第8章 PLC在工業(yè)控制中應用

1、第第8章章 在工業(yè)控制在工業(yè)控制中的應用中的應用8.1 PLC控制系統(tǒng)設計步驟控制系統(tǒng)設計步驟8.2 PLC控制系統(tǒng)設計示例控制系統(tǒng)設計示例8.1 PLC控制系統(tǒng)設計步驟控制系統(tǒng)設計步驟1、可編、可編程控制器控制系統(tǒng)設計的程控制器控制系統(tǒng)設計的基本步驟基本步驟(1)系統(tǒng)設計的主要內(nèi)系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容容 擬定控擬定控制系統(tǒng)設計的制系統(tǒng)設計的技術(shù)條件技術(shù)條件 選擇電氣選擇電氣傳動形式和電動機傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu) 選定選定 PLC 的型號的型號 編制編制 PLC 的輸入的輸入 / 輸出分配表和繪制輸入輸出分配表和繪制輸入 / 輸出端子接線圖輸出端子接線圖 繪制用戶程序

2、流程圖繪制用戶程序流程圖, 然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設計進行程序設計,根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫軟件文檔根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫軟件文檔 了解并了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機的設計，增強人與機器之間的友善關系器之間的友善關系 設計操作設計操作臺、電氣柜及臺、電氣柜及非標準電器元部件非標準電器元部件 編寫設計說明書和使用說明書編寫設計說明書和使用說明書分析被分析被控對象工藝條件控對象工藝條件和控制要求和控制要求確定確定 I/O 設備設備選擇合適的選擇合適的 PLC 類型類型分配分配 I/O

3、 點點設計應用系設計應用系統(tǒng)統(tǒng)梯形圖程序梯形圖程序?qū)⒊绦蜉斎雽⒊绦蜉斎?PLC 去去進行軟件測試進行軟件測試(實驗室模擬調(diào)試實驗室模擬調(diào)試)系系統(tǒng)統(tǒng)設設計計的的基基本本步步驟驟應用系統(tǒng)整體調(diào)試應用系統(tǒng)整體調(diào)試編制技術(shù)文件編制技術(shù)文件PLC系系統(tǒng)統(tǒng)設設計計流流程程2、PLC 硬件硬件系統(tǒng)系統(tǒng)設計設計(1) PLC 型號的選擇型號的選擇 對輸入對輸入 / 輸出點的選擇輸出點的選擇 對存儲容量對存儲容量的的選擇選擇 對對 I/O 響應時間的選擇響應時間的選擇 根據(jù)輸根據(jù)輸出負載出負載的特點選型的特點選型 對在線和離線編程的選擇對在線和離線編程的選擇 據(jù)是否據(jù)是否聯(lián)聯(lián)網(wǎng)通信選型網(wǎng)通信選型 對對 PLC

4、 結(jié)構(gòu)形式的選擇結(jié)構(gòu)形式的選擇(2)分配輸入分配輸入 / 輸出點輸出點 分配定時器分配定時器 / 計數(shù)器計數(shù)器 確定確定 I/O 通道范圍通道范圍確定內(nèi)確定內(nèi)部部輔助繼電器輔助繼電器3、PLC 軟件軟件系統(tǒng)系統(tǒng)設計方法及步驟設計方法及步驟(1) PLC 軟件系統(tǒng)設計的方法軟件系統(tǒng)設計的方法 圖解法編程圖解法編程a. 梯形圖法梯形圖法b. 邏輯流程圖法邏輯流程圖法c. 時序流程圖法時序流程圖法d. 步進順控法步進順控法 經(jīng)驗法編程經(jīng)驗法編程 計算機計算機輔助輔助設計編程設計編程 編寫技編寫技術(shù)文件術(shù)文件并現(xiàn)場試運行并現(xiàn)場試運行(2) PLC 軟件系統(tǒng)設計的步驟軟件系統(tǒng)設計的步驟 對系統(tǒng)對系統(tǒng)任務

