可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述P.ppt

1 8 1可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 P282 一 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 第8章可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)及應(yīng)用舉例 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下基本原則 1 控制系統(tǒng)應(yīng)安全 可靠 實(shí)用 且易于維修 2 在滿足控制要求的前提下 系統(tǒng)應(yīng)力求簡單 經(jīng)濟(jì) 性能價(jià)格比高 3 考慮到今后的發(fā)展和工藝的改進(jìn) 在硬件配置上應(yīng)留有一定的裕量 二 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟和基本內(nèi)容 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟和基本內(nèi)容如下 1 系統(tǒng)分析 在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前 首先必須對生產(chǎn)的工藝過程進(jìn)行深入調(diào)查 明確PLC控制的任務(wù) 要弄清PLC是用于開關(guān)量控制還是模擬量 數(shù)字量控制 要弄清PLC控制的操作方式 如手動(dòng) 自動(dòng) 連續(xù) 單周期 單步等 還要弄清PLC的使用環(huán)境 保證PLC長期穩(wěn)定地工作 2 1 選擇PLC機(jī)型 2 選擇輸入元件 輸出執(zhí)行元件 輸入元件有按鈕 行程開關(guān) 波段開關(guān) 接近開關(guān) 光電開關(guān) 旋轉(zhuǎn)編碼器 液位開關(guān)等 輸出執(zhí)行元件有接觸器 電磁閥 指示燈 數(shù)碼管等 3 進(jìn)行I O點(diǎn)的分配 設(shè)計(jì)PLC控制線路 設(shè)計(jì)主電路 2 硬件電路設(shè)計(jì) 3 軟件程序設(shè)計(jì) 較簡單的系統(tǒng) 梯形圖可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì) 4 制作控制柜及現(xiàn)場施工 制作控制柜時(shí) 應(yīng)先畫出PLC的電源進(jìn)線接線圖和輸出執(zhí)行元件的供電接線圖 畫出電氣柜內(nèi)元器件布置圖 相互間接線圖 畫出控制面板元器件布置圖 3 系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行考驗(yàn)成功后 整理技術(shù)資料 編制技術(shù)文件 包括電氣原理圖 元件明細(xì)表 軟件清單 使用說明書等 由于PLC所有的控制功能都是以程序的形式來實(shí)現(xiàn)的 因此PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大量工作集中在程序設(shè)計(jì)上 5 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試 一般先對各單元環(huán)節(jié)和各電柜分別進(jìn)行調(diào)試 然后再按動(dòng)作順序 模擬輸入控制信號 逐步進(jìn)行調(diào)試 觀察程序執(zhí)行和系統(tǒng)運(yùn)行是否滿足控制要求 如果有問題 先修改軟件 必要時(shí)再調(diào)整硬件 直到符合要求為止 沒有問題后 投入運(yùn)行考驗(yàn) 6 編制技術(shù)文件 4 8 2 梯形圖的基本電路 下面介紹梯形圖編程的一些基本電路 它們是構(gòu)成復(fù)雜電路的基礎(chǔ) 應(yīng)該熟練掌握 圖示為電機(jī)的啟動(dòng) 保持 停止控制電路 簡稱啟保停電路 a 為梯形圖 b 為PLC外部接線圖 1 啟保停電路 00001外接啟動(dòng)按鈕SB1 00002外接停止按鈕SB2 01000外接控制電機(jī)的接觸器KM 按一下啟動(dòng)按鈕 00001常開觸點(diǎn)閉合 使01000線圈得電 其常開觸點(diǎn)閉合 維持01000線圈繼續(xù)得電 接觸器KM通電 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 可以看出 這種電路具有自鎖或自保持作用 按一下停止按鈕 00002常閉觸點(diǎn)斷開 使01000線圈斷電 接觸器KM也斷電 電機(jī)停轉(zhuǎn) 5 2 雙向控制電路 圖為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路 稱為雙向控制電路 a為梯形圖 b為PLC外部接線圖 00000外接正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1 00001外接反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2 00002外接停止按鈕SB3 