模块五PLC控制系统的设计与应用.pptx

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1、二、二、PLCPLC的硬件设置的硬件设置三、三、PLCPLC的软件设计的软件设计四、四、应用案例应用案例 一、一、PLCPLC控制系统设计的内容与步骤控制系统设计的内容与步骤五、五、PLCPLC故障诊断及其处理故障诊断及其处理 第1页/共42页1.PLC1.PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则1 1）满足被控对象的控制要求）满足被控对象的控制要求 考虑将来发展的需要，考虑将来发展的需要，PLCPLC选用功能较强的新选用功能较强的新产品，并留有适当的余量。产品，并留有适当的余量。2 2）系统安全、可靠）系统安全、可靠3 3）尽可能简单、经济、使用与维修方便）尽可能简单、经济、使用与

2、维修方便4 4）具有高的性能价格比。）具有高的性能价格比。一、一、PLCPLC控制系统设计的内容与步骤控制系统设计的内容与步骤第2页/共42页2.PLC2.PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤1 1）分析被控对象，提出控制要求。）分析被控对象，提出控制要求。2 2）确定输入、输出设备。确定输入、输出设备。3 3）确定）确定PLCPLC的的I/OI/O点数，选择点数，选择PLCPLC机型。机型。4 4）分配）分配I/OI/O点数，绘制点数，绘制PLCPLC控制系统输入、输出端子接线图。控制系统输入、输出端子接线图。5 5）程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。）程序设计，绘制工作循环图或状态转

3、移图。1 1）初始化程序；）初始化程序；2 2）控制程序；）控制程序；3 3）检测、故障诊断和）检测、故障诊断和显示等程序；显示等程序；4 4）保护和联锁程序。）保护和联锁程序。6 6）程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先）程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。7 7）调试过程结束，整理技术资料，投入使用。）调试过程结束，整理技术资料，投入使用。第3页/共42页PLCPLC控制系统设计步骤流程图控制系统设计步骤流程图第4页/共42页v PLCPLC机型的选择机型的选择v I/OI/O点的数

4、量和种类点的数量和种类v CPUCPU的速度的速度v 内存容量内存容量v 编程器编程器v 打印机打印机v I/OI/O模块模块v 通讯接口模块通讯接口模块v 通讯传输电缆通讯传输电缆二、二、PLCPLC的硬件设置的硬件设置第5页/共42页1、PLC机型选择机型选择结构形式 整体式 模块式安装方式 集中式 远程IO式 分布式功能要求响应速度系统可靠性机型统一第6页/共42页输入器件：指连接到输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输输入接线端子用于产生输入入 信号的器件。信号的器件。分类 主令器件 检测器件 有源触点输入器件 无源触点输入器件输入信号 模拟信号 数字信号 开关信号2、PLC

5、I/O端口选择按钮、选择开关、数字开关行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点压力传感器、温度传感器数字开关按钮、转换开关、形成开关、触点第7页/共42页输出器件：指连接到输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程输出接线端子用于执行程序序 运行结果的器件。运行结果的器件。分类：驱动负载 显示负载 输出端口：继电器输出 晶体管输出 晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器交直流负载直流负载交流负载第8页/共42页I/O点数的确定点数的确定

6、 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。确定依据：将与确定依据：将与PLC相连的全部输入、输出器件根据相连的全部输入、输出器件根据所需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来所需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展的需要再相应增加发展的需要再相应增加 1015的余量的余量第9页/共42页 CPU CPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速间。对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般的度，一般的PLCPLC机型都可使用。对于以模拟量为主的机型都可使用

7、。对于以模拟量为主的控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适CPUCPU种种类的类的PLCPLC机型。机型。3、CPU的速度第10页/共42页远程远程I/OI/O模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远 离控制站离控制站高高速速计计数数器器模模块块：当当PLCPLC内内部部的的高高速速计计数数器器的的最最高高计计数数频率不能满足要求时，可选择使用频率不能满足要求时，可选择使用定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位通通信信联联网网模模块块：PLCPLC与与PLCPLC

8、之之间间，或或PLCPLC与与计计算算机机之之间间的通信与联网的通信与联网模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风 力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进行输入、输出。进行输入、输出。4、PLC模块的选择第11页/共42页 PLC PLC的外围设备主要是人的外围设备主要是人机对话装置，用于机对话装置，用于PLCPLC的编程和监控。通过人的编程和监控。通过人机对话装置可以进行编机对话装置可以进行编程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。PLC

9、PLC外围外围设备有编程器、打印机、外围外围设备有编程器、打印机、EPROMEPROM写入器、显写入器、显示器等。示器等。5、PLC外围设第12页/共42页 我国优先选择我国优先选择220V220V的交流电源电压，特殊情况可的交流电源电压，特殊情况可选择选择24V24V直流电源供电。直流电源供电。输输入入信信号号电电源源，一一般般利利用用PLCPLC内内部部提提供供的的直直流流24V24V电电源源。对对于于带带有有有有源源器器件件的的接接近近开开关关可可外外接接220V220V交交流流电源，提高稳定避免干扰。电源，提高稳定避免干扰。选用直流选用直流I/OI/O模块时，需要外设直流电源。模块时，

