機(jī)床電氣控制與PLC實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、機(jī)床電氣控制與plc課程設(shè)計(jì)第一講 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含兩個(gè)基本內(nèi)容：一個(gè)是原理設(shè)計(jì)，即要滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制要求，另一個(gè)是工藝設(shè)計(jì)，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。原理設(shè)計(jì)決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的合理性與先進(jìn)性，工藝設(shè)計(jì)決定電氣控制系統(tǒng)是否具有生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、美觀、使用維修方便等特點(diǎn)，所以電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要全面考慮兩方面的內(nèi)容。在熟練掌握典型環(huán)節(jié)控制電路、具有對(duì)一般電氣控制電路分析能力之后，設(shè)計(jì)者應(yīng)能舉一反三，對(duì)受控生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并提供一套完整的技術(shù)資料。第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計(jì)程序 生產(chǎn)機(jī)械種

2、類繁多，其電氣控制方案各異，但電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法基本相同。設(shè)計(jì)工作的首要問題是樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工程實(shí)踐的觀點(diǎn)，它是高質(zhì)量完成設(shè)計(jì)任務(wù)的基本保證。一、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則1最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)主要來源于生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝的要求。2設(shè)計(jì)方案要合理。在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、便于操作和維修，不要盲目追求高指標(biāo)和自動(dòng)化。3機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)應(yīng)相互配合。許多生產(chǎn)機(jī)械采用機(jī)電結(jié)合控制的方式來實(shí)現(xiàn)控制要求，因此要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用維護(hù)方便等方面協(xié)調(diào)處理好機(jī)械和電氣的關(guān)系。4確?？刂葡到y(tǒng)

3、安全可靠地工作。二、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)、內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、編制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料等。圖紙包括電氣原理圖、電氣系統(tǒng)的組件劃分圖、元器件布置圖、安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板圖、電器元件安裝底板圖和非標(biāo)準(zhǔn)件加工圖等，另外還要編制外購件目錄、單臺(tái)材料消耗清單、設(shè)備說明書等文字資料。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包含原理設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，以電力拖動(dòng)控制設(shè)備為例，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：1、原理設(shè)計(jì)內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：（l）擬訂電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書。（2）確定電力拖動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)。（3）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)。（

4、4）選擇電器元件，制訂元器件明細(xì)表。（5）編寫設(shè)計(jì)說明書。電氣原理圖是整個(gè)設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，它為工藝設(shè)計(jì)和制訂其他技術(shù)資料提供依據(jù)。2、工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)主要是為了便于組織電氣控制系統(tǒng)的制造，從而實(shí)現(xiàn)原理設(shè)計(jì)提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并為設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)與使用提供相關(guān)的圖紙資料。工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：（l）設(shè)計(jì)電氣總布置圖、總安裝圖與總接線圖。（2）設(shè)計(jì)組件布置圖、安裝圖和接線圖。（3）設(shè)計(jì)電氣箱、操作臺(tái)及非標(biāo)準(zhǔn)元件。（4）列出元件清單。（5）編寫使用維護(hù)說明書。三、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1、擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，又是設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的擬定一般由技

5、術(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門、設(shè)備使用部門和任務(wù)設(shè)計(jì)部門等幾方面共同完成的。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中，主要包括以下內(nèi)容： （1）設(shè)備名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)作要求及工藝過程介紹。（2）電力拖動(dòng)的方式及控制要求等。（3）聯(lián)鎖、保護(hù)要求。（4）自動(dòng)化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。（5）操作臺(tái)、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式等要求。（6）設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。（7）其它要求。2、確定電力拖動(dòng)方案電力拖動(dòng)方案選擇是電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，也是以后各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)和先決條件。所謂電力拖動(dòng)方案是指根據(jù)零件加工精度、加工效率要求、生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)要求、負(fù)載性質(zhì)、調(diào)速要求以及投資額等條件去確定電動(dòng)機(jī)的類型、數(shù)量

6、、傳動(dòng)方式以及擬訂電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等控制要求。電力拖動(dòng)方案的確定要從以下幾個(gè)方面考慮：（1）拖動(dòng)方式的選擇電力拖動(dòng)方式分獨(dú)立拖動(dòng)和集中拖動(dòng)。電氣傳動(dòng)的趨勢是多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，這不僅能縮短機(jī)械傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率，而且能簡化總體結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。具體選擇時(shí)，可根據(jù)工藝與結(jié)構(gòu)決定電動(dòng)機(jī)的數(shù)量。（2）調(diào)速方案的選擇大型、重型設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，應(yīng)盡可能采用無級(jí)調(diào)速，有利于簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、降低成本；精密機(jī)械設(shè)備為保證加工精度也應(yīng)采用無級(jí)調(diào)速；對(duì)于一般中小型設(shè)備，在沒有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。（3）電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)要與負(fù)載特性適應(yīng)對(duì)于恒功率負(fù)載和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)

7、載，在選擇電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案時(shí)，要使電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)，這樣可以使電動(dòng)機(jī)得到充分合理的應(yīng)用。3、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇主要有電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)型式、容量、額定電壓與額定轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則是：（1）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速的要求選擇電動(dòng)機(jī)的種類。（2）工作過程中電動(dòng)機(jī)容量要得到充分利用。（3）根據(jù)工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，在滿足設(shè)計(jì)要求情況下優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，使用維護(hù)方便的三相交流異步電動(dòng)機(jī)。正確選擇電動(dòng)機(jī)容量是電動(dòng)機(jī)選擇中的關(guān)鍵問題。電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算有兩種方法，一種是分析計(jì)算法，另一種是統(tǒng)計(jì)類比法。分析計(jì)算法是按照機(jī)械功率估計(jì)電動(dòng)機(jī)的工作情況

