PLC可編程控制器應(yīng)用技術(shù)作業(yè)5

1、學(xué)習(xí)目標(biāo):了解可編程控制器設(shè)計(jì)的基本原則與步驟;掌握節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)的常用方法;掌握PLC實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。第五章可編程控制器的應(yīng)用設(shè)計(jì)第一節(jié)可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟一、可編程控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則任何一個(gè)電氣控制系統(tǒng)所要完成的控制任務(wù),都是為使控制對(duì)象(生產(chǎn)控制設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝過(guò)程等滿足提出的各項(xiàng)性能指標(biāo),最大限度的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和危害程度,提高自動(dòng)化水平。因此,在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循的基本原則。最大限度的使被控對(duì)象滿足提出的各項(xiàng)性能指標(biāo):設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)前,就應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究,搜集資料,與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操

2、作人員密切配合,共同擬定電氣控制方案,以便協(xié)同解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。確保控制系統(tǒng)的安全可靠:可靠性就是生命線,不能安全可靠工作的電氣控制系統(tǒng),不可能長(zhǎng)期投入生產(chǎn)運(yùn)行的,尤其是在以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,保證生產(chǎn)安全為目標(biāo)的應(yīng)用場(chǎng)合,必須將可靠性放在首位,必要時(shí)應(yīng)構(gòu)成冗余控制系統(tǒng)。力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單:在能夠滿足控制要求和保證可靠工作的前提下,應(yīng)力求控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單。只有構(gòu)成簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)才具有經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性的特點(diǎn),才能做到使用方便和維護(hù)容易。留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,生產(chǎn)工藝的改進(jìn)等要充分利用可編程控制器易于擴(kuò)充的特點(diǎn),在選擇PLC的容量(包括存儲(chǔ)器的容量、機(jī)架插槽數(shù)、I/O點(diǎn)的

3、數(shù)量等時(shí),應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?。二、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容在設(shè)計(jì)任務(wù)書中,應(yīng)明確各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求、約束條件及控制方式。因此,設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。要明確輸入設(shè)備的類型(如控制按鈕、形成凱管、操作開關(guān)、檢測(cè)元件、保護(hù)器件、傳感器等和數(shù)量,輸出設(shè)備的類型(如信號(hào)燈、接觸器、繼電器等執(zhí)行元件和數(shù)量以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的負(fù)載(如電動(dòng)機(jī)、電磁閥等,并進(jìn)行分類、匯總。正確、合理的選擇機(jī)型對(duì)于保證整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。4.分配I/O通道,繪制I/O接線圖通過(guò)多用戶輸入、輸出設(shè)備的分析、分類和整理,進(jìn)行相應(yīng)的I/O通導(dǎo)分配,并據(jù)此繪制I/O接線圖。至此,基本完成了PLC控制系統(tǒng)的

4、硬件設(shè)計(jì)。一般采用梯形圖語(yǔ)言設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制程序。在進(jìn)行設(shè)備選形式,應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。如無(wú)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可選,還可能需要設(shè)計(jì)操作臺(tái)、控制貴、模擬顯示屏等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。在設(shè)計(jì)任務(wù)完成后,要編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。技術(shù)文件一般應(yīng)包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、使用說(shuō)明書、I/O接線圖和控制程序(如梯形圖三、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟(參考圖5-1(一評(píng)估控制任務(wù)在設(shè)計(jì)前,因該首先把PLC控制與其他控制方式,主要是與繼電器控制和微機(jī)控制加以比較,特別是從以下幾個(gè)方面予以考慮。(二PLC的選型1.I/O輸入、輸出處設(shè)備的數(shù)量和性質(zhì)在選擇PLC時(shí),首先應(yīng)對(duì)系統(tǒng)要求的輸入、輸出有詳細(xì)得了解,即輸入量有多少,輸出量有多少,哪些

5、是開關(guān)(或數(shù)字量,哪些是模擬量,對(duì)于數(shù)字型輸出量還應(yīng)了解負(fù)載的性質(zhì),以選擇合適的輸出形式(繼電器型、晶體管型、雙向晶閘管型及決定選擇整體式還是模塊式的PLC.以下圖表例講解:典型電氣傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需I、O點(diǎn)數(shù) 以可逆運(yùn)行的交流籠型電動(dòng)機(jī)為例:輸入信號(hào)需要有正向起動(dòng)按鈕、反向起動(dòng)按鈕、停止按鈕以及需要正反向連鎖的接觸器反饋信號(hào)(將正、反向接觸器的輸出信號(hào)都反饋到PLC的輸入端,這樣可以提高系統(tǒng)控制的可靠性,需要占用PLC的5個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)為正、反向接觸器的線圈,需要占用PLC的2個(gè)輸出點(diǎn)。要根據(jù)該系統(tǒng)的控制過(guò)程和控制規(guī)律,確定PLC機(jī)應(yīng)具有的功能。各個(gè)系列不同規(guī)格的PLC機(jī)所具有的