10、需要外设直流电源。6、电源电压的选择第13页/共42页 PLC PLC的软件设计指的软件设计指PLCPLC控制系统中用户程序的控制系统中用户程序的设计。设计。三、三、PLCPLC的软件设计的软件设计设计内容控制流程图梯形图状态转移图指令表设计方法翻译法状态转移图法逻辑设计法第14页/共42页 用用PLCPLC中软元件，代替原继电器中软元件，代替原继电器接触器控制线接触器控制线路图路图中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对旧设备、旧控制系统的技术改造。旧设备、旧控制系统的技术改造。设计举例设计举例 正反转正反转 时间控制时间控制 1、翻译法第

11、15页/共42页SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMX0X1X2Y1Y2COMSBSB1SB2KM1KM2X1X0X0X2Y2Y1Y2Y2Y1Y1 正反转第16页/共42页SB1SB2COMX1X2Y1Y2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2X1X0KTY1Y2Y1T0K30 定时器第17页/共42页 针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为若干个连续的阶段，每一阶段称为“工步工步”或或“状状态态”，

12、以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。设计举例设计举例 机械手控制机械手控制2、状态转移图第18页/共42页 以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0 0”或或“1 1”作为研究对象，以作为研究对象，以“与与”、“或或”、“非非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的进行逻辑运算，把触点的“通、断通、断”状态用逻辑变量状态用逻辑变量“0 0”或或“1 1”来表示。

13、来表示。设计举例设计举例 “与与”逻辑关系逻辑关系 “或或”逻辑关系逻辑关系 “与、或、非与、或、非”逻辑关系逻辑关系3、逻辑设计法第19页/共42页L(Y1)X0 X1 X2 M1L(Y2)X0+X1+M2+Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)(X0+X1)X2 Y2+M10X0Y3X1Y2M10X2“与”“或”“与、或、非”第20页/共42页 传统的自动控制系统由继电器传统的自动控制系统由继电器接触器控制组成，接触器控制组成，存存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着随着PLC的普及和完善，以及的普及和完善，以

14、及PLC本身所具有的高可本身所具有的高可靠靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了了良好的效果。良好的效果。如：如：MPS模块化自动生产加工系统模块化自动生产加工系统 智能群控电梯控制系统智能群控电梯控制系统四、四、应用案例应用案例-PLCPLC在工业机械手臂中的应用在工业机械手臂中的应用第21页/共42页MPS生产加工系统第22页/共42页智能群控电梯第23页/共42页【应用范例1】机械手臂控制第24页/共42页工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动作）。控制说明：只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（

15、C缸 动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机 械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。第25页/共42页C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。控制说明：A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件，经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。第26页/共42页控制说明：LS0D点有无工件侦测用限制开关 LS5E点有无工件侦测用限制开关 LS1A缸前行限制开关（左

16、极限）LS2A缸退回限制开关（右极限）LS3B缸下降限制开关（下极限）LS4B缸上升限制开关（上极限）第27页/共42页功能分析：原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2 ON）、B缸 上升至上极限位置（LS4 ON）及C缸松开为机械手臂的原点。执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸 均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，应驱动传送带转动。上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完 成组合。第28页/共42页元件分配：D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0X0A缸

17、左限位传感器LS1，使用输入继电器X1X1A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2X2B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3X3B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4X4E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5X5A缸驱动，使用输出继电器Y0Y0B缸驱动，使用输出继电器Y1Y1C缸驱动，使用输出继电器Y2Y2传送带驱动，使用输出继电器Y3Y3第29页/共42页绘绘制状态流程图b.工件搬运流程B缸下移（Y1 ON）C缸夹取工件并延时（Y2 ON）B缸上升（Y1 OFF）A缸前进（Y0 ON）工件尚未完全搬运B缸下移（Y1 ON）C缸松开工件并延时（Y2 OFF）B缸上升（Y1 OFF）

18、A缸后退（Y0 OFF）a.原点复位流程A缸退回至右极限位置（LS2 ON）B缸上升至上极限位置（LS4 ON）第30页/共42页绘绘制状态流程图d.并进-合流分支c.传送带流程B缸在上极限位置E点有工件驱动传送带电机并延时2秒将工件搬运流程和传送带流程做成并进-合流分支结构第31页/共42页步进阶梯图转换第32页/共42页程序清单第33页/共42页五、PLC故障诊断及其处理PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。1PLC故障查找流程图 1）总体检查 根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障，如图5-13所示。第34页/共42页第35页/共42页2）电源故障检查电源灯不亮需对供电系统进行检查，检查流程图如图所示。第36页/共42页3）输入输出故障检查 第37页/共42页第38页/共42页4）运行故障检查 第39页/共42页5）外部环境的检查 影响PLC工作的环境因素主要有温度、湿度、噪音与粉尘，以及腐蚀性酸碱等。2可编程序控制器输入、输出单元故障处理可编程序控制器输入单元故障处理见表5-2 可编程序控制器输出单元故障处理见表5-3第40页/共42页第41页/共42页感谢您的观看。第42页/共42页