5、任務分塊分塊 編制控編制控制系統(tǒng)的邏輯制系統(tǒng)的邏輯關系圖關系圖 繪制各種電路圖繪制各種電路圖 編制編制 PLC 程序并進行程序并進行模模擬調(diào)試擬調(diào)試 制作控制作控制臺制臺與控制柜與控制柜 現(xiàn)場調(diào)試現(xiàn)場調(diào)試 切勿將切勿將用于輸入的電源并聯(lián)在一起，更不可用于輸入的電源并聯(lián)在一起，更不可將這些電源并將這些電源并聯(lián)到其他電源上聯(lián)到其他電源上控制單元輸入端子接線控制單元輸入端子接線輸入輸入線盡可能遠離高壓線盡可能遠離高壓線和動力線等干擾源線和動力線等干擾源 不能將輸不能將輸入入設備連接到帶設備連接到帶“ . ”端子上端子上 交流型交流型 PLC 的內(nèi)藏式直流電源輸出可用于輸入；直流型的內(nèi)藏式直流電源輸出

6、可用于輸入；直流型PLC 的直流電源輸出功率不夠時，可使用外接電源的直流電源輸出功率不夠時，可使用外接電源 切勿將切勿將外接電外接電源加到交流型源加到交流型 PLC 的內(nèi)藏式直流電源的的內(nèi)藏式直流電源的輸出端子上輸出端子上PLC與與主令電器主令電器類設備的連接類設備的連接控制單元輸出端子接線 輸出線輸出線盡可能遠離高盡可能遠離高壓線和動力線等干擾源壓線和動力線等干擾源 不能將輸不能將輸出出設備連接到帶設備連接到帶“ . ”端子上端子上 各各“ COM ”端均為獨端均為獨立的，立的，故各輸出端既可獨立輸出，故各輸出端既可獨立輸出，又可采又可采用公共并接輸出。當各負載使用不同電壓時，用公共并接輸出

7、。當各負載使用不同電壓時，采采用獨立輸出方式；而用獨立輸出方式；而各個負載使用各個負載使用相同電壓時，可采用相同電壓時，可采用公共輸出方式公共輸出方式 若輸出若輸出端接感性負載時，需根據(jù)負載的不同情況端接感性負載時，需根據(jù)負載的不同情況接入相應的接入相應的保護電路。在交流感性負載兩端并接保護電路。在交流感性負載兩端并接 RC 串聯(lián)電路；在直流感性串聯(lián)電路；在直流感性負載兩端并接二極管負載兩端并接二極管保保護電路；在帶低電流負載的輸護電路；在帶低電流負載的輸出端并出端并接一接一個泄放電阻以避免漏電流的個泄放電阻以避免漏電流的干擾干擾。以上保護器件應安裝在距離負。以上保護器件應安裝在距離負載載 5

8、0cm 以內(nèi)以內(nèi) 在在 PLC 內(nèi)部輸出內(nèi)部輸出電路中沒有保險絲，為防止因負載短路而電路中沒有保險絲，為防止因負載短路而造造成輸出短路，應在外成輸出短路，應在外部輸部輸出電路中安裝熔斷器或設計緊急停車電出電路中安裝熔斷器或設計緊急停車電路；路； 當多個當多個負載連到同一電負載連到同一電源上時，應使用型號為源上時，應使用型號為 AFP1803 的的短路片將它們的短路片將它們的“ COM ”端短接起來端短接起來控制單元輸出端子接線PLC與與感性輸感性輸出設備的連接出設備的連接續(xù)流二極管的額定電流為1A、額定電壓大于電源電壓的3倍；電阻值可取50120電容值可取0.10.47F，電容的額定電壓應大于

9、電源的峰值電壓。接線時要注意續(xù)流二極管的極性 PLC與七段與七段LED顯示器的連接顯示器的連接擴展單元接線擴展單元接線若一臺若一臺 PLC 的輸入輸出點數(shù)不夠時，還可將的輸入輸出點數(shù)不夠時，還可將 FX系列的系列的基本單元與其他擴展單元連接起來使用?；締卧c其他擴展單元連接起來使用。具體具體配置視不同的機型而定。配置視不同的機型而定。應確保應確保使用同一組電使用同一組電源線對控制單元和源線對控制單元和 A/D 單元進行供電單元進行供電FX 系列可編程控制器的系列可編程控制器的 A/D ， D/A 轉(zhuǎn)換單元接線轉(zhuǎn)換單元接線 A/D 模塊模塊為防止為防止輸入信號上有電磁感應和噪聲干擾輸入信號上有

