學(xué)習(xí)情境1 傳送帶電控裝置設(shè)計(jì)與制作

學(xué)習(xí)情境1雙向運(yùn)行傳送帶電控裝置設(shè)計(jì)與制作可編程控制器應(yīng)用技術(shù)及項(xiàng)目訓(xùn)練學(xué)習(xí)情境1雙向運(yùn)行傳送帶電控裝置設(shè)計(jì)與制作1.1任務(wù)要求1.1.1工作任務(wù)用戶目標(biāo)：設(shè)計(jì)制作一套小功率傳送帶裝置。用戶要求：工件對傳送帶接觸面積小于10000MM2（圓形或方形）；工件重量小于1kg；工件傳輸距離不大于700MM；傳送帶能雙向運(yùn)行；傳送帶速度0.2m/s；手動(dòng)控制。1.1.2設(shè)計(jì)輸入生產(chǎn)設(shè)備往往都是機(jī)電（液）一體。在專用設(shè)備的設(shè)計(jì)中，通常由機(jī)械工程師組織電氣工程師（液壓工程師）一起研討確定方案，然后分頭設(shè)計(jì)、制造、安裝，最后聯(lián)機(jī)調(diào)試。傳送帶被廣泛用于各行各業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中，如電器產(chǎn)品生產(chǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配、礦山運(yùn)輸?shù)?。承接本工作任?wù)的機(jī)械設(shè)計(jì)人員已確定傳送帶尺寸為750*150MM；驅(qū)動(dòng)電機(jī)為三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率0.18KW、轉(zhuǎn)速2970r/min、額定電壓380V；減速比1︰80。該工作任務(wù)屬于典型的邏輯控制，選用三菱可編程序控制器FX2N-16MR-001為控制核心。按鈕等主令電器作為輸入，控制電機(jī)運(yùn)行的接觸器作為PLC的控制對象。1.1.3學(xué)習(xí)產(chǎn)出電氣原理圖、控制面板布置圖、電氣元件清單、控制程序、學(xué)習(xí)總結(jié)。1.2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.2.1規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)了解相關(guān)行業(yè)及國家規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)是電氣設(shè)備安全設(shè)計(jì)導(dǎo)則GB4064-83、國家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范GB19517-2004、用電安全導(dǎo)則GBT13869-92。1.2.2PLC應(yīng)用在掌握PLC工作原理、理解PLC硬件系統(tǒng)組成以及熟悉編程軟件使用的基礎(chǔ)上，能編制與調(diào)試簡單控制程序；熟悉簡單PLC應(yīng)用系統(tǒng)安裝與調(diào)試方法。理解如何根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行PLC選型和進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.2.3安裝工藝能按照相關(guān)行業(yè)及國家規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)安裝PLC控制系統(tǒng)元件及布置控制線路。1.2.4技術(shù)文件學(xué)習(xí)規(guī)范編寫原理圖、布置圖、元件清單等技術(shù)文件。1.3相關(guān)知識1.3.1梯形圖與基本指令的關(guān)系梯形圖是在原繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。它是PLC控制程序最直觀也最常用的編程工具。從形式看，梯形圖與控制電路極其相似。不同的是：電路圖表達(dá)的是以導(dǎo)線相連接的電氣控制元件所構(gòu)成的物理實(shí)體，梯形圖則表達(dá)著某一控制過程的信息組合。二者本質(zhì)相通之處在于它們均表達(dá)著為實(shí)現(xiàn)特定的控制目標(biāo)而必須滿足的邏輯因果關(guān)系，即當(dāng)某些邏輯條件得到滿足，必會產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯效果。但當(dāng)需要調(diào)整或優(yōu)化邏輯關(guān)系的時(shí)候，繼電器—接觸器控制系統(tǒng)不但需要修改電路圖，更必須增減控制元件并進(jìn)行必要的重新連線，而PLC控制系統(tǒng)往往只需修改梯形圖即可達(dá)到目的。而且梯形圖中的邏輯“連接”不存在實(shí)際電路中接觸不良之類的問題，其控制系統(tǒng)的可靠性獲得極大的提升。特別注意：梯形圖表示的并不是一個(gè)實(shí)際電路而只是一個(gè)控制程序，其間的連線表示的是它們之間的邏輯關(guān)系，即所謂“軟接線”。其中，只不過是借用了常規(guī)控制中的“常開觸點(diǎn)”、“常閉觸點(diǎn)”、“線圈”等術(shù)語罷了。