都是开关量，数量又很少，实际上可选用任意型号的际上可选用任意型号的PLC，在本例中以在本例中以CPU222为例，不用为例，不用扩展模块，输入电源采用本机集成的扩展模块，输入电源采用本机集成的24V电源。电源。I/O地址分配表地址分配表如下：如下：PLC程序说明程序说明 按下启动按钮按下启动按钮SB2，主接触器主

4、接触器KM1吸合并自锁，同时星接接吸合并自锁，同时星接接触器触器KM3吸合电动机星接起动并开始延时，延时时间到吸合电动机星接起动并开始延时，延时时间到KM3断开。星角接之间延时断开。星角接之间延时200毫秒。毫秒。KM2吸合的条件为定时器吸合的条件为定时器KT2延时延时200毫秒时间到、毫秒时间到、KM3已断开加上已断开加上KM3的互锁。的互锁。设计小结设计小结 1.PLC完成的是控制回路的功能，主回路与常规继电接触完成的是控制回路的功能，主回路与常规继电接触器控制相同。器控制相同。2.应用应用PLC实现电动机的启动与停止、正反转、顺序控制、实现电动机的启动与停止、正反转、顺序控制、降压起动及

5、互锁保护等功能，可以充分发挥降压起动及互锁保护等功能，可以充分发挥PLC“软控软控制制”的优点，通过编程实现复杂的逻辑控制功能；的优点，通过编程实现复杂的逻辑控制功能；另另一方面，应用一方面，应用PLC“软触点软触点”来取代来取代继电器控制线路中继电器控制线路中的自锁触点、互锁触点及时间继电器触点等，使得的自锁触点、互锁触点及时间继电器触点等，使得PLC控制系统的硬件接线得到了很大程度的简化，提控制系统的硬件接线得到了很大程度的简化，提高了系统的可靠性。高了系统的可靠性。3.因此，在电动机控制中，应用因此，在电动机控制中，应用PLC取代继电器控制系统取代继电器控制系统成为技术发展的必然。成为技

6、术发展的必然。在上例中尽管是按控制过程编制的在上例中尽管是按控制过程编制的PLC程序，但实际上程序，但实际上与一对一变换的程序区别不大。下面以十字路口交通信与一对一变换的程序区别不大。下面以十字路口交通信号灯为例，用时序图法设计交通信号灯的号灯为例，用时序图法设计交通信号灯的PLC自动控制自动控制程序。程序。控制要求、工艺过程、控制原理控制要求、工艺过程、控制原理用用PLC控制十字路口交通信号的红、黄、绿灯。当工作控制十字路口交通信号的红、黄、绿灯。当工作人员合上开关人员合上开关SA1后，南北方向红灯亮后，南北方向红灯亮30s期间，东西方期间，东西方向绿灯亮向绿灯亮25s后，闪烁后，闪烁3s灭

7、，黄灯亮灭，黄灯亮2s；然后切换成东西然后切换成东西方向红灯亮方向红灯亮30s，南北方向绿灯亮南北方向绿灯亮25s后，闪烁后，闪烁3s灭，最灭，最后是黄灯亮后是黄灯亮2s，如此循环。当工作人员合上夜间开关如此循环。当工作人员合上夜间开关SA2后，东西南北两方向的黄灯同时闪烁，提醒夜间过后，东西南北两方向的黄灯同时闪烁，提醒夜间过往人员和车辆在通过十字路口时减速慢行。往人员和车辆在通过十字路口时减速慢行。u PLC在时序控制中的应用在时序控制中的应用 信号灯及各定时器波形图信号灯及各定时器波形图 PLC选型和资源配置选型和资源配置从控制要求，输入点较少只有从控制要求，输入点较少只有2个开关量，输

8、出点个开关量，输出点6个开关个开关量，输出频率量，输出频率1Hz，为增加输出点的使用寿命最好选择晶为增加输出点的使用寿命最好选择晶体管输出型。体管输出型。CPU222有有8点开关量输入，点开关量输入，6点开关量输出，点开关量输出，输入有余，输出相等。但一般选择时要留有一定的余量，输入有余，输出相等。但一般选择时要留有一定的余量，本例中选择的本例中选择的CPU224，具体型号为具体型号为6ES7 214-1AD23-0XB0的的PLC，本机带有本机带有14点开关量输入，点开关量输入，10点晶体管输出点晶体管输出，输出驱动能力，输出驱动能力0.75A，若负载电流大于若负载电流大于0.75A，可加一

