PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配及維護(hù)

1、電氣控制與電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)電子教案電子教案主主 編編 伍金浩伍金浩 曾慶樂曾慶樂中等職業(yè)教育機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)規(guī)劃教材中等職業(yè)教育機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)規(guī)劃教材叢書主編叢書主編 李乃夫李乃夫第第6章章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配與維護(hù)裝配與維護(hù)需要根據(jù)PLC的特點(diǎn)時(shí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。PLC與繼電器控制系統(tǒng)也存在本質(zhì)區(qū)別.硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)可分開進(jìn)行是PLC的一大特點(diǎn)。6.1 PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法與步驟計(jì)方法與步驟在 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循如下基本設(shè)計(jì)原則 實(shí)現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械、生產(chǎn)工藝的全部動(dòng)作； 滿足設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械對(duì)產(chǎn)品的加工質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的要

2、求； 確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地工作； 盡可能地簡化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)、制造成本； 充分提高自動(dòng)化程度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 改善操作性能，便于維修。 6.1.2 選用選用PLC控制系統(tǒng)的依據(jù)控制系統(tǒng)的依據(jù)被控對(duì)象處于較差的工業(yè)環(huán)境，而對(duì)于工作過程的可靠性、安全性要求又較高，繼電器接觸器控制不能滿足要求時(shí)。被控對(duì)象的工藝流程和加工的產(chǎn)品類型經(jīng)常變化，需要經(jīng)常改變控制電路結(jié)構(gòu)和修改參數(shù)，而繼電器接觸器控制難以實(shí)現(xiàn)時(shí)?？刂葡到y(tǒng)所需的I/O點(diǎn)數(shù)較多，而控制要求復(fù)雜，繼電器接觸器控制需要用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器等元件時(shí)。需要與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信或進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)。6.1.3 PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

3、基本步驟設(shè)計(jì)的基本步驟分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求 確定輸入輸出設(shè)備 PLC的選擇電源模塊選擇 1分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求詳細(xì)分析被控對(duì)象、控制過程和要求,工藝流程并列出了所有的功能和指標(biāo)要求后，PLC與繼電器控制系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，加以選擇。 2. 確定輸入輸出設(shè)備根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)的總體配置要求選用合適用戶輸入、輸出設(shè)備。輸入設(shè)備有按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)、傳感器等.輸出設(shè)備有接觸器、電磁閥、指示燈等。 3PLC的選擇輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算存儲(chǔ)器容量的估算 功能的選擇 根據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。 按數(shù)字量I/O點(diǎn)

4、數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 4電源模塊選擇電源模塊的額定輸出電流應(yīng)大于CPU模塊、I/O模塊及專用模塊等消耗電流的總和 6.1.4 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) PLC 程序設(shè)計(jì)步驟與內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)： 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡單的控制系統(tǒng)，這一步可以省去。 設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)

5、驗(yàn)。 根據(jù)梯形圖編寫指令。 用計(jì)算機(jī)或編程器將程序鍵入到用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。編制技術(shù)文件。 6.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例生產(chǎn)工藝要求： 當(dāng)起動(dòng)控制SB1按下時(shí)，泵1，泵2通電運(yùn)行，由泵1將冷卻液從循環(huán)槽打入冷卻槽，經(jīng)沉淀槽再由泵2打入循環(huán)槽，運(yùn)行15分鐘后，泵1和泵2停止工作。在泵1、泵2運(yùn)行期間，當(dāng)沉淀槽液面達(dá)到高液面時(shí)，液位傳感器S1通，此時(shí)，泵1停，泵2繼續(xù)運(yùn)行；在泵1、泵2運(yùn)行期間，當(dāng)沉淀槽液面達(dá)到低液面時(shí)，液位傳感器S2通，此時(shí)，泵2停，泵1繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，泵1、泵2停（1）控制任務(wù)評(píng)估

6、 輸入點(diǎn)有SB1、SB2、S1、S2輸出點(diǎn)有KM1和KM2。I/O總點(diǎn)數(shù)為6點(diǎn)?？刂乒に嚥皇翘珡?fù)雜，但此類生產(chǎn)工藝需經(jīng)常變動(dòng)，并要求控制系統(tǒng)有擴(kuò)展功能。為避免損失，對(duì)系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力較高。經(jīng)綜合分析，采用PLC控制系統(tǒng)。(2)PLC機(jī)型選擇控制系統(tǒng)開關(guān)量輸入共有4個(gè)，分別為起動(dòng)按鈕SB1、停車按鈕SB2、液面?zhèn)鞲衅鱏1、液面?zhèn)鞲衅鱏2電壓全部為交流220V開關(guān)量輸出共有2個(gè)，分別為泵1接觸器KM1和泵2接觸器KM2。所需的驅(qū)動(dòng)功率不大，不用考慮輸出功率的擴(kuò)展。不存在模擬輸入、輸出，不需要模擬量輸入、輸出模塊。（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) I/O分配表 輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器控制對(duì)

7、象X000SB1，起動(dòng)按鈕Y000泵1X001SB2，停止按鈕Y001泵2X002S1，高液面?zhèn)鞲衅鱔003S2，低液面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 梯形圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)X000動(dòng)合觸點(diǎn)閉合 Y000，Y001得電泵1、泵2開始運(yùn)行。同時(shí)輔助繼電器M1線圈得電，T0定時(shí)器開始計(jì)時(shí) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分?jǐn)喾謹(jǐn)喾謹(jǐn)喾謹(jǐn)嗍щ娛щ娛щ姷竭_(dá)預(yù)定的15分鐘時(shí)， T0的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開Y000與Y001線圈失電，泵1和泵2停轉(zhuǎn)。串聯(lián)在輔助繼電器M1回路的T0動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使M1失電而打開自鎖為下次操作做準(zhǔn)備。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分?jǐn)嗍щ娺_(dá)到高液面 液面?zhèn)鞲衅鱏1的動(dòng)合觸點(diǎn)X002分?jǐn)?，?停止工作。同時(shí)X002的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，上升沿脈沖指令