01000外接控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的接觸器KM1 01001外接控制電機(jī)反轉(zhuǎn)的接觸器KM2 按一下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 00000常開觸點(diǎn)閉合 使01000線圈得電并自鎖 KM1得電 電機(jī)正轉(zhuǎn) 此時(shí)若按一下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 00001常閉觸點(diǎn)斷開 使01000線圈斷電 電機(jī)正轉(zhuǎn)停止 由于00001常開觸點(diǎn)閉合 使01001線圈得電并自鎖 KM2得電 電機(jī)反轉(zhuǎn) 電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過程中若按一下停止按鈕 則00002常閉觸點(diǎn)斷開 使01000或01001線圈斷電 電機(jī)停轉(zhuǎn) 雙向控制電路要求2個(gè)接觸器KM1 KM2不能同時(shí)得電 否則會(huì)造成電機(jī)電源的短路 在梯形圖上 01000和01001的線圈上串接對方的常閉觸點(diǎn) 進(jìn)行互鎖 當(dāng)01000線圈得電時(shí) 其常閉觸點(diǎn)斷開 使01001線圈不可能得電 只有01000斷電時(shí) 01001線圈才可能得電 反之亦然 00000和00001的常閉觸點(diǎn)用來實(shí)現(xiàn)按鈕聯(lián)鎖 外部接線圖中KM1 KM2線圈上互相串接對方常閉觸點(diǎn)也起互鎖作用 這樣可以確保在任何情況下 如某一接觸器主觸點(diǎn)熔焊 2個(gè)接觸器都不會(huì)同時(shí)接通 6 通常一個(gè)電路的啟動(dòng)和停止控制是由兩只按鈕來完成的 要占用PLC兩個(gè)輸入點(diǎn) 用單按鈕進(jìn)行啟?？刂瓶梢怨?jié)省一個(gè)輸入點(diǎn) 單按鈕啟?？刂齐娐酚卸喾N方法 圖8 3為用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)這種功能的梯形圖 用于啟?？刂频妮斎胄盘柊粹o接在輸入點(diǎn)00000 當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳粹o時(shí) 00000短時(shí)接通 上升沿微分指令使20000產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出 20000的常開觸點(diǎn)閉合使01000線圈得電并自鎖 與此同時(shí)20000的另一常開觸點(diǎn)閉合 計(jì)數(shù)器CNT000的計(jì)數(shù)輸入端有信號輸入 CNT000的數(shù)值減1 當(dāng)?shù)诙伟聪掳粹o時(shí) 20000又產(chǎn)生一個(gè)脈沖 使CNT000的數(shù)值再減1 這時(shí)CNT000計(jì)數(shù)2次 其常閉觸點(diǎn)斷開 使01000線圈失電 在下一個(gè)掃描周期 CNT000閉合的常開觸點(diǎn)使CNT000復(fù)位 恢復(fù)設(shè)定值 為下一次計(jì)數(shù)作好準(zhǔn)備 3 單按鈕啟停控制電路 7 1 斷電延時(shí)定時(shí)器PLC定時(shí)器一般為通電延時(shí)型的 當(dāng)定時(shí)器輸入接通時(shí) 定時(shí)器從設(shè)定值開始作減法運(yùn)算 減到零時(shí) 定時(shí)器才有輸出 其常開觸點(diǎn)閉合 常閉觸點(diǎn)斷開 當(dāng)定時(shí)器輸入斷開時(shí) 定時(shí)器立即復(fù)位 即由當(dāng)前值恢復(fù)到設(shè)定值 其常開觸點(diǎn)斷開 常閉觸點(diǎn)閉合 有時(shí)需要另一種定時(shí)器 即從某個(gè)輸入條件斷開時(shí)開始延時(shí) 這就是斷電延時(shí)定時(shí)器 4 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用程序 當(dāng)輸入00000接通時(shí) 01000線圈得電并自鎖 但定時(shí)器TIM000的輸入?yún)s無法接通 只有當(dāng)00000斷開時(shí) TIM000才開始定時(shí) 10s到 TIM000常閉觸點(diǎn)斷開 使01000線圈斷電 實(shí)現(xiàn)了斷電延時(shí) 8 2 雙延時(shí)定時(shí)器 所謂雙延時(shí)定時(shí)器 是指通電和斷電均延時(shí)的定時(shí)器 用兩個(gè)定時(shí)器完成雙延時(shí)控制 當(dāng)輸入00000接通時(shí) TIM000開始定時(shí) 10s后定時(shí)時(shí)間到 TIM000的常開觸點(diǎn)接通 01000線圈得電并自鎖 當(dāng)輸入00000斷開時(shí) TIM001開始定時(shí) 15s后 TIM001常閉觸點(diǎn)斷開 使01000線圈斷電 實(shí)現(xiàn)了輸出線圈01000在通電和斷電時(shí)均產(chǎn)生延時(shí)控制的效果 9 單脈沖電路如圖8 6所示 在控制信號的上升沿產(chǎn)生脈寬一定的單脈沖 控制輸入00000接通時(shí) 