9、级可加一级固态继电器（固态继电器（SSR）放大。放大。十字路口交通信号灯控制电气原理图十字路口交通信号灯控制电气原理图I/O地址分配表地址分配表控制程序说明控制程序说明当工作开关当工作开关SA1接通接通I0.0常开点闭合，定时器常开点闭合，定时器T37T42工工作，交通灯按要求正常工作。而当夜间开关作，交通灯按要求正常工作。而当夜间开关SA2接通接通I0.1常闭点打开后，定时器常闭点打开后，定时器T37T42停止工作，则红、绿灯停止工作，则红、绿灯均不亮。只有网络均不亮。只有网络8和网络和网络11中中I0.1常开点闭合，通过常开点闭合，通过1秒秒脉冲的特殊存储器标志位脉冲的特殊存储器标志位SM

10、0.5使东西和南北两个方向的使东西和南北两个方向的黄灯同时闪烁。黄灯同时闪烁。设计小结设计小结1.在实际使用中，采用在实际使用中，采用PLC控制城市交通指挥信号灯，控制城市交通指挥信号灯，可以容易地随时修改控制程序或控制参数，以改变各信可以容易地随时修改控制程序或控制参数，以改变各信号灯的工作时间和工作状况，满足不同交通路况要求。号灯的工作时间和工作状况，满足不同交通路况要求。2.与继电器或硬件逻辑电路控制相比，与继电器或硬件逻辑电路控制相比，PLC系统实现时系统实现时间控制具备更大的灵活性和通用性。间控制具备更大的灵活性和通用性。在工业控制中，除了数字信号以外，还需要对电流、在工业控制中，除

11、了数字信号以外，还需要对电流、电压等电量和温度、流量、压力等过程变量进行检测和控电压等电量和温度、流量、压力等过程变量进行检测和控制。在自动控制系统中，要把这些信号转换为标准规格的制。在自动控制系统中，要把这些信号转换为标准规格的电信号，再将这些电信号转换为计算机可以接受的数字信电信号，再将这些电信号转换为计算机可以接受的数字信号；还要把计算机产生的控制信号输出到控制现场，去控号；还要把计算机产生的控制信号输出到控制现场，去控制被控量的变化。制被控量的变化。下面以两台三相异步电动机拖动的下面以两台三相异步电动机拖动的“输送线双机同步输送线双机同步控制控制”为例，说明为例，说明PLCPLC模拟量

12、信号的输入、运算及控制信模拟量信号的输入、运算及控制信号输出的基本方法。号输出的基本方法。u PLC模拟量的处理模拟量的处理控制要求、工艺过程、控制原理控制要求、工艺过程、控制原理在自动化生产线设计中经常会遇到单条输送线长度过长或在自动化生产线设计中经常会遇到单条输送线长度过长或包角过大问题，此时就要设置两个驱动，而在控制上就需包角过大问题，此时就要设置两个驱动，而在控制上就需使两台驱动同步运行，如图所示。同步的方法很多，比如使两台驱动同步运行，如图所示。同步的方法很多，比如张紧检测方式、转矩检测方式、旋转编码器检测方式等，张紧检测方式、转矩检测方式、旋转编码器检测方式等，各有适用范围和优缺点

13、。各有适用范围和优缺点。输送线双机同步工艺图输送线双机同步工艺图 控制要求、工艺过程、控制原理控制要求、工艺过程、控制原理PLC选型和资源配置选型和资源配置选择下面的选择下面的CPU及模块：及模块：1）CPU 6ES7 214-1BD23-0XB0 用于启停、保护及运行信号等用于启停、保护及运行信号等2）数字输入模块）数字输入模块 6ES7 221-1BF22-0XA0 拨码开关设定所需频率拨码开关设定所需频率3）模拟输入模块）模拟输入模块 6ES7 231-0HC22-0XA0 检测变频器输出转矩检测变频器输出转矩4）模拟输出模块）模拟输出模块 6ES7 232-0HB22-0XA0 变频器

