电气控制与PLC精品课程10

Date:2019/8/7Page:1第二节PLC的硬件设置第三节PLC的软件设计第四节PLC在机械手臂控制中的应用第十章可编程控制器的应用第一节PLC控制系统设计的内容与步骤本章小结Date:2019/8/7Page:2一、PLC控制系统设计的基本原则1．满足被控对象的控制要求考虑将来发展的需要，PLC选用功能较强的新产品，并留有适当的余量。2．系统安全、可靠3．尽可能简单、经济、使用与维修方便4．具有高的性能价格比。第一节PLC控制系统设计的内容与步骤Date:2019/8/7Page:3二、PLC控制系统设计步骤1．分析被控对象，提出控制要求。2.确定输入、输出设备。3．确定PLC的I/O点数，选择PLC机型。4．分配I/O点数，绘制PLC控制系统输入、输出端子接线图。5．程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。1）初始化程序；2）控制程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；4）保护和联锁程序。6．程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。7．调试过程结束，整理技术资料，投入使用。第一节PLC控制系统设计的内容与步骤Date:2019/8/7Page:4PLC控制系统设计步骤流程图Date:2019/8/7Page:5PLC机型的选择I/O点的数量和种类CPU的速度内存容量编程器打印机I/O模块通讯接口模块通讯传输电缆第二节PLC的硬件设置Date:2019/8/7Page:6一、PLC机型选择结构形式整体式模块式安装方式集中式远程I／O式分布式功能要求响应速度系统可靠性机型统一Date:2019/8/7Page:7输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入信号的器件。分类主令器件检测器件有源触点输入器件无源触点输入器件输入信号模拟信号数字信号开关信号二、PLCI/O端口选择按钮、选择开关、数字开关行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点压力传感器、温度传感器数字开关按钮、转换开关、形成开关、触点Date:2019/8/7Page:8输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序运行结果的器件。分类：驱动负载显示负载输出端口：继电器输出晶体管输出晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀二、PLCI/O端口选择指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器交直流负载直流负载交流负载Date:2019/8/7Page:9I/O点数的确定I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。确定依据：将与PLC相连的全部输入、输出器件根据所需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展的需要再相应增加10％～15％的余量二、PLCI/O端口选择Date:2019/8/7Page:10CPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般的PLC机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适CPU种类的PLC机型。三、CPU的速度Date:2019/8/7Page:11远程I/O模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远离控制站高速计数器模块：当PLC内部的高速计数器的最高计数频率不能满足要求时，可选择使用定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位通信联网模块：PLC与PLC之间，或PLC与计算机之间的通信与联网模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进行输入、输出。四、PLC模块的选择Date:2019/8/7Page:12PLC的外围设备主要是人—机对话装置，用于PLC的编程和监控。通过人—机对话装置可以进行编程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。PLC外围外围设备有编程器、打印机、EPROM写入器、显示器等。五、PLC外围设Date:2019/8/7Page:13我国优先选择220V的交流电源电压，特殊情况可选择24V直流电源供电。输入信号电源，一般利用PLC内部提供的直流24V电源。对于带有有源器件的接近开关可外接220V交流电源，提高稳定避免干扰。选用直流I/O模块时，需要外设直流电源。六、电源电压的选择Date:2019/8/7Page:14PLC的软件设计指PLC控制系统中用户程序的设计。第三节PLC的软件设计设计内容控制流程图梯形图状态转移图指令表设计方法翻译法状态转移图法逻辑设计法Date:2019/8/7Page:15状态转移图与梯形图S20M8002X0Y1S21X1Y2S22X2Y3S23X3Y4X4S0S0X0SETS20SETS0M8002Y1S20X1SETS21Y2S21X2SETS22Y3S22X3SETS22Y4S23X4S0RETENDLDM8002SETS0SELS0LDX0SETS20LDX0Date:2019/8/7Page:16用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对旧设备、旧控制系统的技术改造。设计举例正反转时间控制第三节PLC的软件设计一、翻译法Date:2019/8/7Page:17SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMX0X1X2Y1Y2COM一、翻译法SBSB1SB2KM1KM2~X1X0X0X2Y2Y1Y2Y2Y1Y1正反转Date:2019/8/7Page:18SB1SB2~COMX1X2Y1Y2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2X1X0KTY1Y2Y1T0K30定时器Date:2019/8/7Page:19针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。设计举例机械手控制二、状态转移图Date:2019/8/7Page:20以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。设计举例“与”逻辑关系“或”逻辑关系“与、或、非”逻辑关系三、逻辑设计法Date:2019/8/7Page:21L(Y1)＝X0·X1·X2·M1L(Y2)＝X0+X1+M2+Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)＝(X0+X1)·X2·Y2+M10X0Y3X1Y2M10X2“与”“或”“与、或、非”Date:2019/8/7Page:22传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。如：MPS模块化自动生产加工系统智能群控电梯控制系统第四节PLC在工业机械手臂中的应用Date:2019/8/7Page:23MPS生产加工系统Date:2019/8/7Page:24智能群控电梯Date:2019/8/7Page:25【应用范例1】机械手臂控制Date:2019/8/7Page:26①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动作）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。Date:2019/8/7Page:27④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。控制说明：③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件，经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。Date:2019/8/7Page:28控制说明：⑥LS0→D点有无工件侦测用限制开关LS5→E点有无工件侦测用限制开关LS1→A缸前行限制开关（左极限）LS2→A缸退回限制开关（右极限）LS3→B缸下降限制开关（下极限）LS4→B缸上升限制开关（上极限）Date:2019/8/7Page:29功能分析：①原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2ON）、B缸上升至上极限位置（LS4ON）及C缸松开为机械手臂的原点。执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。②工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。③传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，应驱动传送带转动。④上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完成组合。Date:2019/8/7Page:30元件分配：D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0A缸左限位传感器LS1，使用输入继电器X1A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5A缸驱动，使用输出继电器Y0B缸驱动，使用输出继电器Y1C缸驱动，使用输出继电器Y2传送带驱动，使用输出继电器Y3Date:2019/8/7Page:31绘绘制状态流程图b.工件搬运流程B缸下移（Y1ON）C缸夹取工件并延时（Y2ON）B缸上升（Y1OFF）A缸前进（Y0ON）工件尚未完全搬运B缸下移（Y1ON）C缸松开工件并延时（Y2OFF）B缸上升（Y1OFF）A缸后退（Y0OFF）a.原点复位流程A缸退回至右极限位置（LS2ON）B缸上升至上极限位置（LS4ON）Date:2019/8/7Page:32绘绘制状态流程图d.并进-合流分支c.传送带流程B缸在上极限位置E点有工件驱动传送带电机并延时2秒将工件搬运流程和传送带流程做成并进-合流分支结构Date:2019/8/7Page:33步进阶梯图转换Date:2019/8/7Page:34程序清单Date:2019/8/7Page:35本章小结1.本章主要讲述PLC控制系统设计的步骤、内容和方法。内容包括硬件设置和软件设计两方面。2.会合理选择硬件3.掌握翻译法、功能图法和逻辑法。4.能用PLC设计自动控制系统。Date:2019/8/7Page:36