第8章PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

1、電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）第第8章章 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計內(nèi)容提要內(nèi)容提要學(xué)習要求學(xué)習要求 本章主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計、減少PLC輸入和輸出點數(shù)的方法、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性措施和具體的應(yīng)用事例。 建立PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計的設(shè)計思路。了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則。掌握減少PLC輸入/輸出點數(shù)的方法。通過機械手控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計事例的學(xué)習，能夠運用所學(xué)基本指令以及功能指令，進行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計控制系統(tǒng)的總體設(shè)計8.1.

2、1 PLC控制系統(tǒng)的類型控制系統(tǒng)的類型1單機控制系統(tǒng)2集中控制系統(tǒng) 圖8.1 單機控制系統(tǒng) 圖8.2 集中控制系統(tǒng)電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計控制系統(tǒng)的總體設(shè)計8.1.1 PLC控制系統(tǒng)的類型控制系統(tǒng)的類型3遠程I/O控制系統(tǒng)圖8.3 遠程I/O控制系統(tǒng)電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計控制系統(tǒng)的總體設(shè)計8.1.1 PLC控制系統(tǒng)的類型控制系統(tǒng)的類型4分布式控制系統(tǒng)圖8.4 分布式控制系統(tǒng)電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.1 PLC

3、控制系統(tǒng)的總體設(shè)計控制系統(tǒng)的總體設(shè)計8.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則應(yīng)遵循的基本原則如下： 1最大限度地滿足被控對象提出的各項性能指標2確?？刂葡到y(tǒng)的安全可靠3力求控制系統(tǒng)簡單4留有適當?shù)挠嗔侩姎饪刂婆c電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.1 PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計控制系統(tǒng)的總體設(shè)計8.1.3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 圖8.5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟1明確設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件2選擇PLC機型3系統(tǒng)硬件設(shè)計4系統(tǒng)軟件設(shè)計5系統(tǒng)的局部模擬運行6控制系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試7編制系統(tǒng)的技術(shù)文件電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用

4、（第2版）版）8.2 減少減少PLC輸入和輸出點數(shù)的方法輸入和輸出點數(shù)的方法8.2.1 減少減少PLC輸入點數(shù)的方法輸入點數(shù)的方法1分時分組輸入2輸入觸點的合并 圖8.6 分時分組輸入 圖8.7 輸入觸點的合并電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.2 減少減少PLC輸入和輸出點數(shù)的方法輸入和輸出點數(shù)的方法8.2.1 減少減少PLC輸入點數(shù)的方法輸入點數(shù)的方法3將信號設(shè)置在可編程序控制器之外圖8.8 將信號設(shè)置在PLC之外電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.2 減少減少PLC輸入和輸出點數(shù)的方法輸入和輸出點數(shù)的方法8.2.3 減少減少

5、PLC輸出點數(shù)的方法輸出點數(shù)的方法（1）一個輸出點可以控制兩個或多個不同時工作的負載。 （2）減少數(shù)字顯示所需輸出點數(shù)的方法。 圖8.9 PLC數(shù)字顯示電路電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.1 PLC的工作環(huán)境的工作環(huán)境 （1）溫度：PLC要求環(huán)境溫度在055。安裝時不能把發(fā)熱量大的元件放在PLC下面，PLC四周通風散熱的空間應(yīng)足夠大，開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風的百葉窗。（2）濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度一般應(yīng)小于85%（無凝露）。（3）振動：應(yīng)使PLC遠離強烈的振動源?？梢杂脺p振

6、橡膠來減輕柜內(nèi)和柜外產(chǎn)生的振動的影響。（4）空氣：如果空氣中有較濃的粉塵、腐蝕性氣體和鹽霧，在溫度允許時可以將PLC封閉，或者將PLC安裝在密閉性較好的控制室內(nèi)，并安裝空氣凈化裝置。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.2 對電源的處理對電源的處理圖8.10 低通濾波器與隔離變壓器電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.2 對電源的處理對電源的處理1使用隔離變壓器的供電系統(tǒng)圖8.11 使用隔離變壓器的供電系

7、統(tǒng)電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.2 對電源的處理對電源的處理2使用UPS供電系統(tǒng) 不間斷電源UPS是電子計算機的有效保護裝置，當輸人交流電失電時，UPS能自動切換到輸出狀態(tài)繼續(xù)向控制器供電。 圖8.12 使用UPS供電系統(tǒng) 電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.2 對電源的處理對電源的處理3雙路供電系統(tǒng)圖8.13 雙路供電系統(tǒng) 電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3

8、 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.3 對感性負載的處理對感性負載的處理圖8.14 輸入、輸出處理電路電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.3 對感性負載的處理對感性負載的處理圖8.15 大容量負載電路的處理電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.4 安裝與布線的注意事項安裝與布線的注意事項 數(shù)字量信號一般對信號電纜無嚴格的要求，可選用一般電纜，信號傳輸距離較遠時，可選用屏蔽電纜

