電氣控制與PLC：第十章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

1、第第 10 章章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例 隨著PLC的普及和推廣，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。特別是在許多新建項(xiàng)目和設(shè)備的技術(shù)改造中，常常采用PLC作為控制裝置。本章主要介紹PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容、PLC的選擇方法、PLC在使用中應(yīng)注意的問(wèn)題以及PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。本章提要本章提要10.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述10.2 硬件與軟件設(shè)計(jì)的一般方法10.3 安裝與調(diào)試的一般方法10.4 PLC控制應(yīng)用實(shí)例10.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述10.1.1 控制系統(tǒng)需求分析10.1.2 設(shè)計(jì)的基本原則10.1.3 設(shè)計(jì)的一般步驟10.1.4 PLC的

2、選擇10.1.1 控制系統(tǒng)需求分析控制系統(tǒng)需求分析 在控制系統(tǒng)需求分析過(guò)程中，主要了解控制系統(tǒng)的全部功能，性能要求及指標(biāo)，控制方式，控制規(guī)模，控制范圍，輸入、輸出信號(hào)種類，信號(hào)用途，對(duì)信號(hào)的要求（如對(duì)模擬輸入量的精度要求、采樣速率等）和數(shù)量，檢測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，有否特殊功能接口，與其他設(shè)備的關(guān)系，對(duì)其他設(shè)備驅(qū)動(dòng)的要求，通信內(nèi)容與方式等等。此外，很重要的是控制動(dòng)作過(guò)程的時(shí)序分析（控制動(dòng)作發(fā)生的順序和相應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間等）。 在系統(tǒng)需求詳盡分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)明確控制系統(tǒng)功能、性能以及影響系統(tǒng)功能、性能的各種有關(guān)因素，仔細(xì)推敲和認(rèn)定控制系統(tǒng)參數(shù)表的定義以及相關(guān)的各個(gè)細(xì)節(jié)，然后做出控制系統(tǒng)最佳設(shè)

3、計(jì)的方案。10.1.2 設(shè)計(jì)的基本原則設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求和工藝要求，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1）充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。 2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。 3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC的型號(hào)、I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚岳谙到y(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。10.1.3 設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)的一般步驟1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1）分析工藝要求。首先對(duì)被控對(duì)象的工藝過(guò)程、工作

4、特點(diǎn)、環(huán)節(jié)條件、用戶要求及其他相關(guān)情況進(jìn)行仔細(xì)的全面分析，然后繪制供設(shè)計(jì)所用的必要圖表。 2）控制方案確定。在分析被控對(duì)象及其控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC的技術(shù)特點(diǎn)，在與繼電接觸控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進(jìn)行綜合比較后，優(yōu)選控制方案。如果被控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)，則宜優(yōu)選PLC控制： 輸入輸出以開(kāi)關(guān)量為主。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，一般有20點(diǎn)左右就可以選用PLC控制。 控制系統(tǒng)使用環(huán)境條件較差，對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求較高。 系統(tǒng)工藝流程復(fù)雜，用常規(guī)的繼電接觸控制難以實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)工藝有可能改進(jìn)或系統(tǒng)的控制要求有可能擴(kuò)充。 1）PLC的選擇。包括PLC的機(jī)型、處理器速度、I/O模塊類型及點(diǎn)數(shù)

5、、存儲(chǔ)器容量、編程方式、電源等的選擇。 2）外圍設(shè)備的選擇。包括對(duì)外圍輸入設(shè)備和外圍輸出設(shè)備兩部分的選擇。從現(xiàn)場(chǎng)向PLC輸入控制信號(hào)的外圍設(shè)備，例如按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等；由PLC輸出信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)的接觸器或電磁閥的線圈，指示燈等。對(duì)這些外圍設(shè)備應(yīng)按控制要求，從實(shí)際出發(fā)，選定合適的類別、型號(hào)和規(guī)格。 3）其他硬件的設(shè)計(jì)或選擇。包括設(shè)計(jì)或選定控制柜（臺(tái)）；選定有關(guān)的儀表、熔斷器、導(dǎo)線等元器件和材料；選定電源模塊等。2硬件設(shè)計(jì) 1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，應(yīng)繪制工藝流程圖或控制功能圖；對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)可省去這一步。 2）設(shè)計(jì)梯形圖程序。 3）根據(jù)梯形圖編寫程序清單。 4）程序模擬調(diào)試及修改，對(duì)復(fù)雜的程