8、，預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，然后按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)載情況做出負(fù)載圖，根據(jù)負(fù)載圖校驗(yàn)溫升情況，確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)是否合適，不合適時(shí)再重新選擇，直到電動(dòng)機(jī)合適為止。電動(dòng)機(jī)容量的分析計(jì)算在有關(guān)論著中有詳細(xì)介紹，這里不再重復(fù)。在比較簡單、無特殊要求、生產(chǎn)數(shù)量又不多的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)容量的選擇往往采用統(tǒng)計(jì)類比法，或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用工程估算的方法來選用，通常選擇較大的容量，預(yù)留一定的裕量。4、選擇控制方式控制方式要實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)方案的控制要求。隨著現(xiàn)代電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械電力拖動(dòng)的控制方式從傳統(tǒng)的繼電接觸器控制向plc控制、cnc控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等方面發(fā)展，控制方式越來越多?？刂品绞降倪x擇應(yīng)在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下

9、，最大限度地滿足工藝的要求。5、設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，并合理選用元器件，編制元器件明細(xì)表。6、設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的各種施工圖紙。7、編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。第二節(jié) 電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法與步驟電氣控制原理電路設(shè)計(jì)是原理設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)通過它來實(shí)現(xiàn)，它又是工藝設(shè)計(jì)和各種技術(shù)資料的依據(jù)。一、電氣控制原理電路的基本設(shè)計(jì)方法電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法主要有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法兩種。1、分析設(shè)計(jì)法分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或?qū)⒈容^成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)沒有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分

10、析邊設(shè)計(jì)。分析設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法簡單，無固定的設(shè)計(jì)程序，它是在熟練掌握各種電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制電路能力的基礎(chǔ)進(jìn)行的，容易為初學(xué)者所掌握，對(duì)于具備一定工作經(jīng)驗(yàn)的電氣技術(shù)人員來說，能較快地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，因此在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用；其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。為此，應(yīng)反復(fù)審核電路工作情況，有條件時(shí)還應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改，直到電路動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，滿足生產(chǎn)工藝要求為止。2、邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，

11、觸點(diǎn)的閉合與斷開，主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯關(guān)系式來表達(dá)，然后再化簡，做出相應(yīng)的電路圖。邏輯設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，但這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。其具體設(shè)計(jì)過程可參閱專門論述資料，這里不再作進(jìn)一步介紹。二、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟是：（l）根據(jù)確定的拖動(dòng)方案和控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖。（2）設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。設(shè)計(jì)時(shí)按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查反復(fù)修改與完善的先后順序進(jìn)行。（3）繪制總原理圖。（4）恰當(dāng)選

12、用電器元件，并制訂元器件明細(xì)表。設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)控制電路的簡易程度適當(dāng)?shù)剡x用上述步驟。三、原理圖設(shè)計(jì)中的一般要求一般來說，電氣控制原理圖應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要求，電路要具有安全可靠，操作和維修方便，設(shè)備投資少等特點(diǎn)，為此，必須正確地設(shè)計(jì)控制電路，合理地選擇電器元件。原理圖設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1、電氣控制原理應(yīng)滿足工藝的要求在設(shè)計(jì)之前必須對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分的了解，并在此基礎(chǔ)上來考慮控制方式，起動(dòng)、反向、制動(dòng)及調(diào)速的要求，設(shè)置各種聯(lián)鎖及保護(hù)裝置。2、控制電路電源種類與電壓數(shù)值的要求對(duì)于比較簡單的控制電路，而且電器元件不多時(shí)，往往直接采用交流380v或220v電

13、源，不用控制電源變壓器。對(duì)于比較復(fù)雜的控制電路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓降到110v或48v、24v。這種方案對(duì)維修、操作以及電器元件的工作可靠均有利。對(duì)于操作比較頻繁的直流電力傳動(dòng)的控制電路，常用220v或110v直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路，常采用24v直流電源供電。交流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：6v，24v，48v，110v（優(yōu)選值），220v，380v，50hz。直流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：6v，12v，24v，48v，110v，220v。3、確保電氣控制電路工作的可靠性、安全性為保證電氣控制電路可靠地工作，應(yīng)考慮以下

14、幾個(gè)方面：（1）電器元件的工作要穩(wěn)定可靠，符合使用環(huán)境條件，并且動(dòng)作時(shí)間的配合不致引起競爭。復(fù)雜控制電路中，在某一控制信號(hào)作用下，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，常常有幾個(gè)電器元件的狀態(tài)同時(shí)變化，考慮到電器元件總有一定的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)時(shí)序電路來說，就會(huì)得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭”。而對(duì)于開關(guān)電路，由于電器元件的釋放延時(shí)作用，也會(huì)出現(xiàn)開關(guān)元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，這種現(xiàn)象稱為“冒險(xiǎn)”?！案偁帯迸c“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象都將造成控制電路不能按照要求動(dòng)作，從而引起控制失靈。通常所分析的控制電路電器的動(dòng)作和觸點(diǎn)的接通與斷開，都是靜態(tài)分析，沒有考慮電器元件動(dòng)作時(shí)間，而在實(shí)際運(yùn)行

15、中，由于電磁線圈的電磁慣性、機(jī)械慣性、機(jī)械位移量等因素，使接觸器或繼電器從線圈的通電到觸點(diǎn)閉合，有一段吸引時(shí)間；線圈斷電時(shí)，從線圈的斷電到觸點(diǎn)斷開，有一段釋放時(shí)間，這些稱為電器元件的動(dòng)作時(shí)間，是電器元件固有的時(shí)間，不同于人為設(shè)置的延時(shí)，固有的動(dòng)作延時(shí)是不可控制的，而人為的延時(shí)是可調(diào)的。當(dāng)電器元件的動(dòng)作時(shí)間可能影響到控制電路的動(dòng)作時(shí)，需要用能精確反映元件動(dòng)作時(shí)間及其互相配合的方法（如時(shí)間圖法）來準(zhǔn)確分析動(dòng)作時(shí)間，從而保證電路正常工作。（2）電器元件的線圈和觸點(diǎn)的連接應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電器元件圖形符號(hào)應(yīng)符合gb4728中的規(guī)定，繪制時(shí)要合理安排版面。例如，主電路一般安排在左面或上面，控制電路或