輸入繼電器X與輸出繼電器Y并非物理實(shí)體，而是“軟繼電器”。每個(gè)“軟繼電器”僅對應(yīng)PLC存儲單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時(shí)，對應(yīng)的繼電器線圈接通，其常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開；狀態(tài)為“0”時(shí)，對應(yīng)的繼電器線圈不通，其常開、常閉觸點(diǎn)保持原態(tài)。（1）梯形圖按行從上至下編寫，每一行從左往右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致。（2）圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止于繼電器線圈或終止母線（有些PLC編程軟件終止母線可以省略）。（3）梯形圖的起始母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與終止母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。助記符語言類似于計(jì)算機(jī)匯編語言，用一些簡潔易記的文字符號表達(dá)PLC的各種指令。同一廠家的PLC產(chǎn)品，其助記符語言與梯形圖語言是相互對應(yīng)的，可互相轉(zhuǎn)換。程序步程序步指令元件0LDX01OUTY0從母線取用常開觸點(diǎn)X0指令LD；輸出繼電器Y0的線圈驅(qū)動(dòng)指令OUT。每條指令占用一個(gè)程序步，語句表如右。助記符語言常用于手持編程器中，梯形圖語言則多用于計(jì)算機(jī)編程環(huán)境中。手持編程器往往只能使用助記符語言向PLC編制程序。但是，在計(jì)算機(jī)已經(jīng)普及的今天，手持編程器已很少使用，人們都已經(jīng)習(xí)慣于在計(jì)算機(jī)上編制梯形圖程序并直接向PLC下載了。FX2N系列PLC共有20余條基本指令，供設(shè)計(jì)者編制語句表使用，它與梯形圖有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。梯形圖的繪制方法及編程軟件的使用參見附錄一。1.3.2邏輯處理指令1.3.2.1LD、LDI、OUT指令1.指令的作用LD（LoaD）：取指令，常開觸點(diǎn)與母線連接。LDI(LoaDInverse)：取反指令，常閉觸點(diǎn)與母線連接。OUT：驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令。2.編程元件LD、LDI：X、Y、M、S、T、C。OUT：Y、M、S、T、C。FX2N系列PLC各種編程軟元件參見本學(xué)習(xí)情境的任務(wù)拓展部分。3.指令的說明LD、LDI用于將觸點(diǎn)接到母線上。LD、LDI還與塊操作指令A(yù)NB、ORB相配合，用于分支電路的起點(diǎn)。OUT不能用于X；并聯(lián)輸出OUT指令可連續(xù)使用任意次。OUT指令用于T和C，其后須跟常數(shù)K，K為延時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)次數(shù)。4.應(yīng)用舉例圖1.1LD、LDI、OUT指令應(yīng)用1.3.2.2AND、ANI指令1.指令的作用AND：與指令，用于串聯(lián)單個(gè)常開觸點(diǎn)。ANI(ANdInverse)：與反指令，用于串聯(lián)單個(gè)常閉觸點(diǎn)。2.編程元件AND、ANI：X、Y、M、S、T、C3.指令的說明AND和ANI指令用于單個(gè)觸點(diǎn)與左邊觸點(diǎn)的串聯(lián)，可連續(xù)使用。執(zhí)行OUT指令后，通過與指令可驅(qū)動(dòng)其它線圈輸出。若是兩個(gè)并聯(lián)電路塊（兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)連接的電路）串聯(lián)，則需用后面的ANB指令。4.應(yīng)用舉例 圖1.2AND、ANI指令應(yīng)用 1.3.2.3OR、ORI指令1.指令的作用OR：或指令，用于并聯(lián)單個(gè)常開觸點(diǎn)。ORI(ORInverse)：或反指令，用于并聯(lián)單個(gè)常閉觸點(diǎn)。2.指令說明OR、ORI編程元件：X、Y、M、T、C、S。OR、ORI指令僅用于單個(gè)觸點(diǎn)與前面觸點(diǎn)的并聯(lián)。若是兩個(gè)串聯(lián)電路塊（兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路）相并聯(lián)，則用ORB指令。3.應(yīng)用舉例圖1.3OR、ORI指令應(yīng)用1.3.2.4ANB、ORB指令1.指令的作用ANB(AndBlock)并連電路塊串連連接指令。ORB(OrBlock)：串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接指令。2.指令的說明串聯(lián)電路塊兩個(gè)或以上的觸點(diǎn)串連而成的電路塊；并聯(lián)電路塊是指兩個(gè)或以上的觸點(diǎn)串連而成的電路。