6、序首先進(jìn)行分段調(diào)試，然后進(jìn)行總調(diào)試，直到滿足控制要求為止。3軟件設(shè)計(jì)1）畫出完整的電路圖，必要時(shí)還應(yīng)畫出控制環(huán)節(jié)（單元）電氣原理圖。2）畫出PLC的輸入輸出端子接線圖。3）畫出PLC的電源進(jìn)線接線圖和輸出執(zhí)行電器的供電接線圖。4）電氣柜內(nèi)元器件布置圖，相互間接線圖。5）控制柜（臺(tái)）面板元器件布置圖。6）如果大的系統(tǒng)有多個(gè)電氣柜時(shí)，應(yīng)畫出各個(gè)電氣柜間連接線圖。7）其他必須的施工圖。4施工設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝好后，便可進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在檢查接線等無(wú)差錯(cuò)后，先對(duì)各單元環(huán)節(jié)和各電氣柜分別進(jìn)行調(diào)試，然后再按系統(tǒng)動(dòng)作順序，模擬輸入控制信號(hào)，逐步進(jìn)行調(diào)試，并通過(guò)各種指示燈和顯示器，觀察程序執(zhí)行和系統(tǒng)

7、運(yùn)行是否滿足控制要求，如果有問(wèn)題，先修改軟件，必要時(shí)再調(diào)整硬件，直到符合要求為止。接著進(jìn)行模擬負(fù)載，或空載或輕載調(diào)試，若沒(méi)有問(wèn)題，最后進(jìn)行額定負(fù)載調(diào)試，并投入運(yùn)行考驗(yàn)。 在程序調(diào)試好并投入運(yùn)行考驗(yàn)成功后，將程序固化在有永久性記憶功能的EPROM中。5系統(tǒng)調(diào)試與程序固化 系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行考驗(yàn)成功后，整理技術(shù)資料，編寫技術(shù)文件，包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用與維護(hù)說(shuō)明書等。6整理技術(shù)文件10.1.4 PLC的選擇的選擇 PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要

8、的作用。1機(jī)型的選擇 機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的情況下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面： （1）結(jié)構(gòu)合理。對(duì)于工藝過(guò)程比較固定的小型控制系統(tǒng)場(chǎng)合，一般選用整體式結(jié)構(gòu)PLC；其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)PLC。 （2）功能恰當(dāng)。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主的工程項(xiàng)目，對(duì)其控制速度無(wú)須考慮，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，可選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。 對(duì)于控制比較復(fù)雜、控制功能要求高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)

9、主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。 （3）機(jī)型統(tǒng)一。同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享，配以上位計(jì)算機(jī)后，可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC連成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，相互通信、集中管理。 （4）是否在線編程。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU，在編程器上有一個(gè)“編程/運(yùn)行”選擇開(kāi)關(guān)或按鍵，選擇編程狀態(tài)時(shí)，CPU將失去對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，只為編程器服務(wù)。 在線編程PLC的特點(diǎn)是主機(jī)和編

10、程器各有一個(gè)CPU，編程器的CPU可以隨時(shí)處理由鍵盤輸入的各種編程指令。主機(jī)的CPU則是完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，并在一個(gè)掃描周期的末尾和編程器通信，編程器把編好或改好的程序發(fā)送給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將按照新送人的程序控制現(xiàn)場(chǎng)。 由于增加了硬件和軟件，故在線編程PLC價(jià)格高，但使用方便，應(yīng)用領(lǐng)域較寬。大型PLC多采用在線編程。 對(duì)于產(chǎn)品定型的設(shè)備和工藝不常變動(dòng)的設(shè)備，應(yīng)選用離線編程的PLC；反之，可考慮選用在線編程的PLC。2輸入/輸出的選擇（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)。由于PLC的I/O價(jià)格較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前