16、輔助電路排在右面或下面，元器件目錄表安排在標(biāo)題上方。為讀圖方便，有時(shí)以動(dòng)作狀態(tài)表或工藝過程圖形式將主令開關(guān)的通斷、電磁閥動(dòng)作要求、控制流程等表示在圖面上，也可以在控制電路的每一支路邊上標(biāo)注出控制目的。在實(shí)際連接時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 正確連接電器線圈。交流電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，即使是兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能采用串聯(lián)后，接在兩倍線圈額定電壓的交流電源上，以免電壓分配不均引起工作不可靠。 合理安排電器元件和觸點(diǎn)的位置。對(duì)于串聯(lián)回路，電器元件或觸點(diǎn)位置互換時(shí)，并不響其工作原理，但在實(shí)際運(yùn)行中，影響電路安全并關(guān)系到導(dǎo)線長短， 防止出現(xiàn)寄生電路。寄生電路是指在控制電路的動(dòng)作過程中，意外出現(xiàn)不是由于誤操

17、作而產(chǎn)生的接通電路。 盡量減少連接導(dǎo)線的數(shù)量，縮短連接導(dǎo)線的長度。 控制電路工作時(shí)，應(yīng)盡量減少通電電器的數(shù)量，以降低故障的可能性并節(jié)約電能。 在電路中采用小容量的繼電器觸點(diǎn)來斷開或接通大容量接觸器線圈時(shí)，要分析觸點(diǎn)容量的大小，若不夠時(shí)，必須加大繼電器容量或增加中間繼電器，否則工作不可靠。4、應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)控制電路在事故情況下，應(yīng)能保證操作人員、電氣設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的安全，并能有效地制止事故的擴(kuò)大。為此，在控制電路中應(yīng)采取一定的保護(hù)措施。常用的有漏電開關(guān)保護(hù)、過載、短路、過流、過壓、失壓、聯(lián)鎖與行程保護(hù)等措施。必要時(shí)還可設(shè)置相應(yīng)的指示信號(hào)。5、操作、維修方便控制電路應(yīng)從操作與維修人員的工作出

18、發(fā)，力求操作簡單、維修方便。6、控制電路力求簡單、經(jīng)濟(jì)在滿足工藝要求的前提下，控制電路應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電氣控制環(huán)節(jié)和電路，縮減電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)件和盡可能選用相同型號(hào)的電器。第二講 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一節(jié) plc的編程方法與設(shè)計(jì)規(guī)則可編程控制器主要靠運(yùn)行程序工作，要使可編程控制器充分發(fā)揮作用，除了選用正確的可編程控制器型號(hào)，合適的檢測和執(zhí)行裝置，合理規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之外，編制出一個(gè)高質(zhì)量的可編程控制器工作程序也是很重要的。一、編程要求1、所編的程序要合乎所使用的plc的有關(guān)的規(guī)定主要是對(duì)指令要準(zhǔn)確地理解，正確地使用。各種plc指令多有類似之處，但還有些差異。對(duì)于有plc使用經(jīng)驗(yàn)

19、的人，當(dāng)選用另一種不太熟悉的型號(hào)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)新型號(hào)plc的指令重新理解一遍，否則容易出錯(cuò)。2、要使所編的程序盡可能簡潔簡短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時(shí)間，提高對(duì)輸入的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)某種功能，一般而言，在達(dá)到的目的相同時(shí)，用功能強(qiáng)的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會(huì)少些。3、要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補(bǔ)充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。特別是在編制復(fù)雜的程序時(shí)，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人

20、的經(jīng)驗(yàn)，整理出一些標(biāo)準(zhǔn)的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計(jì)算機(jī)中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設(shè)計(jì)起來簡單，別人也易了解。4、要使所編的程序合乎plc的性能指標(biāo)及工作要求所編程序的指令條數(shù)要少于所選用的plc內(nèi)存的容量，即程序在plc中能放得下，所用的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)要在所選用plc的i/o點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，plc的掃描時(shí)間要少于所選用plc的程序運(yùn)行監(jiān)測時(shí)間。plc的掃描時(shí)間不僅包括運(yùn)行用戶程序所需的時(shí)間，而且還包括運(yùn)行系統(tǒng)程序，（如i/o處理、自監(jiān)測）所需的時(shí)間。5、所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行plc的工作特點(diǎn)是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運(yùn)行同一程序。運(yùn)行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制

21、對(duì)象完成了工作循環(huán)，則又返回初始化狀態(tài)。只有這樣才能使控制對(duì)象在新的工作周期中也得到相同的控制。二、編程方法常用的plc編程方法有經(jīng)驗(yàn)法、解析法、圖解法。1、經(jīng)驗(yàn)法即是運(yùn)用自己的或別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前選擇與設(shè)計(jì)要求相類似的成功的例子，并進(jìn)行修改，增刪部分功能或運(yùn)用其中部分程序，直至適合自己的情況。在工作過程中，可收集與積累這樣成功的例子，從而可不斷豐富自己的經(jīng)驗(yàn)。2、解析法可利用組合邏輯或時(shí)序邏輯的理論，并運(yùn)用相應(yīng)的解析方法，對(duì)其進(jìn)行邏輯關(guān)系的求解，然后再根據(jù)求解的結(jié)果，畫成梯形圖或直接寫出程序。解析法比較嚴(yán)密，可以運(yùn)用一定的標(biāo)準(zhǔn)，使程序優(yōu)化，可避免編程的盲目性，是較有效的方法。3、圖解

22、法圖解法是靠畫圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。常用的方法有梯形圖法、波形圖法及流程法。梯形圖法是基本方法，無論是經(jīng)驗(yàn)法還是解析法，若將plc程序轉(zhuǎn)化成梯形圖后，就要用到梯形圖法。波形圖法適合于時(shí)間控制電路，將對(duì)應(yīng)信號(hào)的波形畫出后，再依時(shí)間邏輯關(guān)系去組合，就可很容易把電路設(shè)計(jì)出。流程法是用框圖表示plc程序執(zhí)行過程及輸入條件與輸出關(guān)系，在使用步進(jìn)指令的情況下，用它設(shè)計(jì)是很方便的。第二節(jié) plc的編程方法與設(shè)計(jì)規(guī)則一、plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，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、最大限度地滿足工藝