20000線圈得電并自鎖 20000常開觸點(diǎn)閉合 使TIM000開始定時(shí) 01000線圈得電 2s到 TIM000常閉觸點(diǎn)斷開 使01000線圈斷電 無論輸入00000接通的時(shí)間長短怎樣 輸出01000的脈寬都等于TIM000的定時(shí)時(shí)間2s 3 單脈沖電路 10 4 閃爍電路 閃爍電路如圖8 7所示 該電路可產(chǎn)生周期性方脈沖 控制輸入00000接通時(shí) TIM000開始定時(shí) 2s后 TIM000常開觸點(diǎn)閉合 使TIM001開始定時(shí) 01000線圈得電 3s后 TIM001常閉觸點(diǎn)斷開 使TIM000復(fù)位 TIM000常開觸點(diǎn)斷開 使TIM001復(fù)位 01000斷電 TIM001常閉觸點(diǎn)閉合 TIM000重新定時(shí) 如此循環(huán) 直到00000斷開 11 5 周期性脈沖序列發(fā)生器 圖8 8所示電路可以產(chǎn)生一定周期的脈沖序列 在圖8 8 a 中 當(dāng)控制輸入00000閉合時(shí) TIM000線圈得電 開始定時(shí) 5s后 定時(shí)時(shí)間到 常閉觸點(diǎn)斷開 在下一個(gè)掃描周期 TIM000的常閉 觸點(diǎn)使其自身線圈斷電 其常閉觸點(diǎn)又閉合 再下一個(gè)工作周期 TIM000線圈又得電 開始第二次定時(shí) 如此循環(huán) TIM000的常開觸點(diǎn)的波形如圖中所示 由于其閉合的時(shí)間為一個(gè)掃描周期Ts Ts很短 可以近似認(rèn)為脈沖序列的周期為5s 該電路中定時(shí)器的線圈上串接自身的常閉觸點(diǎn) 定時(shí)時(shí)間到時(shí) 常閉觸點(diǎn)斷開使其自身線圈斷電 因此 這種電路又稱自復(fù)位定時(shí)器 同自復(fù)位定時(shí)器一樣 自復(fù)位計(jì)數(shù)器也可以產(chǎn)生周期性脈沖序列 如圖8 8 b 所示 計(jì)數(shù)器CNT000對0 1s時(shí)鐘脈沖序列25500進(jìn)行計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)設(shè)定值為50 則可實(shí)現(xiàn)50 0 1 5s的定時(shí)功能 將CNT000的常開觸點(diǎn)并接在復(fù)位端上 當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí) 該觸點(diǎn)閉合 使CNT000復(fù)位 等到下一個(gè)掃描周期 CNT000的常開觸點(diǎn)斷開 又使CNT000重新開始計(jì)數(shù) 具體工作過程自行分析 12 6 定時(shí) 計(jì)數(shù)范圍的擴(kuò)展 PLC中一個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的定時(shí) 計(jì)數(shù)范圍都是有限的 如普通定時(shí)器的定時(shí)范圍為0 1 999 9s 普通計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為1 9999個(gè) 若想實(shí)現(xiàn)長時(shí)間定時(shí)或大范圍計(jì)數(shù) 可以用兩個(gè)或兩個(gè)以上的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器級聯(lián)起來 具體方法有多種 在此僅舉一例 用兩個(gè)計(jì)數(shù)器完成1小時(shí)定時(shí) 梯形圖如圖8 9 a CNT000對25500進(jìn)行計(jì)數(shù) 并構(gòu)成自復(fù)位定時(shí)器 產(chǎn)生周期為60s的脈沖序列 CNT001對CNT000產(chǎn)生的脈沖序列進(jìn)行計(jì)數(shù) 計(jì)滿60個(gè)為1小時(shí) 00000為控制開關(guān) 當(dāng)00000閉合時(shí) 開始定時(shí) 波形圖如圖8 9 b 如果將該圖中的25500改成00001 則可實(shí)現(xiàn)對00001的60 60個(gè)的計(jì)數(shù) 13 5 移位寄存器的應(yīng)用舉例 1 在自動(dòng)生產(chǎn)線上的應(yīng)用條傳送線 如圖7 59所示 傳送線上的產(chǎn)品有合格品和次品兩種 產(chǎn)品經(jīng)傳感器檢測 次品由推桿推下傳送線 合格品通過傳送線 完成這一動(dòng)作 首先由傳感器 00001 檢測并存入移位寄存器 合格品傳感器輸出狀態(tài) 00001 為OFF 次品傳感器輸出狀態(tài) 00001 為ON 從圖7 59可以看出 傳送線的速度和旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)速同步 當(dāng)次品到達(dá)推桿位置時(shí)移位寄存器HR0003變?yōu)镺N 00500接通 驅(qū)動(dòng)推桿將次品推下傳送線 傳送線和推桿之間發(fā)生距離變化 可以通過調(diào)整移位寄存器的輸出位 而與速度無關(guān) 14 按圖7 60所示編程 SFT 10 的執(zhí)行由旋轉(zhuǎn)編碼器 00000 通過微分指令DIFU 13 