11、提下力爭(zhēng)使用的I/O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。 通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入和輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上1015的I/O裕量來(lái)確定。 （2）輸入/輸出模塊的選擇 輸入模塊類型分直流（5V、12V、24V、48V、60V等）和交流（110V、220V）兩種。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5V、12 V、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過(guò)10m。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮門檻（接通電平與關(guān)斷電平之差）電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。 輸出模塊：對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率高、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，應(yīng)使用晶閘管輸出模

12、塊，其缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高，過(guò)載能力稍差。繼電器輸出模塊的優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格低；其缺點(diǎn)是壽命較短，響應(yīng)速度較慢。3內(nèi)存估計(jì) 用戶程序所需內(nèi)存容量與開(kāi)關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和用戶的編程水平等因素有關(guān)，目前只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作粗略估計(jì)。1）開(kāi)關(guān)量輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)。一般系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸入和輸出的比為6 4。根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸入/輸出的總點(diǎn)數(shù)來(lái)估算所需內(nèi)存的經(jīng)驗(yàn)公式為： 存儲(chǔ)容量開(kāi)關(guān)量總點(diǎn)數(shù)102）模擬量輸入/輸出總點(diǎn)數(shù)。根據(jù)模擬量輸入/輸出的總點(diǎn)數(shù)來(lái)估算所需內(nèi)存的經(jīng)驗(yàn)公式為： 只有模擬量輸入時(shí)：存儲(chǔ)容量模擬量點(diǎn)數(shù)100 模擬量輸入/輸出同時(shí)存在：存儲(chǔ)容量模擬量點(diǎn)數(shù)2003）

13、程序編寫質(zhì)量。用戶程序編寫質(zhì)量對(duì)程序長(zhǎng)短和運(yùn)行時(shí)間都有較大的影響。對(duì)于同樣的系統(tǒng)，不同用戶編寫的程序可能會(huì)使程序長(zhǎng)短和執(zhí)行時(shí)間差距很大。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)初學(xué)者應(yīng)為內(nèi)存多留一些余量，而對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的編程者可少留一些余量。綜上所述，PLC內(nèi)存估算的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為： 總存儲(chǔ)容量開(kāi)關(guān)量總點(diǎn)數(shù)10+模擬量點(diǎn)數(shù)150。在此基礎(chǔ)上再增加25的余量。4響應(yīng)時(shí)間 對(duì)于過(guò)程控制，掃描周期和響應(yīng)時(shí)間必須認(rèn)真考慮。例如某產(chǎn)品有效檢測(cè)寬度為3cm，產(chǎn)品傳送速度為30m/min，為了確保不會(huì)漏檢經(jīng)過(guò)的產(chǎn)品，要求PLC掃描周期不能大于產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間間隔60ms（T3cm/(30m/min)）。 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)

14、刻與由此使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。即： 響應(yīng)時(shí)間輸入濾波時(shí)間+輸出濾波時(shí)間+ 掃描時(shí)間5電源模塊的選擇 對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，必須選擇PLC的電源模塊。電源模塊的選擇較為簡(jiǎn)單，只需考慮電源的額定輸出電流。電源模塊的額定電流應(yīng)大于CPU模塊、I/O模塊及其他模塊的總消耗電流。10.2 硬件與軟件設(shè)計(jì)的一般方法硬件與軟件設(shè)計(jì)的一般方法n10.2.1 硬件設(shè)計(jì)一般方法n10.2.2 軟件設(shè)計(jì)一般方法n10.2.3 梯形圖語(yǔ)言編程規(guī)則10.2.1 硬件設(shè)計(jì)一般方法硬件設(shè)計(jì)一般方法1輸入點(diǎn)地址分配時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1）把所有的按鈕、限位開(kāi)關(guān)分別集中配置，同類型的輸入點(diǎn)可分在同一組內(nèi)。2）按照每