23、流程和控制要求。工藝流程的特點(diǎn)和要求是開發(fā)plc控制系統(tǒng)的主要依據(jù)。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，明確控制任務(wù)，并與機(jī)械設(shè)計(jì)人員與實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。2、監(jiān)控參數(shù)、精度要求以滿足實(shí)際需要為準(zhǔn)，不宜過多、過高，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便，并降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和開發(fā)成本。3、保證控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠。正確進(jìn)行程序調(diào)試、充分考慮環(huán)境條件、選用可靠性高的plc、定期對(duì)plc進(jìn)行維護(hù)和檢查等都是很重要和必不可少的。4、考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇plc容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。二、選用plc控制系統(tǒng)的依據(jù)隨著p

24、lc技術(shù)的不斷發(fā)展，plc的應(yīng)用范圍日益廣泛，使得當(dāng)今的電氣工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí)，會(huì)有更多的機(jī)會(huì)考慮選用plc控制。在傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)和plc控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)這三種控制方式中，究竟選取哪一種更合適，這需要從技術(shù)上的適用性、經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行各方面的比較論證。這里提供以下幾點(diǎn)依據(jù)，以供在考慮是否選用plc控制時(shí)參考：（1）輸入、輸出量以開關(guān)量為主，也可有少量模擬量。（2）i/o點(diǎn)數(shù)較多。這是一個(gè)相對(duì)的概念。在70年代，人們普遍認(rèn)為i/o點(diǎn)數(shù)應(yīng)在70點(diǎn)以上選用plc才合算；到了80年代，降為40點(diǎn)左右；現(xiàn)在，隨著plc性能價(jià)格比的不斷提高，當(dāng)總點(diǎn)數(shù)達(dá)10點(diǎn)以上就可以考

25、慮選用plc了。（3）控制對(duì)象工藝流程比較復(fù)雜，邏輯設(shè)計(jì)部分用繼電器控制難度較大。（4）有較大的工藝變化或控制系統(tǒng)擴(kuò)充的可能性。（5）現(xiàn)場處于工業(yè)環(huán)境，而又要求控制系統(tǒng)具有較高的工作可靠性。（6）系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，能在現(xiàn)場進(jìn)行。（7）現(xiàn)場人員有條件掌握plc技術(shù)。三、plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟可用圖8-6的流程圖來表示。這種設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比較，組件的選擇代替了原來的器件選擇，程序設(shè)計(jì)代替了原來的邏輯電路設(shè)計(jì)。（1）根據(jù)工藝流程分析控制要求，明確控制任務(wù)，擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的

26、依據(jù)。工藝流程的特點(diǎn)和要求是開發(fā)plc控制系統(tǒng)的主要依據(jù)，所以必須詳細(xì)分析、認(rèn)真研究，從而明確控制任務(wù)和范圍。如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作時(shí)順、動(dòng)作條件，相關(guān)的保護(hù)和聯(lián)鎖等）和應(yīng)具備的操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期，單步等）。（2）確定所需的用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），估算plc的i/o點(diǎn)數(shù)；分析控制對(duì)象與plc之間的信號(hào)關(guān)系，信號(hào)性質(zhì)，根據(jù)控制要求的復(fù)雜程度，控制精度估算plc的用戶存儲(chǔ)器容量。（3）選擇plc。plc是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇plc對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的各

27、項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用，plc的選擇包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、i/o模塊的選擇、電源模塊的選擇等。選擇plc的依據(jù)是輸入輸出形式與點(diǎn)數(shù)，控制方式與速度、控制精度與分辨率，用戶程序容量。（4）分配、定義plc的i/o點(diǎn)，繪制i/o連接圖。根據(jù)選用的plc所給定的元件地址范圍（如輸入、輸出、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。數(shù)據(jù)區(qū)等），對(duì)控制系統(tǒng)使用的每一個(gè)輸入、輸出信號(hào)及內(nèi)部元件定義專用的信號(hào)名和地址，在程序設(shè)計(jì)中使用哪些內(nèi)部元件，執(zhí)行什么功能格都要做到清晰，無誤。（5）plc控制程序設(shè)計(jì)。包括設(shè)計(jì)梯形圖、編寫語句表、繪制控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常，

28、安全?？煽康年P(guān)鍵，因此，控制程序的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)測試。修改，直到滿足要求為止。（6）控制柜（臺(tái)）設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。在進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)的同時(shí)，可進(jìn)行硬件配備工作，主要包括強(qiáng)電設(shè)備的安裝、控制柜（臺(tái)）的設(shè)計(jì)與制作、可編程序控制器的安裝、輸入輸出的連接等。在設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，必須在控制線路設(shè)計(jì)完成后，才能進(jìn)行控制柜（臺(tái)）設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工?？梢?，采用plc控制系統(tǒng)，可以使軟件設(shè)計(jì)與硬件配備工作平行進(jìn)行，縮短工程周期。如果需要的話，尚需設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜、模擬顯示盤和非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件。（7）試運(yùn)行、驗(yàn)收、交付使用，并編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件包括說明書、設(shè)計(jì)說明書和使用說明書、電器

29、圖及電器元件明細(xì)表等。傳統(tǒng)的電器圖，一般包括電器原理圖、電器布置圖及電器安裝圖。在plc控制系統(tǒng)中，這一部分圖可以統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電器圖的基礎(chǔ)上增加了plc部分，因此在電器原理圖中應(yīng)增加plc的i/o連接圖。此外，在plc控制系統(tǒng)的電器圖中還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），可以稱它為“軟件圖”。向用戶提供“軟件圖”，可便于用戶發(fā)生發(fā)展或工藝進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分析和排除故障。根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括分析工藝流程，明確控制要求、確定控制方案、選擇機(jī)型和輸入輸出設(shè)備選擇及輸入輸出點(diǎn)分配，施工設(shè)計(jì)、總裝調(diào)試等。（一）分析工藝流程，