10、電磁感應和噪聲干擾，應使用兩線，應使用兩線雙絞式屏蔽電纜雙絞式屏蔽電纜建議將建議將屏蔽電纜屏蔽電纜接到框架接地端（接到框架接地端（ F.G ）若需將若需將電壓電壓范圍選擇端（范圍選擇端（ RNAGE ）短路，應直接）短路，應直接在端子板上短接，不要拉在端子板上短接，不要拉出出引線短接引線短接應使主應使主回路接線回路接線遠離高壓線遠離高壓線應確保應確保使用同一組電使用同一組電源線對控制單元和源線對控制單元和 D/A 單元進行供電單元進行供電 D/A 模塊模塊為防止為防止輸出信號上有電磁感應和噪聲干擾輸出信號上有電磁感應和噪聲干擾，應使用兩線，應使用兩線雙絞式屏蔽電纜雙絞式屏蔽電纜在同一在同一通道

11、上的電壓輸出和電流輸出不能同時通道上的電壓輸出和電流輸出不能同時使用。沒使用。沒有使用的輸出端子應開路有使用的輸出端子應開路應使主應使主回路接線回路接線遠離高壓線遠離高壓線建議將建議將屏蔽電纜接到負載屏蔽電纜接到負載設備的接地端設備的接地端8.2PLC控制系統(tǒng)設計示例控制系統(tǒng)設計示例（一）門座式起重機的（一）門座式起重機的PLC控制控制二、確定I/O點數(shù)一、工況分析和一、工況分析和主電路主電路三、建立輸入/輸出地址分配表四、操作臺面板布置圖及PLC和輸入輸出設備之間的接線圖（二）（二）具有多種工作方式具有多種工作方式的機械手系統(tǒng)編程的機械手系統(tǒng)編程機械手機械手編程編程實例實例PLC在機床控制中

12、的作用在機床控制中的作用四工位四工位組合機床由四個工作組合機床由四個工作滑臺，各帶一個加工動力滑臺，各帶一個加工動力頭，組頭，組成四個加工工位。除了四個加工工位外，還有夾具成四個加工工位。除了四個加工工位外，還有夾具、上下料機械手和進料器四個上下料機械手和進料器四個輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共共四部分。工藝四部分。工藝要要求為有上料機械手自動上求為有上料機械手自動上料，機床的四個料，機床的四個加加工動力刀頭同時對一個零件工動力刀頭同時對一個零件進行加工，一次完成一個零件進行加工，一次完成一個零件，通過下料機械手自動取走加工完的零件。要通過下料機械手自動取走加工完的零件

13、。要求具求具有全自動、有全自動、半自動、手動三種工作方式。半自動、手動三種工作方式。工藝要求工藝要求下圖是組合下圖是組合機床控制系統(tǒng)全自動工作循環(huán)和機床控制系統(tǒng)全自動工作循環(huán)和半自動工作循半自動工作循環(huán)式的狀態(tài)流程圖。圖中環(huán)式的狀態(tài)流程圖。圖中S2是初始狀態(tài)，驅(qū)動它的條件是各滑是初始狀態(tài)，驅(qū)動它的條件是各滑臺、各輔臺、各輔助助裝置都處在原位，夾具裝置都處在原位，夾具為松開狀態(tài)為松開狀態(tài)，料道有待加工，料道有待加工零件且潤滑系統(tǒng)工作正常。零件且潤滑系統(tǒng)工作正常。控制流程控制流程組組合合機機床床自自動動工工作作狀狀態(tài)態(tài)流流程程圖圖下料機下料機械手向前抓住零件，夾具松開械手向前抓住零件，夾具松開，下