將并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)時(shí)用ANB指令；將串聯(lián)電路塊并聯(lián)時(shí)用ORB指令。ANB、ORB指令不帶元件號。并聯(lián)電路塊中各支路的起點(diǎn)使用LD或LDI指令；每個(gè)串聯(lián)電路塊的起點(diǎn)都要用LD或LDI指令，電路塊后面用ORB指令。3.應(yīng)用舉例圖1.4ANB、ORB指令應(yīng)用1.3.2.5MPS、MRD、MPP指令1.指令的作用MPS(Push)：進(jìn)棧指令；MRD(Read)：讀棧指令；MPP(POP)：出棧指令。2.指令的說明MPS、MRD、MPP指令無編程元件。MPS、MPP指令成對出現(xiàn)，可以嵌套。MRD指令可有可無，也可有兩個(gè)或兩個(gè)以上。3.應(yīng)用舉例圖1.5MPS、MRD、MPP指令應(yīng)用1.3.2.6SET、RST指令1.指令的作用SET：置位指令(接通并保持)。RST：復(fù)位指令。2.指令的說明SET指令的編程元件：Y、M、S。RST指令的編程元件：Y、M、S、T、C、D。RST指令具有優(yōu)先級。3.應(yīng)用舉例圖1.6SET、RST指令應(yīng)用1.3.2.7PLF、PLS指令1.指令的作用PLS：上升沿微分輸出指令。PLF：下降沿微分輸出指令。2.指令的說明指令只能用于編程元件Y和M。PLS為信號上升沿（OFF→ON）接通一個(gè)掃描周期；PLF為信號下降沿（ON→OFF）接通一個(gè)掃描周期。3.應(yīng)用舉例圖1.7PLS、PLF指令應(yīng)用1.3.2.8NOP、END指令1.指令的作用NOP：空操作指令。END:結(jié)束指令。2.指令的說明NOP、END指令無編程元件。PLC執(zhí)行程序時(shí)從0步掃描到END指令為止，后面的程序跳過不執(zhí)行。以上列舉的18條指令是PLC指令系統(tǒng)中最為常用的指令，任何一種PLC都必含這些基本指令，只是助記符可能約有區(qū)別而已。1.4基礎(chǔ)訓(xùn)練在項(xiàng)目實(shí)施前，為了更好地掌握PLC基本編程與調(diào)試方法、基本邏輯指令的應(yīng)用，請首先進(jìn)行下面的基礎(chǔ)訓(xùn)練。1.4.1電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行1．控制要求：在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，某些生產(chǎn)機(jī)械常要求能實(shí)現(xiàn)調(diào)整位置的點(diǎn)動(dòng)工作。試用可編程控制器的基本邏輯指令來控制電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。2．訓(xùn)練目的：進(jìn)一步理解PLC的輸入繼電器X、輸出繼電器Y的含義；懂得PLC應(yīng)用系統(tǒng)必須由軟硬件構(gòu)成；掌握基本編程方法之“點(diǎn)動(dòng)控制”。3．參考設(shè)計(jì)（1）硬件配置要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行所需的器件有：起動(dòng)按鈕SB，交流接觸器KM，熱繼電器FR及開關(guān)QS等。電路的連接如圖1.8所示。圖1.8電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行接線圖（2）梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)輸入輸出接線圖可設(shè)計(jì)出異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行的梯形圖如圖1.9所示。圖1.9電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行梯形圖工作過程分析如下：當(dāng)按下SB1時(shí)，輸入繼電器X0得電，其常開觸點(diǎn)閉合，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)未過熱，熱繼電器常開觸點(diǎn)不閉合，輸入繼電器X2不接通，其常閉觸點(diǎn)保持閉合，則此時(shí)輸出繼電器Y0接通，進(jìn)而接觸器KM得電，其主觸點(diǎn)接通電動(dòng)機(jī)的電源，則電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)松開按鈕SB1時(shí)，X0失電，其觸點(diǎn)斷開，Y0失電，接觸點(diǎn)KM斷電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即本梯形圖可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制功能。學(xué)習(xí)思考：1．梯形圖與常規(guī)控制的控制線路有何區(qū)別與聯(lián)系？2．在PLC接線圖中使用的是熱繼電器的常開觸點(diǎn)，如果要使用常閉觸點(diǎn)，梯形圖應(yīng)如何設(shè)計(jì)？1.4.2電動(dòng)機(jī)起停控制1．