30、明確控制要求，確定控制方案首先要詳細(xì)分析實(shí)際生產(chǎn)的工藝流程，工作特點(diǎn)及控制系統(tǒng)的控制任務(wù)、控制過程、控制特點(diǎn)，控制功能，明確輸入，輸出量的性質(zhì)，充分了解被控對(duì)象的控制要求。在分析被控對(duì)象的基礎(chǔ)上，根據(jù)plc的特點(diǎn)，與繼電器控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制方案的分析與比較，如果被控系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境較差，而安全性，可靠性要求較高，輸入輸出多為開關(guān)量，而用常規(guī)的繼電器接觸器實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)較復(fù)雜或難以實(shí)現(xiàn)，工藝流程經(jīng)常改變，那么，用可編程序控制器進(jìn)行控制將是合適的。（二）選擇機(jī)型隨著plc的推廣普及，plc產(chǎn)品的種類和型號(hào)越來越多，功能日趨完善。從美國，日本、德國等國家引進(jìn)的plc產(chǎn)品及國內(nèi)廠商組裝或自行開

31、發(fā)的plc產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列。上百種型號(hào)。其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法、價(jià)格等各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇plc產(chǎn)品，對(duì)于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。一般來說，各個(gè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品在可靠性上都是過關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。plc的選擇主要包括機(jī)型選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇、電源模塊選擇等幾個(gè)方面。1、可編程控制器控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)估算i/o點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的重要指標(biāo)。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器并留有10%15%的i/o裕量。估算出被控對(duì)象上i/

32、o點(diǎn)數(shù)后，就可選擇點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)目删幊炭刂破?。如果是為了單機(jī)自動(dòng)化或機(jī)電一體化產(chǎn)品，可選用小型機(jī)，如果控制系統(tǒng)較大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，被控制設(shè)備分散，就可選用大、中型可編程控制器。2、內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利用率；開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的編程水平。（1）內(nèi)存利用率 用戶編的程序通過編程器鍵入主機(jī)內(nèi)，最后是以機(jī)器語言的形式存放在內(nèi)存中，同樣的程序，不同廠家的產(chǎn)品，在把程序變成機(jī)器語言存放時(shí)所需要的內(nèi)存數(shù)不同，我們把一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。高的利用率給用戶帶來好處。同樣的程序可以減少

33、內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。另外同樣程序可縮短掃描周期時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)。（2）開關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) 可編程控制器開關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)是計(jì)算所需內(nèi)存儲(chǔ)器容量的重要根據(jù)。一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10 （3）模擬量輸入輸出總點(diǎn)數(shù) 具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)字傳送和運(yùn)算的功能指令，這些功能指令內(nèi)存利用率較低，因此所占內(nèi)存數(shù)要增加。 在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對(duì)模擬量進(jìn)行讀入、數(shù)字濾波、傳送和比較運(yùn)算。在模擬量輸入輸出同時(shí)存在的情況下，就要進(jìn)行較復(fù)雜的運(yùn)算，一般是

34、閉環(huán)控制，內(nèi)存要比只有模擬量輸入的情況需要量大。在模擬量處理中。常常把模擬量讀入、濾波及模擬量輸出編成子程序使用，這使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時(shí)。每一路模擬量所需的內(nèi)存數(shù)會(huì)明顯減少。下面給出一般情況下的經(jīng)驗(yàn)公式：只有模擬量輸入時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*l00模擬量輸入輸出同時(shí)存在時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)模擬量點(diǎn)數(shù)*200這些經(jīng)驗(yàn)公式的算法是在10點(diǎn)模擬量左右，當(dāng)點(diǎn)數(shù)小于10時(shí)，內(nèi)存字?jǐn)?shù)要適當(dāng)加大，點(diǎn)數(shù)多時(shí)，可適當(dāng)減小。（4）程序編寫質(zhì)量 用戶編寫的程序優(yōu)劣對(duì)程序長短和運(yùn)行時(shí)間都有較大影響。對(duì)于同樣系統(tǒng)不同用戶編寫程序可能會(huì)使程序長度和執(zhí)行時(shí)間差距很大。一般來說對(duì)初編者應(yīng)為內(nèi)存多留一些余量

35、，而有經(jīng)驗(yàn)的編程者可少留一些余量。綜上所述，推薦下面的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：總存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)（開關(guān)量輸人點(diǎn)數(shù)+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)）*l0+模擬量點(diǎn)數(shù)*150。然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。3、響應(yīng)時(shí)間對(duì)過程控制，掃描周期和響應(yīng)時(shí)間必須認(rèn)真考慮?？删幊炭刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康亟邮粘掷m(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。例如某產(chǎn)品有效檢測寬度為5cm，產(chǎn)品傳送速度每分鐘50m，為了確保不會(huì)漏檢經(jīng)過的產(chǎn)品，要求可編程控制器的掃描周期不能大于產(chǎn)品通過檢測點(diǎn)的時(shí)間間隔60ms（t5cm 50m60s）。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間輸入濾波時(shí)間+

36、輸出濾波時(shí)間+掃描周期.4、功能、結(jié)構(gòu)要合理單機(jī)控制往往是用一臺(tái)可編程控制器控制一臺(tái)設(shè)備，或者一臺(tái)可編程控制器控制幾臺(tái)小設(shè)備，例如對(duì)原有系統(tǒng)的改造、完善其功能等。單機(jī)控制沒有可編程控制器間的通信問題；但功能要求全面。選擇箱體式結(jié)構(gòu)的可編程控制器為好。若只有開關(guān)量控制，可選擇f1、f2、fx、ge-1、c-20、s5-101、ti100、ex-40等品種。另外，國產(chǎn)化cky-40h、d-40、cf-40、pcz-40、acmy-s256品種也可與進(jìn)口貨相媲美。若被控對(duì)象是開關(guān)量和模擬量共有，就要選擇有相應(yīng)功能可編程序控制器。模塊式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品構(gòu)成系統(tǒng)靈活，易于擴(kuò)充，但造價(jià)高，適于大型復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場

37、。5、輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場設(shè)備（按鈕、限位開關(guān)；接近開關(guān)等）的高電平信號(hào)為機(jī)器內(nèi)部電平信號(hào)，模塊類型分直流5、12、24、48、60v幾種；交流115v和220v兩種。由現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5、12、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10m，也就是說，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓的模塊比較可靠。另外高密度的輸入模塊如32點(diǎn)、64點(diǎn)，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般講，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不得超過60%。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

