PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例

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(lè)曾慶樂(lè)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(shū)主編叢書(shū)主編 李乃夫李乃夫第7章 PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例7.1機(jī)械手控制機(jī)械手控制機(jī)械手是工業(yè)領(lǐng)域中經(jīng)常用到的一種控制對(duì)象。它可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割等工作。應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用PLC能實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化線路，節(jié)省成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。7.1.1控制要求控制要求用于將左工作臺(tái)的工件搬運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸由電磁閥控制。其上升/下降、左移/右移運(yùn)動(dòng)由雙線圈兩位電磁閥控制。即當(dāng)下降電

2、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)械手停止下降，但要保持現(xiàn)有的工作狀態(tài)。在上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手上升；當(dāng)電磁閥斷電后，機(jī)械手停止上升。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥控制，線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊；線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。在機(jī)械手右移并準(zhǔn)備下降時(shí)，必須檢查右工作臺(tái)，確認(rèn)無(wú)工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。 7.1.1控制要求控制要求，動(dòng)作過(guò)程分為8步：從原點(diǎn)下降夾緊（T秒）上升右移下降放松（T秒）上升左移到原點(diǎn)。這是一個(gè)順序控制系統(tǒng)?？刹捎貌竭M(jìn)梯形指令進(jìn)行設(shè)計(jì) 7.1.1控制要求控制要求7.1.1控制要求控制要求為便于控制系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)，應(yīng)設(shè)置有手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)

3、關(guān)置于“手動(dòng)”位置時(shí)，按下相應(yīng)的起動(dòng)按鈕可實(shí)現(xiàn)上升、下降、左移、右移、夾緊、放松的手動(dòng)控制和回原點(diǎn)控制兩種操作方式。將手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí)，可進(jìn)行機(jī)械手自動(dòng)回歸原點(diǎn)控制的“回原點(diǎn)”控制；每按一次起動(dòng)前進(jìn)一個(gè)工步的“步進(jìn)操作”；按下起動(dòng)按鈕后自動(dòng)完成一個(gè)周期動(dòng)作后停止的“單周期操作”以及按下一次起動(dòng)按鈕后從原點(diǎn)開(kāi)始，自動(dòng)連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在按下停止按鈕，機(jī)械手將完成正在進(jìn)行的這個(gè)周期動(dòng)作，返回原點(diǎn)后停止。7.1.2用戶用戶I/O設(shè)備及所需設(shè)備及所需PLC的的I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)在動(dòng)作過(guò)程中，上升、下降、左移、右移、夾緊及原點(diǎn)指示為輸出信號(hào)。放松和夾緊共用一個(gè)線圈，線圈得電時(shí)夾緊，失

4、電時(shí)放松，故放松不作為單獨(dú)為輸出信號(hào)。7.1.2用戶用戶I/O設(shè)備及所需設(shè)備及所需PLC的的I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)在工作方式的選擇開(kāi)關(guān)一個(gè)，控制“手動(dòng)”、“回原點(diǎn)”、“步進(jìn)”、“單周期”和“連續(xù)”5個(gè)輸入點(diǎn)，這5個(gè)輸入不能同時(shí)為ON；在手動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)選擇“左右”、“上/下”、“夾/松”用三個(gè)輸入點(diǎn)，有無(wú)工件檢測(cè)開(kāi)關(guān)用光電開(kāi)關(guān)用光電開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，占一個(gè)輸入點(diǎn)；原點(diǎn)、起動(dòng)、停止3個(gè)按鈕，占用3個(gè)輸入點(diǎn)；用行程開(kāi)關(guān)分別控制上、下、左、右位置檢測(cè)，占4個(gè)輸入點(diǎn)工件的夾緊與放松采用延時(shí)控制，不再設(shè)置檢測(cè)裝置。系統(tǒng)的輸入全部采用動(dòng)合觸點(diǎn)。輸入/輸出點(diǎn)應(yīng)考慮有15%的余量。 7.1.3分配分配PLC的輸入、輸出端子，的輸入