6、功能并不完全相同。如有些小型PLC只能有開關(guān)量的邏輯控制功能,而不具備數(shù)據(jù)處理和模擬處理功能。一般說(shuō)來(lái),用戶程序存儲(chǔ)器所需的內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、開關(guān)量I/O總點(diǎn)數(shù)、模擬量I/O總點(diǎn)數(shù)及設(shè)計(jì)者的編程水平有關(guān)。(三系統(tǒng)設(shè)計(jì)可編程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。指PLC外部設(shè)備的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇,執(zhí)行元件(如接觸器的線圈、電磁閥線圈、指示燈等的選擇,以及控制臺(tái)、柜的設(shè)計(jì)。此外還要對(duì)PLC做出I/O通道分配表,表中應(yīng)包含I/O編號(hào)、設(shè)備代號(hào)、名稱及功能,應(yīng)盡量將相同類型的信號(hào)、相同電壓等級(jí)的信號(hào)排在一起,以便于施工?？删幊炭刂破鞯能浖O(shè)計(jì)就是編寫用戶的控制程序。這是PL

7、C控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中工作量最大的工作。軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容一般包括:存儲(chǔ)器空間的分配;專用寄存器的確定;系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì);各個(gè)功能塊子程序的編制;主程序的編制及調(diào)試;故障應(yīng)急措施;其他輔助程序的設(shè)計(jì)。對(duì)于電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō),編寫用戶的控制程序就是設(shè)計(jì)梯形圖程序,可以采用邏輯設(shè)計(jì)法或經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。四、系統(tǒng)調(diào)試(一實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的程序調(diào)試時(shí),所需要的信息可分為三類:程序運(yùn)算中產(chǎn)生的;操作人員輸入的;現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)返回的。在控制程序的實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)階段,前兩類信息一般沒有問(wèn)題,只有第三類問(wèn)題不容易解決。模擬調(diào)試法的基本思想是:模擬發(fā)生第三類信號(hào),為程序的調(diào)試創(chuàng)造出最大限度逼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的環(huán)

8、境。模擬方法主要有下述兩種。這種方法通常用于PLC的I/O點(diǎn)數(shù)裕量不大,內(nèi)存較為緊張的場(chǎng)合。此時(shí)還需要一些設(shè)備,如用另一臺(tái)PLC來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的信號(hào),并將這些信號(hào)以硬連線的方式接到用于控制的PLC的輸入模板中去。這種方法是用于PLC的點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存均有一定裕量的場(chǎng)合。(二現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)在統(tǒng)調(diào)時(shí),一般應(yīng)首先屏蔽外部輸出,再利用編程器的監(jiān)控功能,采用分段分級(jí)調(diào)試方法,通過(guò)運(yùn)行檢查外部輸入量是否無(wú)誤,然后再利用PLC的強(qiáng)迫置位/復(fù)位功能逐個(gè)運(yùn)行輸出部件。拔出全部模板,主機(jī)及所有各通道站的電源開關(guān)置于“OFF”位置,檢查220V/110V切換開關(guān)或跨接線是否正確。檢查各個(gè)狀態(tài)指示燈及風(fēng)扇運(yùn)行情況。編程器與主

9、機(jī)正確連接后通電,檢查顯示、風(fēng)扇,以及裝載磁帶、磁盤的功能。進(jìn)行初始化操作,清內(nèi)存,裝入磁帶或磁盤。用編程器對(duì)主機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停止操作,然后進(jìn)行編程操作試驗(yàn)。(1數(shù)字量模板測(cè)試輸字量輸入模板時(shí),只要利用模板端子上的電源接線端,逐一短接各個(gè)輸入端子,檢查輸入點(diǎn)LED指示并從編程器上觀察該點(diǎn)狀態(tài)即可。測(cè)試數(shù)字量輸出模板時(shí),利用編程器強(qiáng)制各個(gè)輸出點(diǎn)為ON,或編一段簡(jiǎn)單程序使各個(gè)輸出點(diǎn)置位,檢查各個(gè)輸出點(diǎn)LED指示和輸出電壓。(2模擬量模板測(cè)試模擬量輸入模板時(shí),用一個(gè)電壓源或電流源作為信號(hào),用電位器分壓或分流,提供模擬量輸入信號(hào),用電壓表或電流表測(cè)出輸入端信號(hào),然后與PLC內(nèi)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行換算比較、檢查精