控制要求：用兩個(gè)按鈕控制一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。2．訓(xùn)練目的：學(xué)習(xí)基本編程方法；了解PLC程序的輸入、調(diào)試運(yùn)行方法；熟悉編程軟件的基本應(yīng)用；掌握基本編程方法之“啟動(dòng)－保持－停止”。3．參考設(shè)計(jì)（1）硬件配置實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的起?？刂扑璧钠骷校浩饎?dòng)按鈕SB1，停止按鈕SB2，交流接觸器KM，熱繼電器FR及開關(guān)QS等。電路的連接如圖1.10所示。圖1.10電動(dòng)機(jī)的起?？刂平泳€圖（2）梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)輸入輸出接線圖可設(shè)計(jì)出控制異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停止的梯形圖如圖1.11所示。圖1.11電動(dòng)機(jī)的起?？刂铺菪螆D當(dāng)按鈕SB1被按下時(shí)X0接通，Y0置1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。需要停車時(shí)，按下停車按鈕SB2,串聯(lián)于Y0線圈回路中的X1的常閉觸點(diǎn)斷開，Y0置0，電機(jī)失電停車。該梯形圖稱為啟－保－停電路。這個(gè)名稱主要來源于圖中的自保持觸點(diǎn)Y0。并聯(lián)在X0常開觸點(diǎn)上的Y0常開觸點(diǎn)的作用是當(dāng)鈕SB1松開，輸入繼電器X0斷開時(shí)，線圈Y0仍然能保持接通狀態(tài)。工程中把這個(gè)觸點(diǎn)叫做“自保持觸點(diǎn)”。啟－保－停電路是梯形圖中最典型的單元，它包含了梯形圖程序的全部要素。注意：如果接入PLC的是輸入信號SB2是常閉觸點(diǎn)，這時(shí)在梯形圖中所用的X1的觸點(diǎn)類型就應(yīng)為常開，它與繼電器電路圖中的習(xí)慣是相反的。故而建議盡可能采用常開觸點(diǎn)作為PLC的輸入信號。學(xué)習(xí)思考：在PLC接線圖中如果不使用熱繼電器的控制觸點(diǎn)作輸入，可以嗎？有何區(qū)別？1.4.3走廊燈兩地控制1．控制要求：樓上開關(guān)、樓下開關(guān)均能控制走廊燈的亮滅。2．訓(xùn)練目的：熟悉邏輯與、邏輯或、觸點(diǎn)組指令的使用方法；進(jìn)一步熟悉編程軟件的基本應(yīng)用；掌握基本編程方法之“多條件與或”。3．參考設(shè)計(jì)（1）輸入/輸出編址表，見表1.1。表1.1走廊燈兩地控制輸入輸出編址表輸入編址輸出編址X0樓上開關(guān)Y0走廊燈X1樓下開關(guān)（2）參考程序：編制的梯形圖程序見圖1.12。圖1.12走廊燈兩地控制程序?qū)W習(xí)思考：1．作出滿足該要求的硬件接線圖。2．對圖1.12中程序進(jìn)行修改，完成相同的功能。1.4.4電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行控制1．控制要求：在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，某些生產(chǎn)機(jī)械常要求既能正常起動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)調(diào)整位置的點(diǎn)動(dòng)工作。現(xiàn)要求用可編程控制器來控制電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行。2．訓(xùn)練目的：進(jìn)一步訓(xùn)練基本編程方法；加強(qiáng)對程序掃描工作原理的理解。3．參考設(shè)計(jì)（1）回顧繼電器—接觸器控制方法（a）（b）（c）圖1.13點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行控制線路圖1.13（a）為主電路。工作時(shí)，合上刀開關(guān)QS，三相交流電經(jīng)過QS，熔斷器FU，接觸器KM主觸點(diǎn)，熱繼電器FR至三相交流電動(dòng)機(jī)。圖1.13（b）是帶手動(dòng)開關(guān)SA的點(diǎn)動(dòng)控制線路。當(dāng)需要點(diǎn)動(dòng)控制時(shí)，只要把開關(guān)SA斷開，由按鈕SB2來進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。當(dāng)需要正常運(yùn)行時(shí)，只要把開關(guān)SA合上，將KM的自鎖觸點(diǎn)接入，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。圖1.13（c）中增加了一個(gè)復(fù)合按鈕SB3來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。