5、、輸出端子，PLC的輸入、輸出接線圖的輸入、輸出接線圖1輸入/輸出端口分配 輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器控制對(duì)象X000下限位開(kāi)關(guān)SQ1Y000下降電磁閥X001上限位開(kāi)關(guān)SQ2Y001上升電磁閥X002右限位開(kāi)關(guān)SQ3Y002夾緊電磁閥X003左限位開(kāi)關(guān)SQ4Y003右行電磁閥X004無(wú)工件檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ6Y004左行電磁閥X005左移/右移SA1-1Y005原點(diǎn)指示燈X006上升/下降SA1-2X007夾緊/放松SA1-3X010手動(dòng)操作SA2-1X011回原點(diǎn)操作SA2-2X012步時(shí)操作SA2-3X013單周期操作SA2-4X014連續(xù)操作SA2-5X015原點(diǎn)按鈕SB1X016起動(dòng)

6、按鈕SB2X017停止按鈕SB32PLC輸入、輸出端子接線圖 7.1.4設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)PLC控制程序控制程序控制程序主要由手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩控制程序主要由手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩部分組成，自動(dòng)操作程序包括步進(jìn)操作、部分組成，自動(dòng)操作程序包括步進(jìn)操作、單周期操作和連續(xù)操作程序。單周期操作和連續(xù)操作程序。 1初始化程序初始化指令I(lǐng)ST的功能編號(hào)為FNC60，它與STL指令一起使用，專門(mén)用來(lái)設(shè)置有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以大大簡(jiǎn)化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計(jì)。IST 指令只能使用一次，它應(yīng)放在程序開(kāi)始的地方，被它控制的STL電路應(yīng)放在它的后面。 1初始化程序用來(lái)設(shè)置初

7、始狀態(tài)和原點(diǎn)位置條件。IST 指令中的S20和S27用來(lái)指定在自動(dòng)操作中用到的最小和最大狀態(tài)繼電器的元件號(hào)，所以在安排輸入繼電器的元件號(hào)X020X026應(yīng)按照設(shè)定的順序來(lái)設(shè)定。IST 中的源操作數(shù)可取X、Y 和M 1初始化程序IST 指令的源操作數(shù)X10用來(lái)指定與工作方式有關(guān)的輸入繼電器的首元件，它實(shí)際上指定X10X017的八個(gè)輸入繼電器，這八個(gè)輸入繼電器的意義 1初始化程序由原點(diǎn)的各傳感器驅(qū)動(dòng)，特殊輔助繼電器M8044檢測(cè)機(jī)械手是否在原點(diǎn)。它的ON狀態(tài)作為自動(dòng)方式時(shí)允許狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。由特殊輔助繼電器M8000驅(qū)動(dòng)功能指令FNC60（IST），設(shè)定為初始狀態(tài)。使用 IST 指令后，系統(tǒng)的手動(dòng)

8、、自動(dòng)、單周期、步進(jìn)、連續(xù)和回原點(diǎn)這幾種工作方式的切換是由系統(tǒng)程序自動(dòng)完成的。2手動(dòng)操作左/右 上升/下降 夾緊/放松 2手動(dòng)操作左 右復(fù)位機(jī)械手在上限位機(jī)械手在上限位2手動(dòng)操作左 右機(jī)械手在上限位機(jī)械手在上限位復(fù)位2手動(dòng)操作左 右機(jī)械手在上限位機(jī)械手在上限位復(fù)位2手動(dòng)操作左/右 上升/下降 夾緊/放松 2手動(dòng)操作上 下復(fù)位2手動(dòng)操作上 下復(fù)位2手動(dòng)操作上 下復(fù)位2手動(dòng)操作夾緊 放松復(fù)位2手動(dòng)操作夾緊 放松復(fù)位2手動(dòng)操作夾緊 放松復(fù)位2手動(dòng)操作左/右 夾緊/放松 上升/下降 3回原點(diǎn)初始狀態(tài)回原點(diǎn)按下原點(diǎn)按鈕SB1，通過(guò)狀態(tài)器S10S12作機(jī)械手的回零操作。自動(dòng)返回原點(diǎn)結(jié)束后特殊輔助繼電器M8

