中职 电气控制与PLC技术（三菱机型）项目9任务1电子课件 （）.ppt

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1、中职 电气控制与PLC技术（三菱机型）项目9任务1电子课件（高教版）项目八项目八 可编程控制器的程序设计可编程控制器的程序设计【学习目标学习目标】1学会综合利用PLC基本指令解决过程实际问题的方法。2掌握利用PLC实现过程顺序控制的一般方法和技巧。3通过学习加深对数据传送指令、比较指令及加1指令、移位寄存器指令、区间复位指令理解和使用，加深对模拟量输入、输出模块的了解、掌握其使用。【项目描述项目描述】本项目主要研究是PLC综合利用解决工程实际问题，分别介绍电梯控制、化工生产过程的顺序控制、艺术彩灯或广告牌与自动控制系统等项目，其中介绍的相关指令不作为必要的条件，可根据条件和学员具体情况进行选择

2、性介绍。任务一任务一 PLC控制系统设计的步骤和内容控制系统设计的步骤和内容 【任务描述任务描述】按照图9.1.8所示的模型示意图说明该项目的基本控制要求。电梯所停楼层由平层开关检测，对应层的开关闭合，表示电梯停在该层。在基本训练中，只要求电梯能够根据电梯厢外的呼楼要求，将电梯运行到该层楼。在该项目描述中，只考虑电梯轿厢外的呼楼号，且不考虑按钮表示要求电梯的方向。而在编程练习要求中，要求考虑厢内呼层信号。【任务分析任务分析】本任务研究的是四层电梯的控制训练。当呼叫电梯的楼层大于电梯所停的楼层时，电梯上升到呼叫层，电梯停止运行；当呼叫电梯的楼层小于电梯所停的楼层时，电梯下降到呼叫层，电梯停止运行

3、；当同时有多层呼梯信号时，电梯先按照同方向依次暂停。【夯实基础夯实基础】一、一、PLC控制系统的总体设计控制系统的总体设计 1单机控制系统单机控制系统2集中控制系统集中控制系统单机控制系统是由1台PLC控制1台设备或1条简易生产线，如图9-1所示。单机系统构成简单，所需的I/O点数较少，存储器容量小，可任意选择PLC型号。集中控制系统是由1台PLC控制多台设备或几条简易生产线，如图9-2所示。这种控制系统的特点是多个被控对象的位置比较接近，且相互之间动作有一定的联系。图9-1 单机控制系统输入/输出控制对象PLC输入/输出控制对象控制对象控制对象PLC图9-2 集中控制系统3远程远程I/O控制

4、系统控制系统这种控制系统是集中控制系统的特殊情况，也是由一台PLC控制多个被控对象但是，却有部分I/O系统远离PLC主机，如图9-3所示。4分布式控制系统分布式控制系统这种控制系统有多个控制对象，每个被控对象由一台具有通信功能的PLC控制，由上位机通过数据总线与多台PLC进行通信，各个PLC之间也有数据交换，如图9-4所示。远程I/O控制系统适用于具有部分被控对象远离集中控制室的场合。本地I/O通道控制对象A控制对象B控制对象CPLC图9-3 远程I/O控制系统控制对象M远程I/O通道控制对象A控制对象B控制对象CPLC图9-4 分布式控制系统PLCPLC上位机数据通信总线二、二、PLC控制系

5、统设计的基本原则控制系统设计的基本原则PLC控制系统的总体设计原则是：根据控制任务，在最大限度地满足输出机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护方便。1最大限度地满足被控对象提出的各项性能指标2确保控制系统安全可靠3力求控制系统简单4留有适当的余量三、三、PLC控制控制系统的设计步骤系统的设计步骤用PLC进行控制系统设计的一般步骤可参考图9-5所给出的流程。制作控制区是否满足要求？PLC机型选择图9-5 PLC控制系统的设计步骤流程图明确设计任务和技术条件系统总体设计I/O配线安装PLC制作控制区I/O配线安装PLC连机调试修改软、硬件YN系统试运行程