15、一種類型的設(shè)備號(hào)，按順序定義輸入點(diǎn)地址號(hào)。3）如果輸入 點(diǎn)有多余，可將每一個(gè)輸入模塊的輸入點(diǎn)都分配給一臺(tái)設(shè)備或機(jī)器。4）盡可能將有高噪聲的輸入信號(hào)的模塊插在遠(yuǎn)離CPU模塊的插槽內(nèi)，因此，這類輸入點(diǎn)的地址號(hào)較大。2輸出點(diǎn)配置和地址分配應(yīng)注意的問(wèn)題1）同類型設(shè)備占用的輸出點(diǎn)地址應(yīng)集中在一起。2）按照不同類型的設(shè)備順序地指定輸出點(diǎn)地址號(hào)。3）如果輸出點(diǎn)有多余，可將每一個(gè)輸出模塊的輸出點(diǎn)都分配給一臺(tái)設(shè)備或機(jī)器。4）對(duì)彼此有關(guān)的輸出器件，如電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，電磁閥的前進(jìn)與后退等，其輸出地址號(hào)應(yīng)連寫。 輸入/輸出地址分配確定后，再畫出可編程控制器端子和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)聯(lián)絡(luò)圖表，這樣進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)便可將硬件設(shè)計(jì)、程

16、序編寫兩項(xiàng)工作平行地進(jìn)行。10.2.2 軟件設(shè)計(jì)的一般方法軟件設(shè)計(jì)的一般方法1PLC內(nèi)部元器件的功能及其規(guī)定地址編號(hào) PLC的指令一般都是針對(duì)PLC內(nèi)某一個(gè)元器件狀態(tài)而言的，這些元器件的功能是相互獨(dú)立的，在編制用戶程序時(shí)，必須熟悉每條指令涉及的元器件的功能及其規(guī)定地址編號(hào)。 PLC內(nèi)部每種功能的元器件用一定的字母來(lái)表示，不同品牌的PLC用不同的字母和方式來(lái)表示內(nèi)部元器件。 ML/SCL5系列PLC用數(shù)據(jù)文件的形式來(lái)表示內(nèi)部元器件，每種數(shù)據(jù)文件類型均用一個(gè)字母（標(biāo)識(shí)符）進(jìn)行標(biāo)識(shí)，每臺(tái)PLC（除ML1000外）最多可配置256個(gè)數(shù)據(jù)文件，并用阿拉伯?dāng)?shù)字來(lái)標(biāo)識(shí)文件號(hào)。如：I:3.1/2表示輸入文件（

17、對(duì)應(yīng)輸入繼電器或輸入映像寄存器），O:2.0/10表示輸出文件（對(duì)應(yīng)輸出繼電器或輸出映像寄存器），T4:3表示計(jì)時(shí)器文件，C5:0表示計(jì)數(shù)器文件等等。 數(shù)據(jù)文件的地址由文件名稱、文件號(hào)、字號(hào)和位號(hào)構(gòu)成，它們之間用特定的定界符分開(kāi)。不同數(shù)據(jù)類型的每個(gè)元素所擁有的字（1個(gè)字=16位）數(shù)是不相同的，如輸入/輸出文件、位文件和整數(shù)文件是單字元素，而計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器文件是三字元素。2PLC編程語(yǔ)言 可編程控制器的控制功能都是以程序的形式來(lái)體現(xiàn)，所以必須把控制要求變換成PLC能接受并執(zhí)行的程序。PLC常用的編程語(yǔ)言有以下幾種：梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、邏輯功能圖語(yǔ)言和某些高級(jí)語(yǔ)言，但目前使用最多最普遍的是梯形

18、圖語(yǔ)言及助記符語(yǔ)言。3PLC常用程序設(shè)計(jì)方法 PLC程序設(shè)計(jì)通常采用邏輯設(shè)計(jì)法，它是以布爾代數(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程各工步之間各檢測(cè)元件狀態(tài)的不同組合和變化，確定所需的中間環(huán)節(jié)。再按各執(zhí)行元件所應(yīng)滿足的動(dòng)作節(jié)拍表，分別列寫出各自用相應(yīng)的檢測(cè)元件及中間環(huán)節(jié)狀態(tài)邏輯值表示的布爾表達(dá)式，最后用接點(diǎn)的串并聯(lián)組合在電路上進(jìn)行邏輯表達(dá)式的物理實(shí)現(xiàn)。 PLC的輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)器數(shù)量相當(dāng)大，且這些器件的接點(diǎn)可無(wú)限次使用，給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)很大方便，只要程序容量和掃描時(shí)間允許，程序的復(fù)雜程度并不影響程序的可靠性。10.2.3 梯形圖語(yǔ)言編程規(guī)則梯形圖語(yǔ)言編程規(guī)則1梯形圖語(yǔ)言編程特點(diǎn)1）梯形圖是一種