9、043（回原點(diǎn)完成置1）。 3回原點(diǎn)初始狀態(tài)回原點(diǎn)到上限位，X001閉合到左限位，X003閉合4自動(dòng)操作由于特殊輔助繼電器M8041（轉(zhuǎn)換起動(dòng)）和 M 8044（原點(diǎn)位置條件）是從自動(dòng)程序的初始步 S2 轉(zhuǎn)換到下一步 S20 的轉(zhuǎn)換條件。M8041和M8044 都是在初始化程序設(shè)定的，在程序運(yùn)行中不再改變。 4自動(dòng)操作機(jī)械手在原點(diǎn)位置啟動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)械手下降4自動(dòng)操作下降至下限位機(jī)械手夾緊開(kāi)始1秒計(jì)時(shí)4自動(dòng)操作定時(shí)時(shí)間到機(jī)械手上升4自動(dòng)操作上升到上限位機(jī)械手右移4自動(dòng)操作到達(dá)右限位檢測(cè)到有工件機(jī)械手下降4自動(dòng)操作機(jī)械手到達(dá)下限位T1開(kāi)始計(jì)時(shí)4自動(dòng)操作定時(shí)時(shí)間到機(jī)械手上升4自動(dòng)操作到達(dá)上限位機(jī)械手左移

10、4自動(dòng)操作到達(dá)左限位機(jī)械手左移停止機(jī)械手完成一個(gè)周期動(dòng)作回到原點(diǎn) 7.2洗衣機(jī)控制洗衣機(jī)控制洗衣機(jī)代替繁重的手工洗衣，減輕了人們的勞動(dòng)。隨著生活水平的日益提高，全自動(dòng)洗衣機(jī)是通過(guò)將人的洗衣動(dòng)作編制成各種指令，控制各電氣部件運(yùn)行。全自動(dòng)洗衣機(jī)通過(guò)可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)洗滌過(guò)程。7.2.1控制要求控制要求 全自動(dòng)洗衣機(jī)集洗滌、漂洗和脫水于一個(gè)桶內(nèi)。洗滌時(shí)，波輪運(yùn)轉(zhuǎn)，桶不轉(zhuǎn)，內(nèi)桶起洗滌桶的作用脫水時(shí)，脫水桶以約 900r/min的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，利用離心力將洗滌物中的水甩出，起到脫水桶的作用。洗滌與脫水由離合器控制。洗滌時(shí)，離合器的內(nèi)軸帶動(dòng)波輪正反向旋轉(zhuǎn)；脫水時(shí)，離合器的外軸帶動(dòng)脫水桶單方向旋轉(zhuǎn)，將衣物甩干

11、。進(jìn)、排水由進(jìn)水閥、排水閥自動(dòng)控制。進(jìn)水水位由水位開(kāi)關(guān)控制。洗滌、漂洗與脫水等全過(guò)程由PLC控 制.事先選擇好某一程序，開(kāi)啟洗衣機(jī)電源與水源，即可完成全部洗衣過(guò)程。7.2.1控制要求控制要求洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水、脫水4個(gè)進(jìn)程組成。在PLC投入運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕，準(zhǔn)備運(yùn)行。選擇好水位后，按下起動(dòng)按鈕后進(jìn)始進(jìn)水，水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止進(jìn)水，并開(kāi)始洗滌，正轉(zhuǎn)3秒后,暫停1秒,反轉(zhuǎn)2秒，反復(fù)循環(huán)200次后排水20秒。再進(jìn)行脫水10秒，即完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)。在選擇標(biāo)準(zhǔn)程序則大循環(huán)3次；選擇簡(jiǎn)易程序大循環(huán)2次。完成全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。7.2.2用戶用戶I/O設(shè)備