14、料機械手退回原位并取走，下料機械手退回原位并取走加工完加工完的的零件。零件。組合機床組合機床全自動和全自動和半自動工作過程半自動工作過程(1) 上料上料按下啟動按按下啟動按鈕，上料機械手前進，將零件送到夾具上，夾鈕，上料機械手前進，將零件送到夾具上，夾具具加緊零件。同時進料裝置加緊零件。同時進料裝置進料，之后上進料，之后上料機械手退回原位，放料料機械手退回原位，放料裝置退回原位裝置退回原位(2) 加工加工四個工四個工作滑臺前進，四個加工動力作滑臺前進，四個加工動力頭同時加工，洗端面、打中頭同時加工，洗端面、打中心孔。心孔。加工完成后，各加工完成后，各工作滑臺退回原位工作滑臺退回原位(3) 下料

15、下料這樣就完成了一這樣就完成了一個工作循環(huán)。如果選擇了預停，則每個循環(huán)完成后個工作循環(huán)。如果選擇了預停，則每個循環(huán)完成后，機床自機床自動動停在原位，實現(xiàn)半自動工作方式；如果不選擇預停在原位，實現(xiàn)半自動工作方式；如果不選擇預停停，則機床自動，則機床自動開始下一個工作循環(huán)，實現(xiàn)全自動工作方式。開始下一個工作循環(huán)，實現(xiàn)全自動工作方式。四個工四個工位組合機床位組合機床電氣電氣控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)有輸入信號有輸入信號42個，輸出信號個，輸出信號27個，均個，均為開關量。為開關量。其中外部輸入元件包括：其中外部輸入元件包括：17個檢測元件、個檢測元件、24個按鈕開關、個按鈕開關、1個選擇開關；外部輸出元件包括

16、：個選擇開關；外部輸出元件包括：16個電磁閥、個電磁閥、6個接觸器、個接觸器、5個指示燈。個指示燈。根據(jù)根據(jù)I/O信號信號的數(shù)量、類型以及控制要求，同時考慮的數(shù)量、類型以及控制要求，同時考慮到維護、改造和到維護、改造和經(jīng)濟等諸多因素，決定選用經(jīng)濟等諸多因素，決定選用FX2N -64MR主機和一個輸出擴展單元主機和一個輸出擴展單元FX-16EX，這樣共有，這樣共有48個輸入點，輸出點就是主機的個輸入點，輸出點就是主機的32點，滿足控制點，滿足控制要求。要求。PLC的選型的選型輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號名稱名稱功能功能編號編號名稱名稱功能功能編號編號名稱名稱功能功能編號編號1SQ滑臺滑臺原位

17、原位X05SB滑臺滑臺進進X261YV夾緊夾緊Y02SQ滑臺滑臺終點終點X16SB滑臺滑臺退退X272YV松開松開Y13SQ滑臺滑臺原位原位X27SB主軸主軸點點動動X303YV滑臺滑臺進進Y24SQ滑臺滑臺終終點點X38SB滑臺滑臺進進X314YV滑臺滑臺退退Y3將輸入信號將輸入信號42個，輸出信號個，輸出信號27個按各自的功能類型分好，并與個按各自的功能類型分好，并與PLC的的I/O端一一對應，編排好地址。列出外部端一一對應，編排好地址。列出外部I/O信號與信號與PLCI/O端端地址對照表，如表所示。地址對照表，如表所示。I/O地址編號地址編號輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號5SQ滑臺滑臺

18、原位原位X49SB滑臺滑臺退退X325YV滑臺滑臺進進Y46SQ滑臺滑臺終點終點X510SB主軸主軸點動點動X336YV滑臺滑臺退退Y57SQ滑臺滑臺原位原位X611SB滑臺滑臺進進X347YV上料進上料進Y68SQ滑臺滑臺終點終點X712SB滑臺滑臺退退X358YV上料退上料退Y79SQ上料器原位上料器原位X1013SB主軸主軸點點動動X369YV下料進下料進Y1010SQ上料其終點上料其終點X1114SB滑臺滑臺進進X3710YV下料退下料退Y1211SQ下料器原位下料器原位iX1215SB滑臺滑臺退退X4011YV滑臺滑臺進進Y1312SQ下料器終點下料器終點X1316SB主軸主軸點點動動X4112YV滑臺滑臺退退Y14輸入信號輸入信號輸出信號