需要點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，按下按鈕SB3，其常閉觸點(diǎn)先斷開自鎖電路，常開觸發(fā)后閉合接通起動(dòng)控制電路，KM接觸器線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，接通三相電源，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)松開點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3時(shí)，KM線圈失電，KM主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。若需要電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由停止按鈕SB1及起動(dòng)按鈕SB2控制，接觸器KM的輔助觸點(diǎn)起自鎖作用。（2）PLC控制硬件配置實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行所需的器件有：停止按鈕SB1，起點(diǎn)按鈕SB2，功能按鈕SB3或選擇開關(guān)SA，交流接觸器KM，熱繼電器FR及隔離開關(guān)QS等。PLCI/O連接如圖1.14所示。(a)二按鈕一旋鈕(b)三按鈕圖1.14點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行控制PLC接線圖（3）梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)輸入輸出接線圖（a）可設(shè)計(jì)出異步電動(dòng)機(jī)既點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行又連續(xù)運(yùn)行的梯形圖如圖1.15（a）所示。根據(jù)輸入輸出接線圖（b）是否就應(yīng)設(shè)計(jì)出異步電動(dòng)機(jī)既點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行又連續(xù)運(yùn)行的梯形圖如圖1.15（b）所示呢？(a)二按鈕一旋鈕控制梯形圖(b)三按鈕控制梯形圖圖1.15點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行控制梯形圖請調(diào)試！如果梯形圖（b）運(yùn)行不成功的話，請從PLC的循環(huán)掃描工作原理著手分析原因。注意：這是PLC控制與繼電器—接觸器控制的最大區(qū)別所在！學(xué)習(xí)思考：1．三按鈕控制的梯形圖程序?yàn)槭裁礇]有點(diǎn)動(dòng)功能呢？2．試著設(shè)計(jì)用三按鈕控制的梯形圖程序。1.4.5“與”、“或”邏輯控制1．控制要求：對位元件操作，其結(jié)果構(gòu)成“與”、“或”控制邏輯，分別控制兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2．訓(xùn)練目的：熟悉SET指令和RST指令的使用方法，并利用SET和RST指令實(shí)現(xiàn)“與”、“或”控制邏輯；進(jìn)一步熟悉PLC程序的輸入、調(diào)試運(yùn)行方法和編程軟件的應(yīng)用。3．參考設(shè)計(jì)（1）輸入/輸出編址表，見表1.2。表1.2“與”、“或”控制邏輯程序輸入輸出編址表輸入編址輸出編址X0輸入信號1Y0輸出信號1X1輸入信號2Y1輸出信號2（2）參考程序：編制的梯形圖程序見圖1.16。圖1.16位元件操作構(gòu)成“與”“或”邏輯控制學(xué)習(xí)思考：1.SET、RST指令和OUT指令有何異同？2.與、或、非基本邏輯關(guān)系與梯形圖中觸點(diǎn)形式及連接方式的關(guān)系？1.5任務(wù)實(shí)施1.5.1信息收集在分析項(xiàng)目任務(wù)書的基礎(chǔ)上搜集并閱讀三菱FX2PLC編程手冊及產(chǎn)品樣本；下載安裝三菱FX2PLC編程軟件并閱讀相應(yīng)使用說明書；搜集并閱讀類似技術(shù)文檔范本。1.5.2總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)就是要從宏觀上解決“怎么做”的問題，其主要內(nèi)容應(yīng)包括技術(shù)路線或設(shè)計(jì)途徑、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)及其類型、主要低壓電器的選型、PLC軟件環(huán)境、測試條件和測試方法、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。對于本項(xiàng)目來說，要求簡單，目標(biāo)明確。該系統(tǒng)是典型的邏輯控制系統(tǒng)，其控制對象是電動(dòng)機(jī)。對于邏輯控制系統(tǒng)，正好充分利用PLC的高可靠性和邏輯控制優(yōu)勢。在確定方案的情況下編制項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃并付諸實(shí)施。1.5.3選型設(shè)計(jì)選型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是基于總體方案設(shè)計(jì)，選擇和采購PLC控制系統(tǒng)所需的各類元器件，包括PLC和低壓電器兩大部分。