12、及所需設(shè)備及所需PLC的的I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)洗衣機(jī)的進(jìn)水、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、排水和脫水為輸出信號(hào) .工作方式的選擇按鈕，有標(biāo)準(zhǔn)程序模式和簡(jiǎn)易程序模式2個(gè)輸入點(diǎn)。起動(dòng)以及高、中、低水位有個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)的輸入點(diǎn)全部采用動(dòng)合觸點(diǎn)。 7.2.3分配分配PLC的輸入、輸出端子的輸入、輸出端子輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器控制對(duì)象X000起動(dòng)按鈕Y000進(jìn)水閥X001高水位Y001排水閥X002中水位Y002電機(jī)正轉(zhuǎn)X003低水位Y003電機(jī)反轉(zhuǎn)X004標(biāo)準(zhǔn)程序Y004脫水X005簡(jiǎn)易程序2.PLC輸入、輸出端子接線圖 PLC輸入、輸出端子接線圖如圖 7.2.4設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)PLC控制程序控制程序系統(tǒng)包括有標(biāo)準(zhǔn)程序與簡(jiǎn)

13、易程序控制，控制程序包括步進(jìn)操作，循環(huán)操作程序。1.系統(tǒng)設(shè)置及起動(dòng)初始脈沖M8002使初始狀態(tài)S0置為1使標(biāo)準(zhǔn)程序和簡(jiǎn)易程序的循環(huán)次數(shù)清零。 1.系統(tǒng)設(shè)置及起動(dòng)按下X000將系統(tǒng)起動(dòng) 選擇運(yùn)行模式 按下X004進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置 按下X005進(jìn)行簡(jiǎn)易設(shè)置1.系統(tǒng)設(shè)置及起動(dòng)調(diào)節(jié)水位開(kāi)關(guān)（X001、X002、X003）為系統(tǒng)設(shè)定初始狀態(tài)，并為系統(tǒng)的起動(dòng)提供了條件 2.進(jìn)水在初始條件就緒后。狀態(tài)器S20置1，進(jìn)水閥得電。洗衣機(jī)進(jìn)入進(jìn)水程序。在設(shè)定高水位（X001），即M1置1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移S21，進(jìn)行進(jìn)水計(jì)時(shí)25秒設(shè)定中水位（X002），即M2置1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移S31進(jìn)行進(jìn)水計(jì)時(shí)15秒設(shè)定低水位（X003）即M3

14、置1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移S41，進(jìn)行進(jìn)水計(jì)時(shí)10秒。2.進(jìn)水在設(shè)定時(shí)間到后，全部轉(zhuǎn)移狀態(tài)S22，使Y000失電。進(jìn)水閥停止進(jìn)水。3.洗滌進(jìn)水完畢后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23，將標(biāo)準(zhǔn)程序和簡(jiǎn)易程序的計(jì)數(shù)器清零后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24輸出繼電器Y002得電，電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn),定時(shí)器T002為正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)，正轉(zhuǎn)定時(shí)時(shí)間3秒狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S25，定時(shí)器T004計(jì)時(shí)，電機(jī)暫停1秒定時(shí)時(shí)間到，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26輸出繼電器Y003得電，電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)定時(shí)器T005計(jì)時(shí)，反轉(zhuǎn)時(shí)間2秒后.狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24重復(fù)以上過(guò)程。計(jì)數(shù)器C0為標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序計(jì)數(shù)，使以上過(guò)程反復(fù)200次；C1則為簡(jiǎn)易洗滌程序計(jì)數(shù)100次。4.排水與脫水在洗滌完成后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27，

15、輸出繼電器Y001置1，排水閥得電排水。T7進(jìn)行排水計(jì)時(shí)20秒。定時(shí)時(shí)間到，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S28。輸出繼電器Y004置1，進(jìn)入脫水狀態(tài)定時(shí)器T8進(jìn)行脫水10秒的計(jì)時(shí)。在脫水時(shí)間到后狀態(tài)又回復(fù)到S20，進(jìn)行下一次的大循環(huán)。計(jì)數(shù)器C2計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)程序大循環(huán)的次數(shù)、C3計(jì)算簡(jiǎn)易程序大循環(huán)的次數(shù)。在完成所設(shè)定的循環(huán)次數(shù)后，回復(fù)到初始狀態(tài)。洗衣程序結(jié)束。 7.3恒壓變頻供水控制恒壓變頻供水控制.隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完善,以變頻調(diào)速為核心的智能供水控制系統(tǒng)取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設(shè)備,電機(jī)的起動(dòng)平穩(wěn),起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi),從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊,而且由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了,又可延長(zhǎng)泵與閥門(mén)