19、圖形語(yǔ)言，它沿用繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，并增加了一些繼電接觸控制圖中沒(méi)有的符號(hào)，因此梯形圖與繼電接觸控制圖的形式及符號(hào)有許多相同或相似的地方。梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列，通常一個(gè)梯形圖程序中有若干邏輯行（梯級(jí)）。梯形圖比較形象直觀，容易掌握，應(yīng)用廣泛，堪稱PLC用戶第一編程語(yǔ)言。2）梯形圖中的每個(gè)繼電器和繼電器接點(diǎn)不是通常物理意義上的繼電器和接點(diǎn)，而是存儲(chǔ)器中的一位。即為“軟線圈”、“軟接點(diǎn)”、“軟繼電器”、“軟接線”。對(duì)“軟繼電器”線圈的定義號(hào)只能有一個(gè)，而它的接點(diǎn)狀態(tài)（常開(kāi)或常閉）可被無(wú)數(shù)次的讀出。3）在梯形圖中，并沒(méi)有真正意義上的物理電流流動(dòng)。為了便于分析P

20、LC的周期掃描原理以及信息存儲(chǔ)空間分布的規(guī)律，假想在梯形圖中有“電流”流動(dòng)，并稱其為“能流”?！澳芰鳌痹谔菪螆D中只能作單方向流動(dòng)即從左向右流動(dòng)，層次改變?yōu)橄壬虾笙隆?）梯形圖中的繼電器線圈包括輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器線圈等，其邏輯動(dòng)作只有線圈接通之后，才能使對(duì)應(yīng)的常開(kāi)或常閉接點(diǎn)動(dòng)作。內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等均不能直接控制外部負(fù)載。5）梯形圖中接點(diǎn)可以多次串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。6）PLC按循環(huán)掃描方式沿梯形圖的梯級(jí)從上到下、從左到右的先后順序執(zhí)行程序，在同一掃描周期中的結(jié)果保留在輸出狀態(tài)暫存器中，因此輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)作條件使用。7）梯形圖程序以

21、END作結(jié)束標(biāo)志。2梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則1）接點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。如圖10-1a中節(jié)點(diǎn)3被畫在垂直線上，就難于正確識(shí)別它與其他接點(diǎn)間的關(guān)系，也難判斷通過(guò)接點(diǎn)3對(duì)輸出線圈的控制方向。因此應(yīng)根據(jù)從左到右、自上而下的原則和對(duì)輸出線圈的幾種可能控制路徑畫成如圖10-1b所示的形式。 圖10-1 梯形圖畫法之一 (a) 不正確 (b) 正確2）不包含接點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于識(shí)別接點(diǎn)的組合相對(duì)輸出線圈的控制路徑，如圖10-2所示。圖10-2 梯形圖畫法之二 (a) 不正確 (b) 正確3）在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將接點(diǎn)最多的那個(gè)串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面。在有幾個(gè)

22、并聯(lián)回路相串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將接點(diǎn)最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。這種安排所編制的程序簡(jiǎn)潔明了，指令較少，如圖10-3所示。圖10-3 梯形圖畫法之三 (a) 不正確 (b) 正確4）不能將接點(diǎn)畫在線圈的右邊，只能在接點(diǎn)的右邊接線圈，如圖10-4所示。 圖10-4 梯形圖畫法之四 (a) 不正確 (b) 正確5）梯形圖推薦畫法之一如圖10-5所示。圖10-5 梯形圖畫法之一10.3 安裝與調(diào)試的一般方法安裝與調(diào)試的一般方法10.3.1 PLC系統(tǒng)的安裝注意事項(xiàng)10.3.2 PLC系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行10.3.1 PLC系統(tǒng)的安裝注意事項(xiàng)系統(tǒng)的安裝注意事項(xiàng)1安裝環(huán)境1）環(huán)境溫度要適當(dāng)，一般不要低于0或高于5