38、越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號(hào)。對(duì)于開關(guān)頻繁、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，推薦使用晶閘管輸出模塊，缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高；過載能力稍差。繼電器輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。6、結(jié)構(gòu)型式的考慮plc的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把plc的i/o和cpu放在一塊大印刷電路板上，節(jié)省了插接環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，每一i/o點(diǎn)的平均價(jià)格也比模塊式的便宜，所以小型plc控制系統(tǒng)多采用整體式結(jié)構(gòu)

39、。模塊式plc的功能擴(kuò)展，i/o點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式方便靈活。維修時(shí)更換模塊，判斷與處理故障快速方便。因此，對(duì)于較復(fù)雜的要求較高的系統(tǒng)，一般選用模塊式結(jié)構(gòu)。7、對(duì)用戶存貯器的要求一般plc都用cmos ram作用戶存貯器，它具有靜態(tài)消耗電流?。?a）的特點(diǎn)。為了在停電時(shí)保護(hù)用戶程序和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通常用鋰電池作后備電源。如果被控系統(tǒng)的工藝要求固定不變，所編程序經(jīng)調(diào)試后己比較完善，不需要經(jīng)常修改，為了防止他人隨意改動(dòng)控制程序，可以采用eprom（選購件）將用戶程序固化。8、是否需要通訊聯(lián)網(wǎng)的功能大部分小型plc都是以單機(jī)自動(dòng)化為目的，一般沒有和上位計(jì)算機(jī)通訊的接口。如果用戶要

40、求將plc納入工廠自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)，就應(yīng)選用帶有通訊接口的plc。一般大、中型plc都具有通訊功能。近年來，一些高性能的小型機(jī)（如fx、c40h、s5-100u等）也帶有通訊接口，通過rs-232串行接口，與上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)plc相連，也可以連接打印機(jī)、crt等外部設(shè)備。以上簡要地介紹了plc選型的依據(jù)和應(yīng)考慮的幾個(gè)問題，用戶應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，綜合考慮各種因素，選擇性能價(jià)格比合適的產(chǎn)品，使被控對(duì)象的控制要求得到完全滿足，也使plc的功能得到充分發(fā)揮。（三）輸入輸出設(shè)備選擇及輸入輸出點(diǎn)分配在plc控制系統(tǒng)中，通常用作輸入器件的強(qiáng)電元件是控制按鈕，行程開關(guān)、繼電器等的觸點(diǎn)。plc的執(zhí)行元件通常

41、有接觸器、電動(dòng)機(jī)、電磁閥，信號(hào)燈等。要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要進(jìn)行選擇。（四）施工設(shè)計(jì)與一般電氣施工設(shè)計(jì)相同， plc控制系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)需完成下列工作：畫出完整的電路圖；注明電氣元件清單；畫出電氣柜內(nèi)電器位置圖和電器安裝接線互連圖。另外，還需完成下列幾項(xiàng)工作：1、畫出電動(dòng)機(jī)主回路及不進(jìn)入plc的控制回路。為了保證系統(tǒng)的可靠性，手動(dòng)電路、急停電路一般不進(jìn)入plc控制電路。例如，保護(hù)開關(guān)，熱繼電器，熔斷器和限位保護(hù)開關(guān)等均不進(jìn)入plc控制電路，電源也應(yīng)相互分開，以備plc異常時(shí)能夠使用。2、畫出plc輸入，輸出接線圖。注意要按現(xiàn)場信號(hào)和plc軟繼電器編號(hào)對(duì)照表的規(guī)定，將現(xiàn)場信號(hào)線接在對(duì)應(yīng)的端子上。3、對(duì)

42、重要的互鎖，如電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、熱繼電器等需在外電路用硬接線再連鎖。凡是有致命危險(xiǎn)的場合，設(shè)計(jì)成與plc無關(guān)的硬線邏輯。4、畫出plc的電源進(jìn)線接線圖和執(zhí)行動(dòng)作電器的供電系統(tǒng)圖。（五）總裝調(diào)試1、程序調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序用編程器輸入到plc中，進(jìn)行編輯和檢查，發(fā)現(xiàn)問題，立即修改和調(diào)整程序。2、現(xiàn)場調(diào)試現(xiàn)場安裝完畢后，可對(duì)硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)某些參數(shù)的現(xiàn)場確定和調(diào)整。3、安全檢查最后對(duì)系統(tǒng)的所有安全措施作徹底檢查，準(zhǔn)確無誤后即可投入試運(yùn)行，待一切正常后，將程序固化在有長久記憶功能的只讀存儲(chǔ)器eprom中長期保存。第三講 機(jī)床電氣控制技術(shù)與plc課程設(shè)計(jì)題庫第一節(jié) 課程設(shè)計(jì)目的與要求一、設(shè)計(jì)目的可

43、編程序控制器簡稱plc，是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置，它已成功地應(yīng)用于工業(yè)中幾乎所有領(lǐng)域，能完成從重復(fù)開關(guān)控制單一機(jī)器到復(fù)雜的制造加工控制的許多控制任務(wù)?？删幊炭刂破饕咽枪た茩C(jī)械專業(yè)的一門實(shí)用技術(shù)課程，既有一定的理論知識(shí)，又有實(shí)際技能訓(xùn)練，為此，在教學(xué)中安排一周的課程設(shè)計(jì)，其目的是：1合運(yùn)用plc極相關(guān)課程的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)行plc控制程序設(shè),從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固，加深和發(fā)展。2悉和掌握plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，plc的選型和程序設(shè)計(jì)。3過課程設(shè)計(jì)，熟悉設(shè)計(jì)資料，掌握編程技術(shù)，提高編程技巧，從而可以提高plc技術(shù)綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題