10、度。測(cè)試模擬量輸出模板時(shí),用編程器給出0點(diǎn)、中點(diǎn)、滿數(shù)字,實(shí)際測(cè)量輸出電流和電壓。6.PLC系統(tǒng)與操作臺(tái)、模擬屏、MCC盤的聯(lián)調(diào)系統(tǒng)靜調(diào)是在MCC系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為投入或未完全投入的情況下,模擬整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的控制,主要是為了調(diào)試完善應(yīng)用軟件。MCC盤上主電路不送電,而操作回路給電,在操作臺(tái)上(包括就地操作臺(tái)進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)各種操作,檢查繼電器、接觸器動(dòng)作情況,這種調(diào)試稱為空操作實(shí)驗(yàn)。逐臺(tái)給單機(jī)主電路送電,進(jìn)行就地手動(dòng)試車。盡可能把全系統(tǒng)所有設(shè)備都納入空載聯(lián)調(diào),這時(shí)應(yīng)使用實(shí)際的應(yīng)用程序,但某些在空載時(shí)無(wú)法得到的信號(hào)仍然需要模擬,如料斗裝、放料信號(hào)等,料流信號(hào)等,可用時(shí)間程序產(chǎn)生。熱負(fù)載試車盡量采取間

11、斷方式,即試車處理再試車。(三程序存儲(chǔ)及歸檔第二節(jié)節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)的幾種方法一、對(duì)輸入信號(hào)的處理 幾個(gè)輸入點(diǎn)時(shí),可采用此法。即將按鈕或開關(guān)信號(hào)作編碼處理,并在梯 實(shí)用可靠。不采用代碼為111的信號(hào),以簡(jiǎn)化按鈕的互鎖接線。7、利用跳轉(zhuǎn)指令輸入擴(kuò)展法二、對(duì)輸出信號(hào)的處理1、共用輸出點(diǎn)擴(kuò)展法:如果通、斷狀態(tài)完全相同的兩個(gè)或多個(gè)負(fù)載并聯(lián)時(shí),可共用一個(gè)輸出點(diǎn),如圖512,PLC同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)并聯(lián)的負(fù)載時(shí),應(yīng)注意校驗(yàn)PLC的帶負(fù)載能力。 種。而輸入接口的輸入電源一般為直流5V、12V、24V、48V和交流的110V、220V。對(duì)模擬量的輸入或數(shù)字量的輸入以及按鈕開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、水銀開關(guān)、光電開關(guān)、干簧開關(guān)和各

12、種無(wú)觸點(diǎn)開關(guān),都適合于直流電源,可用較低電壓。對(duì)于強(qiáng)電開關(guān)、大的行程開關(guān)則適合于交流電源,可用較高電壓。二、接地PLC一般應(yīng)與其他設(shè)備分別采用各自獨(dú)立的接地裝置也可采用公共接地方式,可與其他它弱電設(shè)備共用一個(gè)接地裝置禁止使用串聯(lián)接地的方式,也不要把接地端子接到一個(gè)建筑物的大型金屬框架上。三、輸出形式和適用的負(fù)載繼電器輸出晶體管輸出雙向輸出表5-2 PLC的開關(guān)量輸出形式和適用的負(fù)載 通過(guò)的設(shè)備時(shí)(如白熾燈,要確保晶體管或雙向晶閘管的安全,應(yīng)使起動(dòng)電流不要超過(guò)10倍的額定電流。對(duì)于易造成事故傷害的負(fù)載,除了在PLC的控制程序中加以考慮之外,還應(yīng)在PLC之外設(shè)計(jì)緊急停車電路,設(shè)置事故開關(guān)、緊急停機(jī)

13、裝置等,使得一旦發(fā)生故障時(shí),能及時(shí)切斷引起傷害事故的負(fù)載電源。 5.可在信號(hào)線的終端并聯(lián)一個(gè)約(0.10.47F/25V的電容。6.引至PLC控制柜的電纜要盡量遠(yuǎn)離那些會(huì)產(chǎn)生電磁干擾的裝置。7.一般要將PLC安裝在專門的控制柜中,在安裝PLC控制柜的四周,要留出200mm的凈空間,保持良好的通風(fēng)環(huán)境,且遠(yuǎn)離金屬粉塵,有腐蝕性氣體,高濕度、高溫的場(chǎng)合,且要遠(yuǎn)離高電壓、大電流的設(shè)備。小結(jié):本章主要介紹了可編程控制器應(yīng)用中一些實(shí)際注意的問(wèn)題,并簡(jiǎn)要介紹了可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟,在實(shí)際應(yīng)用中注意以下問(wèn)題:1、可編程控制器的設(shè)計(jì)步驟包括評(píng)估控制任務(wù)、PLC的選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2、PLC的選型應(yīng)考慮PLC的型號(hào)、I、O輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量和性質(zhì)、PLC的功能、用戶