23、5。 安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源和陽(yáng)光直接照射，注意散熱通風(fēng)。2）注意防潮、防塵、防腐、防震，固定要牢靠。3）PLC應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓電源線或高壓設(shè)備，以避免電 磁干擾。 2電源與接地1）PLC的供電線路應(yīng)與其它大功率用電設(shè)備或產(chǎn)生強(qiáng)干擾設(shè)備（如弧焊機(jī)等）分開(kāi)。2）如果PLC的供電電源帶有干擾，可在PLC供電線路上接入低通濾波器，或安裝一個(gè)電壓比為1的隔離變壓器。3）交流電源線和交流信號(hào)線不能與直流信號(hào)線和模擬量信號(hào)線同在一個(gè)線槽內(nèi)走線。4）PLC最好安裝專用的地線，如果此要求達(dá)不到，也必須做到PLC與其它設(shè)備公共接地，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC，絕對(duì)不能與其它設(shè)備串聯(lián)接地。5）若用屏蔽電纜，則其屏蔽層應(yīng)在

24、靠近PLC一端接地，而不能兩端接地。3輸入端子的接線1）外部輸入信號(hào)的電流和電壓應(yīng)符合PLC的要求，絕不能超出額定值。2）PLC所能接受的脈沖信號(hào)寬度應(yīng)大于掃描周期的時(shí)間。3）輸入線一般不宜超過(guò)30m，輸入、輸出不能用同一條電纜，要分開(kāi)走線。4）特別要注意，輸入的COM端絕不能與輸出的COM端連接。4輸出端子的接線1）為了防止連接PLC輸出元件的負(fù)載短路而燒壞PLC板，應(yīng)在PLC輸出回路中串入熔斷器，作為短路保護(hù)。2）輸出端子聯(lián)結(jié)的用戶電源，應(yīng)根據(jù)PLC的輸出方式選定。3）若PLC接點(diǎn)以外的觸點(diǎn)串接于負(fù)載電路中，則外部觸點(diǎn)應(yīng)接在負(fù)載側(cè)。4）輸出端接入負(fù)載電流和電壓應(yīng)符合PLC的要求，負(fù)載電流超

25、過(guò)或小于要求時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的方法予以滿足。5）安裝外部緊急停車電路。10.3.2 PLC系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行 用戶程序在實(shí)際統(tǒng)調(diào)前需進(jìn)行模擬調(diào)試。用裝在PLC上的模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈模擬被控對(duì)象，檢查程序無(wú)誤后便把PLC接到實(shí)際系統(tǒng)里去，進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。1通電前的檢查 通電調(diào)試運(yùn)行之前，應(yīng)先對(duì)PLC外部接線作仔細(xì)檢查，外部接線一定要準(zhǔn)確、無(wú)誤、牢固。PLC上工作方式選擇開(kāi)關(guān)的位置、各有關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)置應(yīng)符合要求。 通電試運(yùn)行時(shí)，先做“模擬運(yùn)行”或“空運(yùn)行”。如果用戶程序還沒(méi)有送到機(jī)器里去，可用自行編寫的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€作掃描檢查，查找接線故障。為了安全可靠起見(jiàn)，常常

26、先將主電路斷開(kāi)，進(jìn)行預(yù)調(diào)，當(dāng)確認(rèn)接線無(wú)誤后再接通主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能調(diào)試都正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個(gè)完整的整體控制為止。應(yīng)將運(yùn)行成功的程序保存起來(lái)，以便以后查閱、修改和完善程序。2調(diào)試運(yùn)行10.4 PLC控制應(yīng)用實(shí)例控制應(yīng)用實(shí)例10.4.1 教室電鈴控制10.4.2 機(jī)械手控制應(yīng)用10.4.3 交通信號(hào)燈控制應(yīng)用10.4.1 教室電鈴控制教室電鈴控制1控制要求 目前教室電鈴大多采用各種類型電子裝置進(jìn)行響鈴的自動(dòng)控制，這些電子裝置雖然價(jià)格便宜，但可靠性較低。若改用PLC控制，則系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和準(zhǔn)確性都會(huì)大大提高。現(xiàn)以某高校上課時(shí)間安排表例，闡述采用