低壓電器包括空開、接觸器、熱繼電器、中間繼電器、按鈕、選擇開關(guān)、指示燈、蜂鳴器、直流電源、隔離變壓器等。PLC是選型設(shè)計(jì)階段的重點(diǎn)，工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。1.PLC選型我國常用的品牌PLC主要有德國西門子、日本三菱、日本歐姆龍、美國羅克韋爾和美國通用電氣等公司的產(chǎn)品，其中日本三菱、德國西門子、日本歐姆龍的小型PLC在我國應(yīng)用比較廣泛。本系統(tǒng)具有5點(diǎn)輸入，3點(diǎn)輸出，考慮一定的余量，選用了三菱的FX2N-16MR-001。2.低壓電器的選型施耐德的低壓電器在我國的應(yīng)用極為廣泛，可靠性及性價(jià)比高，因此應(yīng)選用施耐德的產(chǎn)品。低壓電器的選型主要包括空開、接觸器、熱繼電器、指示燈、按鈕等元件的選型。選擇空開、接觸器時(shí)，主要考慮其額定電壓和額定電流。對于三相異步交流電動(dòng)機(jī)，一般按每千瓦2.0～2.5安培計(jì)算其電流。選用熱繼電器時(shí)，既要保證所選的熱繼電器可以整定到所需的電流，又要確?？梢院瓦x定的接觸器配套。元件的選擇見電氣圖。1.5.4電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電控板（柜）安裝電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)選定PLC、低壓電器和現(xiàn)場布局，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣圖和安裝圖。根據(jù)項(xiàng)目的復(fù)雜程度，需要設(shè)計(jì)的圖紙一般包括主電路圖、電源回路圖、輸入回路圖、輸出回路圖、端子接線圖、元件安裝圖、面板元件布局圖、操作臺或控制柜簡圖等。對于本項(xiàng)目來說，只要有主電路圖、輸入/輸出回路圖、元件安裝圖、面板元件布局圖就可以了。1.輸入/輸出編址表電動(dòng)機(jī)雙向運(yùn)行電控系統(tǒng)的輸入信號共有5點(diǎn)，輸出信號共有3點(diǎn)，其編址見下表。表1.3翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)PLC系統(tǒng)輸入信號編址表序號I/O編址名稱元件代號備注1X0正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1操作面板2X1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB23X2停止按鈕SB34X3急停按鈕SB45X4熱繼電器FR1控制面板6Y0皮帶運(yùn)行指示HL操作面板7Y1電機(jī)正轉(zhuǎn)（皮帶左行）接觸器KM1控制面板8Y2電機(jī)反轉(zhuǎn)（皮帶右行）接觸器KM22.電氣圖在技術(shù)歸檔時(shí)，電氣圖裝訂順序一般是封面、圖紙目錄、元件明細(xì)表、主電路圖、電源圖、輸入回路圖、輸出回路圖、端子接線圖、操作臺或柜體面板圖、元件安裝位置示意圖等。由于本項(xiàng)目較簡單，故只給出元件明細(xì)表1張，主電路及電源、PLC接線圖各1張，控制面板元件布局示意圖1張。表1.4元件明細(xì)表名稱三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行裝置序號元件名稱元件代號規(guī)格型號數(shù)量單位生產(chǎn)廠家1空氣開關(guān)QF1C45N-3P-C10A個(gè)1施耐德2空氣開關(guān)QF2C45N-2P-D4A個(gè)1施耐德空氣開關(guān)QF3C45N-1P-C4A個(gè)1施耐德3電動(dòng)機(jī)MY160-45.5KW臺1重慶電機(jī)廠4按鈕SB1、SB2XB2-BW33B1C綠只2施耐德5按鈕SB3XB2-BW33B1C紅只1施耐德6按鈕SB4XB2-BW33B1C蘑菇形只1施耐德7接觸器KM1、KM2只2施耐德8熱繼電器FRLR2-D3357C只1施耐德9指示燈HLXB2-BVB3C紅只1施耐德10PLCFX2NFX2N－32MR個(gè)1三菱圖1.17傳送帶電控系統(tǒng)元件布置圖圖1.18傳送帶電控系統(tǒng)主電路及電源連接圖1.19傳送帶電控系統(tǒng)PLC輸入回路圖1.20傳送帶電控系統(tǒng)PLC輸出回路1.5.5控制程序設(shè)計(jì)本階段的主要任務(wù)是確定控制程序的總體設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)思路，最后以梯形圖或語句表等形式編寫控制程序，并根據(jù)控制要求對控制程序的功能進(jìn)行調(diào)試。由于本設(shè)計(jì)任務(wù)簡單，故采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)（讀者可在此基礎(chǔ)上修改運(yùn)行要求自己設(shè)計(jì)與調(diào)試）。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫試湊法，是工程技術(shù)人員經(jīng)常選用的一種設(shè)計(jì)方法。