44、的能力，為今后畢業(yè)設(shè)計(jì)及實(shí)踐打下必要的基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容1.總體方案的確定 根據(jù)控制要求，確定總體方案。 2.正確選用電氣控制元件和plc 根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備的數(shù)目和電氣特性，選擇合適的plc，要求進(jìn)行電氣元件的選用說明。 3.分配i/o點(diǎn)，畫出i/o連線圖 根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備，確定i/o端口。依據(jù)輸入輸出設(shè)備和plc的i/o端口分配關(guān)系，畫出i/o連線圖。 4.程序設(shè)計(jì)說明及過程分析 要求繪制控制系統(tǒng)流程圖，詳細(xì)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)過程的分析說明，設(shè)計(jì)簡單、可靠的控制程序。 5.對(duì)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行分析，最后審查控制實(shí)現(xiàn)的可靠性 檢查系統(tǒng)功能，完善控制程序。 6在學(xué)習(xí)機(jī)上進(jìn)行程序調(diào)試至滿

45、足控制要求；根據(jù)系統(tǒng)工作實(shí)際工作情況，在學(xué)習(xí)機(jī)上用開關(guān)量信號(hào)和輸出指示燈模擬系統(tǒng)工作實(shí)際，逐一置位輸入信號(hào)，觀察程序內(nèi)容元件運(yùn)行情況和指示燈輸出情況與設(shè)計(jì)要求是否一致，排查程序和硬件接線錯(cuò)誤直至滿足控制要求。7.編寫設(shè)計(jì)說明書 根據(jù)設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)過程編寫一份不少于15頁的課程設(shè)計(jì)說明書。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求繪制電氣原理圖一張（包含控制系統(tǒng)的主電路、plc原理圖等）。 8答辯設(shè)計(jì)者本人應(yīng)首先對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行5分鐘的講解，然后進(jìn)行答辯。三、要求學(xué)生完成以下工作任務(wù)1plc控制程序梯形圖一張；2設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)板，畫出面板設(shè)計(jì)圖；3完成上機(jī)調(diào)試運(yùn)行；4設(shè)計(jì)說明書一份；課程設(shè)計(jì)時(shí)間：一周。四、對(duì)課

46、程設(shè)計(jì)的其他要求及說明1設(shè)計(jì)說明書用紙統(tǒng)一規(guī)格，論述清晰，字跡端正，應(yīng)用資料應(yīng)說明出處。2說明書內(nèi)容應(yīng)包括（論文裝訂次序）：題目、目錄、正文（題目要求、題目分析、硬件電路的設(shè)計(jì)、電氣元件的計(jì)算與選擇、電器元件清單、軟件程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試過程）、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)等。應(yīng)闡述整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，要重點(diǎn)突出，圖文并茂，文字通暢。 3根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求繪制電氣原理圖一張（包含控制系統(tǒng)的主電路、plc硬件接線圖、plc梯形圖、電氣裝置總體配置圖等）。 4成績?cè)u(píng)定評(píng)定成績的主要依據(jù)：程序是否正確，說明書是否全面、清晰、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是否正確，調(diào)試過程是否掌握，完成設(shè)計(jì)任務(wù)的質(zhì)量與數(shù)量，工作態(tài)度等綜合評(píng)定成績。5主要參考

47、資料（1）小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) 王兆義 機(jī)械工業(yè)出版社（2）可編程控制器教程 王兆義 機(jī)械工業(yè)出版社（3）機(jī)械電氣設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) 韓教禮 機(jī)械工業(yè)出版社（4）可編程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例 成壯行 機(jī)械工業(yè)出版社（5）可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧 陳 宇 華南理工大學(xué)出版社（6）可編程控制器原理 應(yīng)用 實(shí)驗(yàn) 常斗南 機(jī)械工業(yè)出版社（7）fx2系列小型可編程序控制器編程手冊(cè)（8）可編程序控制器（pc）例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 楊長能 重慶大學(xué)出版社第二節(jié) plc課程設(shè)計(jì)題目選編選題一、鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖圖3-1 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖表3-1 輸煤機(jī)組控制信號(hào)說明

48、輸入輸出文字符號(hào) 說明文字符號(hào) 說明sa1-1輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開關(guān)km1給料器和磁選料器接觸器sa1-2輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開關(guān)km21#送煤機(jī)接觸器sb1輸煤機(jī)組自動(dòng)開車按鈕km3破碎機(jī)接觸器sb2輸煤機(jī)組自動(dòng)停車按鈕km4提升機(jī)接觸器sb3輸煤機(jī)組緊急停車按鈕km52#送煤機(jī)接觸器sb4給料器和磁選料器手動(dòng)按鈕km6回收機(jī)接觸器sb51#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕hl7手動(dòng)運(yùn)行指示燈sb6破碎機(jī)手動(dòng)按鈕hl8緊急停車指示燈sb7提升機(jī)手動(dòng)按鈕hl9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈sb82#送煤機(jī)手動(dòng)按鈕hl10系統(tǒng)故障指示燈sb9回收機(jī)手動(dòng)按鈕ha報(bào)警電鈴kmm1m6，ya運(yùn)行正常信號(hào)hl16輸煤機(jī)組單機(jī)運(yùn)行指示frm

49、1m6，ya過載保護(hù)信號(hào)輸煤機(jī)組的拖動(dòng)系統(tǒng)由6臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)m1m6和一臺(tái)磁選料器ya組成。sa1為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，sb1和sb2為自動(dòng)開車/停車按鈕，sb3為事故緊急停車按鈕，sb4sb9為6個(gè)控制按鈕，手動(dòng)時(shí)單機(jī)操作使用。ha為開車/停車時(shí)訊響器，提示在輸煤機(jī)組附近的工作人員物煤機(jī)準(zhǔn)備起動(dòng)請(qǐng)注意安全。hl1hl6為mlm6電動(dòng)機(jī)運(yùn)行指示，hl7為手動(dòng)運(yùn)行指示，hl8為緊急停車指示，hl9為系統(tǒng)運(yùn)行正常指示，hl10為系統(tǒng)故障指示。 2輸煤機(jī)組控制要求 (1) 手動(dòng)開車/停車功能 sa1手柄指向左45時(shí)，接點(diǎn)sa1-1接通，通過sb4sb9控制按鈕，對(duì)輸煤機(jī)組單臺(tái)設(shè)備獨(dú)立調(diào)試與維護(hù)使用