27、PLC控制教室電鈴的實(shí)現(xiàn)方式?？刂埔笕缦拢荷舷抡n鈴聲均持續(xù)10秒，每天能自動(dòng)循環(huán)控制，能手動(dòng)控制，但手動(dòng)控制時(shí)不影響自動(dòng)控制程序的執(zhí)行（手動(dòng)控制鈴聲時(shí)，自動(dòng)控制程序的鈴聲輸出被禁止）。 可編程控制器選用MicroLogix1500，其開(kāi)關(guān)量輸入12點(diǎn)，地址為I:0/0I:0/11；開(kāi)關(guān)量輸出12點(diǎn)，地址為O:0/0O:0/11。該控制共使用了3個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)和1個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)。2輸入/輸出端子地址分配 圖10-6為教室電鈴自動(dòng)控制的梯形圖。圖中只列出了上午上/下課的鈴聲控制程序，下午和晚上的電鈴控制程序與此類似。3自動(dòng)控制程序圖10-6 教室電鈴自動(dòng)控制梯形圖10.4.2 機(jī)械手控制應(yīng)用機(jī)械

28、手控制應(yīng)用 機(jī)械手的動(dòng)作示意圖如圖10-7所示。它是一個(gè)水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，用于將工件由左工作臺(tái)搬到右工作臺(tái)位。圖10-7 機(jī)械手工作示意圖1工作過(guò)程與控制要求 機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸或液壓缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸或液壓缸是由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。例如，當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊；當(dāng)該線圈斷電

29、時(shí)，機(jī)械手放松。 當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須在右工作臺(tái)無(wú)工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。即若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降，采用光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行有無(wú)工件檢測(cè)。圖10-8 機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程 機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式兩種，由工作方式選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。自動(dòng)操作方式又分為單周期和連續(xù)操作方式，由操作方式選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。 手動(dòng)操作：此時(shí)工作方式選擇開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，采用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制，通過(guò)6個(gè)手動(dòng)按鈕（手動(dòng)向左、手動(dòng)向右、手動(dòng)向上、手動(dòng)向下、手動(dòng)夾緊、手動(dòng)放松）完成操作控制。單周期操作（非連續(xù)操作）：此時(shí)工作方式選

30、擇開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，操作方式選擇開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。 連續(xù)操作：此時(shí)工作方式選擇開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，操作方式選擇開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)操作動(dòng)作。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。2操作面板布置圖10-9 機(jī)械手操作面板布置示意圖3輸入/輸出端子地址分配 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制的可編程控制器采用ML1500，其固定開(kāi)關(guān)量輸入12點(diǎn)，地址為I:0/0 I:0/11；固定開(kāi)關(guān)量輸出12點(diǎn)，地址為O:0/0 O:0/11。為滿足輸入變量的需要，另擴(kuò)充

31、一塊16點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入模塊1769-IQ16，地址為I:1/0I:1/15。采用ML1500 PLC控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的輸入/輸出接線如圖10-10所示?？刂葡到y(tǒng)共使用了17個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)，6個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)。 圖10-10 輸入/輸出端子分配接線圖4自動(dòng)操作程序圖10-11 自動(dòng)操作梯形圖10.4.3 交通信號(hào)燈控制應(yīng)用交通信號(hào)燈控制應(yīng)用圖10-12 交通信號(hào)燈布局圖1控制開(kāi)關(guān) 信號(hào)燈不受任何起動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。當(dāng)PLC電源接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)即自動(dòng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)PLC電源斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。2控制要求1）南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮。如果同時(shí)亮應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立即報(bào)警。2）南北紅燈亮維持6