6、序备份整理系统文件交付使用在进行系统设计之前，设计人员首先应该对被控对象进行深入的调查和分析，并熟悉工艺流程及设备性能。根据生产中提出来的问题，确定系统所要完成的任务。与此同时，拟定出设计任务书，明确各项设计要求、约束条件及控制方式。1明确设计任务和技术条件明确设计任务和技术条件2选择PLC机型（1）系统的控制目标。设计时首要的控制目标就是：确保控制系统安全可靠地稳定运行，提高生产效率，保证产品质量等。如果要求以极高的可靠性为控制目标，则需要构成PLC冗余控制系统，这时要从能够完成冗余控制的PLC型号中进行选择。（2）PLC的硬件配置。根据系统的控制目标和控制类型，从众多的生产厂在中选择有一定

7、知名度的公司，如SIEMENS，OMRON，A-B，三菱等，另一方面，也要征求听取生产厂家的意见，再根据被控对象的工艺要求及I/O系统考虑具体配置问题。硬件配置还应考虑CPU能力、I/O系统、指令系统、响应速度。3系统硬件设计在硬件设计中，要进行输入设备的选择（如操作按钮、开关及计量保护装置的输入信号灯），执行元件的选择（如接触器的线圈、电磁阀的线圈，指示灯等），以及控制台、柜的设计和选择，操作面板的设计。4系统软件设计系统软件设计对于电气技术人员来说，控制系统的软件设计技术用梯形图编写控制程序，可采用经验设计法或逻辑设计法。对于控制规模较大的系统，可根据工艺流程图，将整个工艺流程分解为若干步

8、，确定每步的转换条件，配合分支、循环、跳转及某些特殊功能，以便很容易地为梯形图设计。对于传统的继电器控制线路的改造，可根据原系统的控制线路图，将某些桥式电路按照梯形图的编程规则进行改造后，直接转换为梯形图。5系统的局部模拟运行系统的局部模拟运行6控制系统的联机调试控制系统的联机调试这是最后的关键性一步。应对系统性能进行评价后再做出改进。反复修改，反复调试，直到满足要求为止。7编制系统的技术文件编制系统的技术文件在设计任务完成后，要编制系统的技术文件。技术文件一般应包括总体说明，硬件文件、软件文件和使用说明等，随系统一起交付使用。上述步骤完成后，便有了一个PLC控制系统的雏形，接着便进行模拟调试

9、。在确保硬件工作正常的前提下，再进行软件调试。在调试控制程序时，应本着从上到下，先内后外先局部后整体的原则逐句逐段地反复调试。四、四、减少减少I/O点数的方法点数的方法在设计应用中，往往会遇到PLC I/O点数不够。为了解决这一问题，一是增加扩展单元或扩展模块，当然也会增加费用；二是在费用基本不增加的情况下，合理对输入信号和输出信号进行处理，即减少实际所需I/O点的数量。1减少输入点数的方法减少输入点数的方法（1）分组输入：一般系统中设有手动和自动两种工作方式，但两种方式不会同时执行。将两种方式分组输入，由PLC内部逻辑电路识别手动和自动，从而可减少实际输入点。（2）输入点合并：将功能系统的常

10、闭输入串联或常开输入并联，就只占用一个输入点。一些保护、报警信号可采用这种方式。（3）输入信号外置：系统中某些功能单一、涉及面窄的输入信号，如手动操作按钮、热保护继电器就没有必要作为PLC的输入信号，可直接将其设置在输出驱动回路当中，以免占用输入点。2减少输出点数的方法减少输出点数的方法两个通断状态完全相同的负载并联后，可共用一个输出点，通过外部的或PLC控制的转换开关的切换，一个输出点可以控制两个或多个不同的工作负载。将输出信号先用软件编码，经PLC输出后，再用硬件进行译码驱动负载。五、梯形图的逻辑设计法及应用五、梯形图的逻辑设计法及应用逻辑设计方法的理论基础是逻辑代数。而继电器控制系统的本

11、质是逻辑线路。看一个电气控制线路都会发现，线路的接通和断开，都是通过继电器等元件的触点来实现的，故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开、合两种状态。因此电气控制线路从本质上说是一种逻辑线路，它符合逻辑运算的基本规律。例如，三相异步电动机的启/停继电控制电路（见图9-6）和梯形图（见图9-7）的逻辑代数分别为：Y000X002X001X000Y000QSFRSB1SB2KMKMKMFRFU1FU2图9-6 单相启动控制电路L1L2L3M图9-7 单相启动控制电路梯形图f（KM）=（SB2+KM）SB1FRf（Y000）=（X002+Y000）X001X000【任务实施任务实施】1任务实施所需