16、等的使用壽命.更重要的是水泵的耗電功率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系,所以水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能效果非常明顯.7.3.1控制要求控制要求用PLC、變頻器設(shè)計(jì)一個(gè)有七段速度的恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)有3臺(tái)水泵，2臺(tái)用于運(yùn)行，1臺(tái)備用，運(yùn)行與備用7天輪換一次。在用水高峰時(shí)，1臺(tái)水泵工頻全速運(yùn)行，另1臺(tái)水泵變頻運(yùn)行；用水低谷時(shí)，僅1臺(tái)水泵變頻運(yùn)行。3臺(tái)水泵分別由電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3拖動(dòng)，而3臺(tái)電動(dòng)機(jī)又分別由變頻接觸器KM1、KM3、KM5和工頻接觸器KM2、KM4、KM6控制。 7.3.1控制要求控制要求變頻器的七段速度及變頻與工頻切換由管網(wǎng)壓力繼電器的壓力上限接點(diǎn)與下限接點(diǎn)控制。七段速度與變頻器的控制端

17、子的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表7.3所示在水泵投入工頻運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)通過(guò)熱繼電器實(shí)現(xiàn)，并有報(bào)警信號(hào)的指示。 速度1234567接點(diǎn)RHRHRHRH接點(diǎn)RMRMRMRM接點(diǎn)RLRLRLRLHz152025303540457.3.2用戶用戶I/O設(shè)備及所需設(shè)備及所需PLC的的I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)的調(diào)速成主要由變頻器七段調(diào)速成來(lái)控制，變頻器的控制端子的信號(hào)通過(guò)PLC的輸出繼電器來(lái)提供（即通過(guò)PLC控制變頻器的RL、RM、RH以及STF、MRS端子與SD端子的通和斷）6個(gè)輸出點(diǎn)。另外工頻工作狀態(tài)由KM2、KM4、KM6進(jìn)行控制，變頻工作狀態(tài)由KM1、KM3、KM5進(jìn)行控制.都由PLC進(jìn)行控制

18、。PLC的輸出信號(hào)的變化是通過(guò)管網(wǎng)壓力繼電器的壓力上限接點(diǎn)與下限接點(diǎn)來(lái)控制。7.3.3分配分配PLC的輸入、輸出端子，的輸入、輸出端子，PLC的輸入、輸出接線圖的輸入、輸出接線圖輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器控制對(duì)象X000起動(dòng)按鈕Y001KM1X001水壓下限Y002KM2X002水壓上限Y003KM3X003停止按鈕Y004KM4X005FR1Y005KM5X006FR2Y006KM6X007FR3Y007報(bào)警信號(hào)Y010正轉(zhuǎn)起動(dòng)STFY011RHY012RMY013RLY014輸出停止MRS7.3.3分配分配PLC的輸入、輸出端的輸入、輸出端子，子，PLC的輸入、輸出接線圖的輸入、輸出

19、接線圖7.3.4設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)PLC控制程序控制程序本程序由工頻、變頻撤換控制運(yùn)行與變頻運(yùn)行控制兩種情況組成。1.系統(tǒng)初始化系統(tǒng)運(yùn)行通電后，M8000為ON，使系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài)S0 在初始化脈沖M8002的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期,使工頻控制輔助繼電器和變頻控制輸出繼電器Y10(接變頻器的STF控制端口)復(fù)位,。同時(shí)使S20S27和C1C3整體復(fù)位在按下停止按鈕后,使X003閉合,使系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài),使整個(gè)系統(tǒng)停止工作. 1.系統(tǒng)初始化在水泵在工頻運(yùn)行的情況下，某一組電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí),熱繼電器動(dòng)作，使X005、X005、X006閉合，輸出繼電器Y012使水泵停轉(zhuǎn)并通過(guò)指示燈進(jìn)行顯示。按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始進(jìn)入工作狀態(tài)。 2.變頻運(yùn)行控制狀態(tài)器S20置ON，輸出繼電器Y10狀態(tài)保持,Y1閉