50、，任何一臺(tái)單機(jī)開車/停車時(shí)都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時(shí)人身和設(shè)備安全。 (2) 自動(dòng)開車/停車功能 sa1手柄指向右45時(shí)，接點(diǎn)sa1-2接通，輸煤機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行。 1) 正常開車 按下自動(dòng)開車按鈕sb1，音響提示5s后，回收電動(dòng)機(jī)m6起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮hl6指示燈；10s后，2#送煤電動(dòng)機(jī)m5電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮hl5指示燈；10s后，提升電動(dòng)機(jī)m4起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮hl4指示燈；10s后，破碎電動(dòng)機(jī)m3起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮hl3指示燈；10s后，1#送煤電動(dòng)機(jī)m2起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮hl2指示燈；10s后，給料器電動(dòng)機(jī)m1和磁選料器ya起動(dòng)運(yùn)行并點(diǎn)亮hl1指示燈；10s后，點(diǎn)亮hl9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈，輸煤機(jī)

51、組正常運(yùn)行。2) 正常停車 按下自動(dòng)開車按鈕sb2，音響提示5s后，給料器電動(dòng)機(jī)m1和磁選料器ya停車并熄滅hl1指示燈，同時(shí)，熄滅hl9系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈；10s后，1#送煤電動(dòng)機(jī)m2停車并熄滅hl2指示燈；10s后，破碎電動(dòng)機(jī)m3停車并熄滅hl3指示燈；10s后，提升電動(dòng)機(jī)m4停車并熄滅hl4指示燈；10s后，2#送煤電動(dòng)機(jī)m5電動(dòng)機(jī)停車并熄滅hl5指示燈；10s后，回收電動(dòng)機(jī)m6停車并熄滅hl6指示燈；輸煤機(jī)組全部正常停車。3) 過載保護(hù) 輸煤機(jī)組有三相異步電動(dòng)機(jī)m1m6和磁選料器ya的過載保護(hù)裝置熱繼電器，如果電動(dòng)機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過載故障需立即全線停車并發(fā)出報(bào)警指示。系統(tǒng)

52、故障指示燈hl10點(diǎn)亮，ha電鈴斷續(xù)報(bào)警20s，hl10一直點(diǎn)亮直到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復(fù)生產(chǎn)。4) 緊急停車 輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過程中，可能會(huì)突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕sb3時(shí)，輸煤機(jī)組立即全線停車，ha警報(bào)聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈hl8連續(xù)閃亮直到事故處理完畢，回復(fù)正常生產(chǎn)。5) 系統(tǒng)正常運(yùn)行指示 輸煤機(jī)組中，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)m1m6和磁選料器ya按照程序全部正常起動(dòng)運(yùn)行后，hl9指示燈點(diǎn)亮。如果有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)或選料器未能正常起動(dòng)運(yùn)行，則視為故障，系統(tǒng)故障指示燈hl10點(diǎn)亮，輸煤機(jī)組停車。(

53、3) 相關(guān)參數(shù)1) m1m6及磁選料器ya功率如圖1-1中所示。2) 指示燈hl：0.25w，dc24v。3) 電鈴ha：8w，ac220v。選題二、十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示交通信號(hào)燈的plc控制控制要求 采用plc構(gòu)成十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的南北向和東西向交通信號(hào)燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號(hào)控制系統(tǒng)由由一個(gè)3位轉(zhuǎn)換開關(guān)sa1控制。sa1手柄指向左45時(shí)，接點(diǎn)sa1-1接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ?，按照如圖3-2所示工作時(shí)序周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作。正常運(yùn)行時(shí)，南北向及東西向均有兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示牌同時(shí)顯示相應(yīng)的指示燈剩余時(shí)間值。sa1手柄指向中間0時(shí)，接點(diǎn)sa1-2接通，

54、交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99不變。sa1手柄指向右45時(shí)，接點(diǎn)sa1-3接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99不變?？刂菩盘?hào)說明見表3-2。 圖3-2 十字路口交通燈正常工作時(shí)序表3-2 十字路口交通燈控制信號(hào)說明輸入 輸出 文字符號(hào) 說明 文字符號(hào) 說明 sa1-1交通燈正常工作控制開關(guān) h1南北向綠燈指示 sa1-2南北向交通燈常綠控制開關(guān) h2南北向黃燈指示 sa1-3東西向交通燈常綠控制開關(guān) h3南北向紅燈指示 h4東西向綠燈指示 h5東西向黃燈指示 h6東西向紅燈指示 h11南北向2位七段數(shù)碼顯示管 h12東西向2位七段數(shù)碼顯示

55、管 選題三、狹窄隧道汽車雙向行的plc控制控制要求：有一地下隧道，寬約3.3m，僅能通過一輛面包車，長350m,南道口簡稱b口，車輛時(shí)速嚴(yán)格控制為2530km/h,全程需4556s，設(shè)計(jì)時(shí)留有約2s的余量。采用plc控制，具體要求如下：1）無人值班指揮，能錯(cuò)開時(shí)序雙向行車。2）按啟動(dòng)按鈕，a口綠燈亮，b口紅燈亮，信號(hào)燈控制系統(tǒng)開始工作。3）兩道口綠燈不能同時(shí)亮，如果萬一同時(shí)亮，系統(tǒng)停止工作并報(bào)警。4）從a口綠燈開始亮?xí)r計(jì)算，在持續(xù)5內(nèi)如果無車輛進(jìn)入a口，則a口綠燈閃爍2后熄滅且紅燈亮，而b口紅燈熄滅綠燈亮。同樣，如果b口綠燈持續(xù)亮5內(nèi)無車輛進(jìn)入b口，則b口綠燈閃爍2熄滅紅燈亮，而此時(shí)a口綠燈亮。這是兩道口均無車進(jìn)入隧道的要求。5）當(dāng)a口綠燈亮?xí)r，從a口進(jìn)入第一輛車算起，b口紅燈持續(xù)亮90，同時(shí)a口綠燈持續(xù)亮20，接著閃爍2后熄滅，紅燈亮68（b口紅燈仍亮著）。即待從a口進(jìn)入