14、频率给定变频器频率给定 PLC选型和资源配置选型和资源配置I/O地址分配表地址分配表I/O地址分配表地址分配表控制程序说明控制程序说明程序运行步骤如下：程序运行步骤如下：（1）初始化，在程序的第一个扫描周期（）初始化，在程序的第一个扫描周期（SM0.1=1）设置初始化参数；设置初始化参数；（2）处理给定频率；）处理给定频率；（3）采样处理，对输入信号求平均值，并且对两驱动）采样处理，对输入信号求平均值，并且对两驱动本身特性的不一致性进行补偿；本身特性的不一致性进行补偿；（4）速度调整；）速度调整；（5）保护及运行程序。）保护及运行程序。设计小结设计小结1.BCD拨码开关是计算机控制系统中经常用

15、到的十进制拨码开关是计算机控制系统中经常用到的十进制数据输入装置。数据输入装置。2.现代现代PLC在保持其强大的数字量控制能力的同时，基在保持其强大的数字量控制能力的同时，基本都具备了模拟量信号检测、运算及输出控制能力，本都具备了模拟量信号检测、运算及输出控制能力，功能也日益完善。功能也日益完善。3.在在S7-200PLC上集成的模拟调节电位器（对应特殊存上集成的模拟调节电位器（对应特殊存储器标志储器标志SMB28和和SMB29）在模拟量处理中作为不经在模拟量处理中作为不经常改变的参数的调节，使用起来也非常灵活，比如可常改变的参数的调节，使用起来也非常灵活，比如可作为采样次数预置值、信号调节等

16、。作为采样次数预置值、信号调节等。4.对输入信号进行数字滤波，主要是在程序设计中利用对输入信号进行数字滤波，主要是在程序设计中利用软件的方法来消除干扰所带来的随机误差。软件的方法来消除干扰所带来的随机误差。在有些控制中，需要设定和显示的参数及状态较多，尽管在有些控制中，需要设定和显示的参数及状态较多，尽管可采用拨码开关或数码显示器输入或显示参数节省一些可采用拨码开关或数码显示器输入或显示参数节省一些I/O点，但点，但I/O点的使用数量还是较多，又不直观，此时多点的使用数量还是较多，又不直观，此时多采用文本显示器或人机界面（采用文本显示器或人机界面（HMI）与与CPU以通信的方式以通信的方式组成

17、控制系统。下面以组成控制系统。下面以 “全自动汽水混合器全自动汽水混合器”的控制为的控制为例介绍文本显示器例介绍文本显示器TD 200的应用。的应用。文本显示器文本显示器TD200的应用的应用控制要求、工艺过程、控制原理控制要求、工艺过程、控制原理“全自动汽水混合器全自动汽水混合器”原理示意如图，控制要求如下：原理示意如图，控制要求如下：（1）当水箱水位未到控制水位时，冷水阀门开启；负压当水箱水位未到控制水位时，冷水阀门开启；负压泵开启。泵开启。（2）负压泵开启后，若出水温度（水箱进口温度）低于负压泵开启后，若出水温度（水箱进口温度）低于设定温度时，蒸汽阀开启，当水温达到设定温度时，蒸汽设定温

18、度时，蒸汽阀开启，当水温达到设定温度时，蒸汽阀关闭。阀关闭。（3）当水箱水位达到控制水位时，冷水阀门关闭，但水当水箱水位达到控制水位时，冷水阀门关闭，但水箱温度未达到水箱设定温度时，负压泵继续运转，使水箱箱温度未达到水箱设定温度时，负压泵继续运转，使水箱内部水循环加热。内部水循环加热。（4）当水箱内水温达到设定水温、水位达到控制水位时，当水箱内水温达到设定水温、水位达到控制水位时，蒸汽阀关闭，负压泵停止。蒸汽阀关闭，负压泵停止。（5）温度控制精度温度控制精度55以内即可。以内即可。全自动汽水混合器示意图全自动汽水混合器示意图PLC选型和资源配置选型和资源配置采用文本显示器与采用文本显示器与CP