12、设备任务实施所需设备任务实施所需设备、工具、材料见表9.1.1。表9.1.1任务训练所需设备、工具、材料明细表名称型号或规格数量名称型号或规格数量可编程控制器FX2N-48MR1台指示灯24V，DC/0.5W6个按钮LA10H-1H10个连接导线若干电梯模型1台电工工具一套2.四层电梯控制训练模型示意图四层电梯控制训练模型示意图平层开关厢内选层按钮3412楼层指示图9-8 电梯控制模型示意图厢外呼梯按钮运行方向指示3训练的步骤和要求训练的步骤和要求（1）输入与输出点分配。输入与输出点分配见表9.1.2表9.1.2 输入与输出点（I/O）分配表输入元件及代号输入点编号轿厢开门开关SA5X10四层

13、呼梯按钮SB1X0轿厢关门开关SA6X11三层呼梯按钮SB2X1输出元件及代号输出点编号二层呼梯按钮SB3X2电梯下降指示灯HL0Y0一层呼梯按钮SB4X3电梯上升指示灯HL5Y5四层平层开关SA1X4一层指示灯HL1Y1三层平层开关SA2X5二层指示灯HL2Y2二层平层开关SA3X6三层指示灯HL3Y3一层平层开关SA4X7四层指示灯HL4Y4（2）PLC的接线图的接线图根据输入与输出点（I/O）分配表和控制要求，设计四层电梯PLC的接线图如图9-9所示。同时选择PLC型号规格为 FX2N-48MR。（3）程序设计。）程序设计。X0Y0图9-9 四层电梯PLC的接线图FX2N-48RMX1X

14、3X4COMNLY1Y2Y3COM0 COM1 COM224V DC220V ACPEX5Y4SB1SB2FUY6Y10X2SB3SB4X6X7X10X11SA1SA2SA3SA4SA5SA6Y5Y7Y11H0H1H2H3H4H5图9-10所示为电梯控制的参考程序。Y4X4T1M1Y3X5X6X7Y2Y1M1M1T1T1Y4Y3Y2Y1Y0Y1Y2Y3Y4Y0X4X5X6X7X0X1X2X3X4Y3Y3M1Y5T2Y0X4X6Y3Y2 Y1X5Y3Y2X4X5Y0电梯下降图9-10 电梯控制程序电梯平层延时呼楼指示记忆ABX7Y2M1Y0T2Y5Y5Y3Y2X6K120Y5Y5Y3Y4Y2X5

15、X6X7Y5Y0Y0Y5X4 X5X6 X7T1RSTENDX7T2A电梯上升电梯请求定时B（4）运行调试程序。）运行调试程序。将梯形图程序输入到计算机。下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察电梯能否按照控制要求运行。注意平层开关当电梯运行到时闭合，一旦电梯离开，开关断开。调试运行并记录调试结果。3编程练习编程练习按照以下控制要求编制四层楼电梯控制程序，上机调试程序并运行。电梯启动后，轿厢在一楼。若第一层有呼梯信号，则开门。运行过程中可记忆并响应其他信号，内选优先。当呼梯信号大于当前楼层时上升，呼楼信号小于当前楼层时下降。到达呼叫楼层，平层后，门开(停2s)，消除记忆。当前楼层呼梯时可延

16、时(2s)关门。开门期间，可进行多层呼楼选择，若呼叫信号来自当前楼层上下两侧，且距离相等，则记忆并保持原运动方向，到达呼叫楼层后再反向运行，响应呼梯。若呼叫信号来自当前楼层两侧，且距离不等，则记忆并选择距离短的楼层先响应。若无呼楼信号，则轿厢停在当前楼层。电梯不用时，回到第一层，开门后断电，再使用时重新启动。【任务评价任务评价】序号评价指标评价内容分值学生自评小组评价教师评价1硬件设计PLC的接线是否正确10外呼内选连接是否正确202调试系统组成运行是否正确10调试方法步骤是否正确20功能是否符合要求203安全规范与提问是否符合安全操作规范10回答问题是否准确10总分100问题记录和解决方法记录任务实施中出现的问题和采取的解决方法（可附页）