該方法要求設(shè)計(jì)者掌握和積累大量的典型梯形圖，在掌握這些典型梯形圖的基礎(chǔ)上，充分理解實(shí)際的控制問題，將實(shí)際的控制問題分解為典型的梯形圖，然后進(jìn)行組合，結(jié)合實(shí)際的控制需求，修改成滿足運(yùn)行要求的梯形圖程序。圖1.21皮帶運(yùn)行控制梯形圖程序通過學(xué)習(xí)和實(shí)際工作，讀者可以不斷積累典型的梯形圖資源，例如電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)控制程序、電機(jī)Y/△啟動(dòng)控制程序、多傳送帶的啟?？刂瞥绦?、輸入觸點(diǎn)濾波程序、模擬量輸入程序、模擬量輸出程序、PID調(diào)節(jié)程序、通信口初始化程序等。本書的各類梯形圖即可作為典型梯形圖資源使用。此外，讀者還可以從各種PLC教材或?qū)Ｖ惺占嗟牡湫吞菪螆D。1.5.6（現(xiàn)場）調(diào)試與測試剛編寫好的程序難免有缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤和缺陷，減少系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能作出正確的響應(yīng)，需要對程序進(jìn)行離線測試。經(jīng)調(diào)試、排錯(cuò)、修改及模擬運(yùn)行后，才能正式投入運(yùn)行。程序測試時(shí)重點(diǎn)應(yīng)注意下列問題：(1)程序能否按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行；(2)各種必要的功能是否具備；(3)發(fā)生意外事故時(shí)能否作出正確的響應(yīng)；(4)對現(xiàn)場干擾等環(huán)境因素適應(yīng)能力如何。經(jīng)過測試、排錯(cuò)和修改后，程序基本正確，下一步就可到控制現(xiàn)場試運(yùn)行，進(jìn)一步查看系統(tǒng)整體效果，還有哪些地方需要進(jìn)一步完善。經(jīng)過一段時(shí)間試運(yùn)行，證明系統(tǒng)性能穩(wěn)定，工作可靠，已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就可把程序固化到EPROM或EEPROM芯片中，正式投入運(yùn)行。本階段的主要任務(wù)是基于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，核對設(shè)計(jì)需求和系統(tǒng)現(xiàn)有功能的一致性程度。如果系統(tǒng)存在局部錯(cuò)誤或不能滿足某些設(shè)計(jì)需求，則應(yīng)提出局部修改意見，并對電氣系統(tǒng)和PLC控制程序進(jìn)行修改，直至滿足設(shè)計(jì)需求。調(diào)試過程中，應(yīng)盡可能通過修改控制程序來滿足設(shè)計(jì)需求，以減少投資和提高功效。1.5.7工程驗(yàn)收和技術(shù)歸檔項(xiàng)目完成后，必須試運(yùn)行和驗(yàn)收。對于實(shí)際工程為了便于維護(hù)和工程資源的重用性需求，還需編制相應(yīng)的技術(shù)文檔。技術(shù)文檔必須按國家標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)相關(guān)人員審核后存入技術(shù)檔案室進(jìn)行統(tǒng)一管理。雖然本項(xiàng)目只是基本練習(xí)，但仍然可試著練習(xí)編寫相應(yīng)技術(shù)資料。1.6任務(wù)拓展PLC功能模塊與基本編程方法1.6.1FX系列PLC模塊簡介1．FX系列PLC功能模塊簡介I/O系統(tǒng)是CPU與現(xiàn)場I/O設(shè)備或其他外設(shè)之間的連接部件。PLC的對外功能就是通過各類I/O模塊的外接線來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的檢測與控制的。I/O模塊的主要作用為：（1）獲取現(xiàn)場信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給CPU。（2）對輸入信號進(jìn)行整形、濾波、消除噪聲。（3）將CPU輸出信號轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場輸入輸出信號與PLC內(nèi)部邏輯電路之間的隔離。（5）實(shí)現(xiàn)各種輸入的預(yù)處理及輸出的預(yù)控制。FX2N系列PLC的I/O系統(tǒng)組成如圖1.22所示。FX2N系列PLC的常用I/O模塊單元如表1.6所示。