19、U以通信方式组成系统，硬件电路以通信方式组成系统，硬件电路就非常简单，成本也很低，如图就非常简单，成本也很低，如图8-22所示。此种方式使所示。此种方式使用的数字量用的数字量I/O很少，选择型号为很少，选择型号为6ES7 212-1BB23-0XB0的的CPU即可满足要求，其集成即可满足要求，其集成8点数字输入、点数字输入、6点数字输点数字输出。温度检测出。温度检测2点，并且测量温度最大不超过点，并且测量温度最大不超过100，选，选择可直接连接热电阻的热电阻输入模块择可直接连接热电阻的热电阻输入模块6ES7 231-7PB22-0XA0。CPU与与TD 200通信连接示意图通信连接示意图I/O

20、地址分配表地址分配表 I/O地址分配表地址分配表 I/O地址分配表地址分配表 控制程序说明控制程序说明TD 200配置配置：第一步：进入第一步：进入“简介简介”栏，栏，选择已有配置。选择已有配置。第二步：进入第二步：进入“型号和版本选择型号和版本选择”栏栏，选择，选择TD 200 2.1版或版或更早的版本。更早的版本。第三步：进入第三步：进入“本地化本地化”栏，选择简体中文。栏，选择简体中文。第四步：进入第四步：进入“标准菜单和密码标准菜单和密码”栏，选择启用栏，选择启用TOD菜单，菜单，启用强制菜单，不启用密码保护。启用强制菜单，不启用密码保护。第五步：进入第五步：进入“功能键和更新速率功能

21、键和更新速率”栏，选择默认：保留栏，选择默认：保留M内存中的字节内存中的字节0，F键设置键设置M位，信息更新速率：尽快。位，信息更新速率：尽快。第六步：进入第六步：进入“文本行数及信息画面数量文本行数及信息画面数量”栏，选择两行文栏，选择两行文字，配置字，配置6条信息画面。条信息画面。第七步：进入第七步：进入“内存分配内存分配”栏，如图所示。栏，如图所示。第八步：进入第八步：进入“信息信息”栏，输入需要显示的文字如栏，输入需要显示的文字如“水箱水箱温度温度”和字符和字符“”等，将光标移动到需要显示数据的位等，将光标移动到需要显示数据的位置，选择置，选择“嵌入数据嵌入数据”命令，进入命令，进入“

22、嵌入数据嵌入数据”栏，选栏，选择完毕按择完毕按“确认确认”返回。返回。需要注意的是，因为每行只能显示需要注意的是，因为每行只能显示2020个字符或个字符或1010个汉字，个汉字，所以注释性的文字要精练。所以注释性的文字要精练。第九步：完成并保存第九步：完成并保存TD 200TD 200配置。配置。TD 200TD 200的配置数据保存在数据块中。的配置数据保存在数据块中。需要注意的是，在使用需要注意的是，在使用TD 200TD 200的系统中，应将数据块下载的系统中，应将数据块下载到到PLCPLC中，并且中，并且TD 200TD 200与与PLCPLC联机后还需设置相关参数。联机后还需设置相关

23、参数。控制程序说明控制程序说明本例主要讲解文本显示器本例主要讲解文本显示器TD 200的应用，其它控制程序也的应用，其它控制程序也比较简单，在此不再赘述。比较简单，在此不再赘述。TD 200子程序主要包括信息画子程序主要包括信息画面的切换、参数显示、参数设定几部分。面的切换、参数显示、参数设定几部分。设计小结设计小结1.人机界面采用通信方式与人机界面采用通信方式与CPU交换数据，节省交换数据，节省I/O点。并点。并且显示直观、清晰。在且显示直观、清晰。在PLC控制系统中得到了广泛的应控制系统中得到了广泛的应用。用。2.为减少程序扫描时间，数据的显示和设定均使用定点数。为减少程序扫描时间，数据的显示和设定均使用定点数。如在数据块中定义数据为小数点后一位数，在如在数据块中定义数据为小数点后一位数，在TD 200 上上显示的显示的“5.0 ”在程序中表示为在程序中表示为“5050”。3.为避免数据的误设定，对输入数据处理后再进行控制。为避免数据的误设定，对输入数据处理后再进行控制。第第8 8章部分结束章部分结束 谢谢谢谢!