8、使M2產(chǎn)生一脈沖，定時(shí)器T1開始定時(shí)工作 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分?jǐn)嗍щ?分鐘后，T1的動(dòng)斷觸點(diǎn)分?jǐn)?，?停車。系統(tǒng)設(shè)計(jì)分?jǐn)嗍щ娛щ姺謹(jǐn)喾謹(jǐn)嗍щ姰?dāng)沉淀槽的液位下降到低液位時(shí)，S2的動(dòng)合觸點(diǎn)X003由通變斷，使泵2停同時(shí)X003的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，使M4產(chǎn)生一脈沖，T2延時(shí)1分鐘使泵1斷電停車。在延時(shí)期間，即使液面上升，泵1仍然工作，直到1分鐘時(shí)間到才停止。 失電外部接線圖 6.3 PLC的安裝與配線的安裝與配線6.3.1 PLC對(duì)工作環(huán)境的要求對(duì)工作環(huán)境的要求1工作環(huán)境溫度要求在055C，避免陽光直接照射，注意PLC周圍的通風(fēng)和散熱條件要足夠2相對(duì)濕度一般要求在35%85%，因此不能安裝在容易有凝露及雨淋的場(chǎng)所

9、3應(yīng)避免強(qiáng)烈、頻繁的振動(dòng)，若無法避免，則應(yīng)采取減振措施4避免有過量粉塵、油煙或易燃、腐蝕性氣體的場(chǎng)所5應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源（如高頻設(shè)備、大型動(dòng)力設(shè)備等）6不能與高壓設(shè)備安裝在同一控制柜內(nèi)。6.3.2 PLC 系統(tǒng)的配線系統(tǒng)的配線 PLC 系統(tǒng)的配線主要包括電源接線、接地、 I/O 接線及對(duì)擴(kuò)展單元接線等。1電源接線 應(yīng)注意不同系列、型號(hào)、規(guī)格的PLC 的電源類型和接線方法。FX系列 PLC使用直流 24V、交流100V120V或200V240V的工業(yè)電源。使用直徑為0.2cm的雙絞線作為電源線。 FX系列PLC必須在所有外部設(shè)備通電后才能開始工作 2接地 PLC 的接地線應(yīng)為專用接地線，其直徑應(yīng)在2

10、mm以上。 接地電阻應(yīng)小于 100。 PLC 的接地線不能和其他設(shè)備共用，特別是不要與電動(dòng)機(jī)、變壓器等動(dòng)力。設(shè)備共通接地 PLC 的各單元的接地線相連。 3I/O端接線(1)輸入端接線 輸入開關(guān)可以是各種有觸點(diǎn)的機(jī)械開關(guān)，或無觸點(diǎn)的電子開關(guān)。主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式。 (a)匯點(diǎn)式 (b)分組式 3I/O端接線輸入端子接線應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：輸入線盡可能遠(yuǎn)離輸出線、高壓線及電機(jī)等干擾源。 切勿將外接電源加到交流型 PLC 的內(nèi)藏式直流電源的輸出端子上。 切勿將用于輸入的電源并聯(lián)在一起，更不可將這些電源并聯(lián)到其他電源上。 3I/O端接線(2)輸出端接線 分為獨(dú)立輸出和公共輸出兩種，公共式輸出

11、是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；獨(dú)立式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。 (a)公共式輸出 (b) 獨(dú)立式輸出4. 擴(kuò)展單元接線。 若一臺(tái) PLC 的輸入輸出點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，PLC的基本單元與其他擴(kuò)展單元連接起來使用。具體配置視不同的機(jī)型而定，當(dāng)要進(jìn)行擴(kuò)展配置時(shí)，請(qǐng)參閱有關(guān)的用戶手冊(cè)。 6.4 PLC的維護(hù)與檢修的維護(hù)與檢修6.4.1 維護(hù)檢查維護(hù)檢查 PLC的主要構(gòu)成元器件是以半導(dǎo)體器件為主體，考慮到環(huán)境的影響，隨著使用時(shí)間的增長，元器件總是要老化的。因此定期檢修與做好日常維護(hù)是非常必要的。一般每半年應(yīng)對(duì)PLC進(jìn)

12、行一次全面檢查。 檢修項(xiàng)目檢修內(nèi)容判斷標(biāo)準(zhǔn)供電電源測(cè)量電壓波動(dòng)范圍是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。 波動(dòng)范圍： 85 110 供電電壓外部環(huán)境溫度 0 55 ；濕度 3585以下，不結(jié)露積塵情況不積塵 、無異物I/O端電源測(cè)電壓變化是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)安裝狀態(tài)各單元是否可靠，固定電纜的連接器是否完全插緊，外部配線的螺釘是否松動(dòng)表表6.2 PLC的檢修內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)的檢修內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn) 6.4.2 故障檢修故障檢修PLC有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC自身故障或外圍設(shè)備故障，都可用PLC上具有的診斷指示功能的發(fā)光二極管的亮滅來診斷。6.4.2 故障檢修故障檢修主要包括以下幾方面的檢修：1. 總體檢查 根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障2. 電源故障檢查 電源燈不亮需對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)