圖1.22FX系列PLCI/O系統(tǒng)組成圖表1.6三菱FX2N系列單元模塊型號功能描述參考價(jià)型號功能描述參考價(jià)FX2N系列主單元FX2N特殊功能單元FX2N-128MR-001主機(jī)64入64出,繼電器5800.00FX2N-2DA2通道模擬量輸出模塊1600.00FX2N-80MR-001主機(jī)40入40出,繼電器4600.00FX2N-2AD2通道模擬量輸入模塊1400.00FX2N-64MR-001主機(jī)32入32出,繼電器3900.00FX2N-4DA4通道模擬量輸出模塊2000.00FX2N-48MR-001主機(jī)24入24出,繼電器3400.00FX2N-4AD2通道模擬量輸入模塊1400.00FX2N-32MR-001主機(jī)16入16出,繼電器2600.00FX2N-4AD-TC4通道熱電偶輸入模塊2000.00FX2N-16MR-001主機(jī)8入8出,繼電器1800.00FX2N-2LC2通道溫度控制模塊2500.00FX2N-80MR-D主機(jī)40入40出,繼電器4600.00FX2N-5A4通道AD,1通道DA2300.00FX2N-64MR-D主機(jī)32入32出,繼電器3900.00FX2N-1HC1通道高速計(jì)數(shù)器1500.00FX2N-48MR-D主機(jī)24入24出,繼電器3400.00FX2N-IPG-E1通道脈沖輸出模塊2300.00FX2N-32MR-D主機(jī)16入16出,繼電器2600.00FX2N-10GM1軸定位模塊2700.00FX2N特殊擴(kuò)展模塊FX2N-20GM2軸定位模塊5100.00FX2N-CNV-BDFX0N適配器連接用模塊260.00FX2N-8AV-BD8通道模擬量設(shè)定模塊250.00FX2N-CNV-BC擴(kuò)展電纜轉(zhuǎn)換器260.00FX2N系列擴(kuò)展單元FX2N-CNV-IF擴(kuò)展電纜轉(zhuǎn)換器260.00FX2N-48ER擴(kuò)展24入24出繼電器2300.00FX2N-232-BDRS-232接口1通道300.00FX2N-32ER擴(kuò)展16入16出繼電器1400.00FX2N-485-BDRS-485接口1通道300.00FX2N-16ER擴(kuò)展16入700.00FX2N-422-BDRS-422接口1通道300.00FX2N-16EYR擴(kuò)展16出繼電器700.00FX2N系列PLC型號格式表示如下：2．開關(guān)量I/O模塊開關(guān)量控制是PLC的基本功能，因此開關(guān)量I/O模塊是PLC的通用模塊，它可以直接與生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備相連。開關(guān)量I/O模塊可分為開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊。開關(guān)量輸入模塊按照使用電源不同又可分為直流輸入模塊、交流輸入模塊、交/直流輸入模塊。開關(guān)量輸出模塊按照負(fù)載使用電源不同也可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊、交/直流輸出模塊，按照輸出開關(guān)器件的種類不同又可分為晶體管輸出式、晶閘管輸出式和繼電器輸出式。1.6.2基本編程方法與規(guī)則1.基本編程方法當(dāng)可編程控制器用于邏輯控制時(shí)，梯形圖的設(shè)計(jì)方法和繼電器—接觸器控制的控制線路設(shè)計(jì)方法類似，對于初學(xué)者掌握一些基本設(shè)計(jì)方法是必要的。熟悉了基本方法，經(jīng)過充滿趣味的練習(xí)和訓(xùn)練，就可能具備設(shè)計(jì)比較復(fù)雜一些的控制程序的能力。（1）啟動(dòng)、保持和停止控制實(shí)現(xiàn)Y10的啟動(dòng)、保持和停止的四種梯形圖如圖1.23所示。這些梯形圖均能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、保持和停止的功能。X0為啟動(dòng)信號，X1為停止信號。圖a、c是利用Y10常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖保持，而圖b、d是利用SET、RST指令實(shí)現(xiàn)自鎖保持。圖1.23啟動(dòng)、保持和停止控制梯形圖（2）兩地控制下圖是兩個(gè)地方控制一個(gè)繼電器線圈的程序。其中X0和X1是一個(gè)地方的起動(dòng)和停止控制按鈕，X2和X3是另一個(gè)地方的起動(dòng)和停止控制按鈕。圖1.24兩地控制梯形圖（3）互鎖控制圖1.25是3個(gè)輸出線圈的互鎖電路。其中X0、X1和X2是起動(dòng)按鈕，X3是停止按鈕。由于Y0、Y1、Y2每次只能有一個(gè)接通，所以將Y0、Y1、Y2的常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)到其它兩個(gè)線圈的控制電路中。圖1.25互鎖控制梯形圖（4）順序控制圖1.26中Y0的常開觸點(diǎn)串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通為條件。這樣，只有Y0接通才允許Y1接通。Y0關(guān)斷后Y1也被關(guān)斷停止，而且Y0接通條件下，Y1可以自行接通和停止。X0、X2為起動(dòng)按鈕，X1、X3為停止按鈕。圖1.26順序控制梯形圖2．編程規(guī)則及注意事項(xiàng)三菱PLC的梯形圖編程規(guī)則與其他PLC的編程規(guī)則基本相同。下列各圖中左邊的均是錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)膶懛?，右邊才是正確的寫法。（1）每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用