9、。模擬信號和高速信號線（如脈沖傳感器、計數(shù)碼盤等提供的信號）應(yīng)選擇屏蔽電纜。通信電纜對可靠性的要求高，有的通信電纜的信號頻率很高（如大于等于10MHz），一般應(yīng)選用專用電纜（如光纖電纜），在要求不高或信號頻率較低時，也可以選用帶屏蔽的多芯電纜或雙絞線電纜。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.5 PLC的接地的接地圖8.16 PLC接地電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.6 冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)冗余系統(tǒng)

10、與熱備用系統(tǒng)圖8.17 冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施控制系統(tǒng)可靠性的措施8.3.7 故障的檢測與診斷故障的檢測與診斷1超時檢測2邏輯錯誤檢測電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.4 塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計8.4.1 大車行走控制系統(tǒng)大車行走控制系統(tǒng)1塔機加裝夾軌器前大車運行控制機構(gòu)（1）大車行走警聲燈，它一共有4組，分別安裝在塔機臺車外側(cè)顯眼的地方，通過聲音和燈光提醒大家注意安全（2）拖動大車的電動

11、機及電力液壓推桿制動器。拖動大車運行的是8臺繞線式的異步電動機，采用串電抗器啟動，制定采用液壓推桿制動器，大車運行時啟動液壓電機，打開制動包扎，大車停止時由彈簧推動推桿進行制動。（3）拖動電纜卷筒的力矩電動機，用于電纜的收放，由一臺力矩電動機拖動。（4）大車左、右運行設(shè)極限限位保護。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.4 塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計8.4.1 大車行走控制系統(tǒng)大車行走控制系統(tǒng)2塔機加裝夾軌器后大車運行控制機構(gòu)3塔機大車行走控制技術(shù)要求和動作過程電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（

12、第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.4 塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計8.4.2 現(xiàn)場控制柜盤面布置現(xiàn)場控制柜盤面布置現(xiàn)場控制柜安裝在塔吊臺車主橫梁上方，與上行扶梯臨近。圖8.18所示為現(xiàn)場控制柜操作面板布置圖。圖8.18 控制柜操作面板布置圖電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.4 塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計8.4.3 PLC外部接線圖及輸入外部接線圖及輸入/輸出端子地址分配輸出端子地址分配圖8.19 PLC接線圖和輸入/輸出端子分配電氣控制

13、與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.4 塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計8.4.4 設(shè)計大車行走控制系統(tǒng)程序設(shè)計大車行走控制系統(tǒng)程序圖8.20 大車運行的整體程序電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.4 塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計塔架起重機加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計8.4.4 設(shè)計大車行走控制系統(tǒng)程序設(shè)計大車行走控制系統(tǒng)程序圖8.21 大車司機室控制梯形圖程序電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)

14、計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.1 機械手控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng) 機械手的動作示意圖如圖8.22所示，它是一個水平/垂直位移的機械設(shè)備，用來將工件由左工作臺搬到右工作臺。圖8.22 機械手的動作示意圖電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.1 機械手控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng)1工藝過程與控制要求圖8.23 機械手的動作過程電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.1 機械手控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng) 機械手的操作方式分為手動操作

15、方式和自動操作方式。自動操作方式又分為步進、單周期和連續(xù)操作方式。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.2 操作面板布置操作面板布置圖8.24 操作面板布置圖電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.3 輸入輸入/輸出端子地址分配輸出端子地址分配圖8.25 輸入/輸出端子分配電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.4 整體程序結(jié)構(gòu)整體

16、程序結(jié)構(gòu)圖8.26 機械手的整體程序結(jié)構(gòu) 電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.5 整體順序功能流程圖整體順序功能流程圖圖8.27 順序功能流程圖電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.6 實現(xiàn)單操作工作的程序?qū)崿F(xiàn)單操作工作的程序圖8.28 單操作工作的梯形圖程序電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.7 自動順序操作控制程序自動順

17、序操作控制程序（1）PLC上電，用傳送指令復(fù)位從S0.0開始的一個字，本例中，復(fù)位S0.0S1.0。（2）點位置必須是機械手在上限位開關(guān)和左限位都閉合的位置，所有的操作必須從原點位置開始。（3）從順序功能流程圖上看，上升和下降在一個循環(huán)周期中出現(xiàn)兩次，使用S7-200 PLC的順控指令時不能有雙線圈輸出，所以在本例中用了位存儲器M2.0、M2.1來控制Q0.0輸出，用了位存儲器M2.2、M2.3來控制Q0.1輸出。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.7 自動順序操作控制程序自動順序操作控制程序（4）右行

18、到位后由右行限位開關(guān)斷開右行，然后光電開關(guān)檢測右工作臺無工件時，才進入步S0.5，機械手開始下降，所以在右行控制梯級中串入了I0.3的常閉接點。（5）由位存儲器的狀態(tài)來決定執(zhí)行連續(xù)或單操作過程。機械手自動順序操作也可以用移位寄存器指令來編程，每一步的滿足條件作為下一步的啟動條件，順序操作，這里不再列出程序，請讀者自行設(shè)計。電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.7 自動順序操作控制程序自動順序操作控制程序圖8.29 機械手自動順序操作的梯形圖電氣控制與電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（第原理及應(yīng)用（第2版）版）8.5 機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計機械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計8.5.8 機械手步進操作功能流程圖機械手步進操作功能流程圖圖8.30 步進操作