進(jìn)行控制 當(dāng)傳送線移動(dòng)時(shí) 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)編碼器就發(fā)出ON和OFF脈沖 另一傳感器 00002 當(dāng)檢測到次品被推下傳送線后將HR0003和推桿 00500 復(fù)位 15 有一些簡單的梯形圖可以借鑒繼電器控制的電路圖來設(shè)計(jì) 即在一些典型電路的基礎(chǔ)上 根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求 進(jìn)行修改和完善 得到符合控制要求的梯形圖 這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循 設(shè)計(jì)所用的時(shí)間 設(shè)計(jì)的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系 所以有人把這種設(shè)計(jì)方法叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 它可以用于邏輯關(guān)系較簡單的梯形圖設(shè)計(jì) 下面通過幾個(gè)例子來介紹這種設(shè)計(jì)方法 8 3梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 例1 送料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì) 送料小車工作示意圖如圖8 12 送料小車在行程開關(guān)ST1處裝料 15s后裝料結(jié)束 開始右行 碰到行程開關(guān)ST2后停下來卸料 10s后左行 碰到行程開關(guān)ST1又停下來裝料 這樣不停地循環(huán)工作 在右行或左行過程中 按一下停止按鈕SB3 小車停止運(yùn)行 系統(tǒng)設(shè)置右行啟動(dòng)按鈕SB1和左行啟動(dòng)按鈕SB2 16 1 I O分配輸入 右行啟動(dòng)按鈕SB100000左行啟動(dòng)按鈕SB200001停止按鈕SB300002右端行程開關(guān)ST200003左端行程開關(guān)ST100004輸出 右行接觸器01000左行接觸器01001裝料電磁閥01002卸料電磁閥01003 2 設(shè)計(jì)梯形圖按一下右行啟動(dòng)按鈕 小車右行 按一下左行啟動(dòng)按鈕 小車左行 按一下停止按鈕 小車停止 這是典型的雙向控制功能 故可以采用前面介紹的雙向控制電路 該系統(tǒng)還要求 右行至ST2處 停止右行 卸料 定時(shí)10秒 左行至ST1處 停止左行 裝料 定時(shí)15秒 因此可以用00003的常閉觸點(diǎn)控制01000線圈斷電 用00003的常開觸點(diǎn)控制01003線圈得電 并控制定時(shí)器TIM000定時(shí)10秒 用00004的常閉觸點(diǎn)控制01001線圈斷電 用00004的常開觸點(diǎn)控制01002線圈得電 并控制定時(shí)器TIM001定時(shí)15秒 卸料10秒后 自動(dòng)左行 停止卸料 裝料15秒后 自動(dòng)右行 停止裝料 因此可以將TIM000 TIM001的常開觸點(diǎn)分別與右行啟動(dòng)00000 左行啟動(dòng)01000的常開觸點(diǎn)相并聯(lián) 小車左行離開00003或右行離開00004 卸料或裝料動(dòng)作將自動(dòng)停止 17 18 例2兩處卸料的小車自動(dòng)控制系統(tǒng)梯形圖 工作示意圖如圖8 14示 小車在ST1處裝料 在ST2 ST3處輪流卸料 小車在一次工作循環(huán)中的兩次右行都要碰到ST3 第一次碰到時(shí)停下卸料 第二次碰到時(shí)不停 繼續(xù)前進(jìn) 1 I O分配該系統(tǒng)增加中間行程開關(guān)ST3 給ST3分配輸入點(diǎn)00005 其它I O點(diǎn)的分配同例1 19 2 設(shè)計(jì)梯形圖例2的梯形圖可以在例1的基礎(chǔ)上修改得到 如圖8 15所示 小車在第一次碰到ST2 ST3時(shí) 都應(yīng)停止右行 所以將它們的常閉觸點(diǎn)串接01000的線圈電路中 但是在第二次右行經(jīng)過ST3時(shí) 不應(yīng)停止 所以在00005的常閉觸點(diǎn)上并聯(lián)20000的常開觸點(diǎn) 20000的作用是小車第二次右行碰到ST3時(shí) 20000是接通的 01000不斷電 右行不停 小車第一次右行碰到00005時(shí) 小車停止并卸料 20000得電并自鎖 第二次右行時(shí) 碰到ST3小車不停繼續(xù)右行 碰到ST2小車停止 此時(shí)00003的常閉觸點(diǎn)使20000斷電 消除記憶 以使小車下一次右行到達(dá)00005時(shí)停止 當(dāng)小車從00003處開始左行 經(jīng)過00005時(shí) 20000不應(yīng)接通 因此在20000的啟動(dòng)電路中串入01001的常閉觸點(diǎn) 在00003 00005兩處卸料 01003線圈的電路應(yīng)由00003和00005的常開觸點(diǎn)并聯(lián)驅(qū)動(dòng) 01003線圈的電路串接01001和01000的常閉觸點(diǎn) 是為了消除小車在往返經(jīng)