第8章 可编程控制器的设计及示例

2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例18.1PLC控制系统设计概述8.1.1PLC控制设计的基本原则8.1.2PLC控制设计的基本步骤8.2输入输出接线图的设计8.2.1输入接线图的设计8.2.2节省输入点的几种方法8.2.3输出接线图的设计8.2.4节省输出点的几种方法8.3PLC控制设计示例8.3.1十字路口交通灯控制8.3.2电镀自动生产线PLC设计8.3.3传送带机械手控制设计第8章可编程控制器的设计及示例2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例2第8章可编程控制器的设计及示例•可编程控制器在电气控制系统中，主要是根据控制梯形图进行开关量的逻辑运算，根据运算结果进行开关量的输出控制，如果和特殊模块连接，也可以进行模拟量的输入输出控制。•可编程控制器的设计主要分为控制梯形图设计、可编程控制器的输入输出接线设计以及主电路的设计等。•控制梯形图的设计是整个设计的核心部分。•由于控制梯形图的设计基本上和常规电器的控制电路一样，所以掌握常规电器控制电路的控制原理和设计方法是可编程控制器设计的基础。2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例38.1PLC控制系统设计概述•PLC电气控制系统是控制电气设备的核心部件，因此PLC的控制性能是关系到整个控制系统是否能正常、安全，可靠、高率的关键所在。在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：•(1)最大限度地满足被控对象的控制要求。•(2)力求控制系统简单、经济、实用，维修方便。•(3)保证控制系统的安全、可靠性。•(4)操作简单、方便、并考虑有防止误操作的安全措施。•(5)满足PLC的各项技术指标和环境要求。8.1.1PLC控制设计的基本原则2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例48.1.2PLC控制设计的基本步骤•1、对控制系统的控制要进行详细了解•2、控制系统初步方案设计•3、根据控制要求确定输入输出元件，绘制PLC输入输出接线图和主电路图•4、根据控制要求和输入输出接线图绘制梯形图•5、完善上述设计内容•6、安装调试2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例58.2输入输出接线图的设计•例8-1将图8-1所示的两个地点控制一台电动机的控制电路改为PLC控制。图8-1两个地点控制一台电动机的控制电路(b)梯形图(a)PLC接线图X0X1X2X3X4Y0Y0Y0X0X1COMPLCX2KM～220VSB1SB2FRSB4SB3COM1X3X4图8-2两个地点控制一台电动机的PLC控制图1KMSB1SB2KMFRSB4SB38.2.1输入接线图的设计2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例6图8-3两个地点控制一台电动机的PLC控制图2(a)PLC接线图1(b)梯形图1COM1X0SB3X1SB4Y0FRY0SB2Y0SB1～220VX0X1COMPLCKMKMPLCCOMX1X0～220VY0SB1Y0SB2Y0FRX1SB4X0SB3COM1(d)梯形图2(c)PLC接线图22019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例7•例8-2智力抢答•分3组进行智力抢答，每组一盏灯，先按下按钮的灯亮，后按下按钮无效。儿童组2人，每人一个按钮，按下其中1个人按下按钮灯就亮。学生组1人，1个按钮。教授组2人，每人一个按钮，2人都按下按钮灯才亮。•主持人按下复位按钮后灯灭，开始抢答。如果主持人闭合开关后10秒内抢答成功，电磁线圈将使彩球摆动，以示抢答者得到一次幸运机会。(b)梯形图(a)PLC接线图Y0Y0X0X1COMPLCX2YA～220VSB1SB2SB4SB3COM1X3X4Y1Y2Y3SB5SB6SA儿童组学生组教授组教授组主持人主持人儿童组学生组电磁线圈HL1HL2HL3Y0X0X4Y1Y0X1Y1Y2Y0X4Y1Y2Y0X2X3Y1Y2X3ENDY2Y3X3K100Y1Y2Y3T0T0图8-4智力抢答2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例8(b)控制电路UVR1WR2MR3KM2KM3KM2L1KM3L2(a)主电路L3KM4KM2KM3KM1QSFUFRKM4KM4KM1KM1SB1SB2FRKT1KT2KT3KT1KT2KT3KM4KM2KM3KM4KM2KM3KM4KM2KM3KM4将时间原则转子回路串接电阻起动控制电路(第二章图2-23)改为PLC控制。2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例9•例8-3将时间原则转子回路串接电阻起动控制电路(第二章图2-23)改为PLC控制。Y0T0K40T1K60T2K70Y3T0T1T1T2T2Y2Y1X0梯形图X0COMY3Y2Y1Y0COM1KM4KM3KM2KM1KM3KM4SB1SB2KM2KM1～FR接线图(a)(b)图8-5时间原则转子回路串接电阻PLC起动控制电路2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例108.2.2节省输入点的几种方法•1、编码输入法•编码输入是将多个输入继电器的组合作为输入信号，n个输入继电器有2n种组合，可以用n位二进制数表示，这种输入方法可以最大限度地利用输入点，一般需要梯形图译码。如图8-6所示，输入继电器X0、X1有4种组合，(即2位二进制数00、01、10、11)，用M0～M3表示，相当于4个输入信号。例如开关在M2位置，X1、X0=10，梯形图中M2线圈得电。M0M1M2M3X0X1COMX0X1X0X1X0X1X0X1M0M1M2M3PLC(b)梯形图(a)PLC接线图图8-6编码输入之一2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例111234567X0X1COMPLCX2图8-7编码输入之二2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例12•图8-8为3行2列输入矩阵，这种接线一般常用于有多种输入操作方式的场合。如图中的选择开关SA打在左边，则执行手动操作方式，用按钮进行输入操作。开关打在右边，则执行自动操作方式，由系统接点进行自动控制。•用功能指令组成输入矩阵的方法参见第六章的相关内容。X0X1COMPLCX2手动自动SA图8-83行2列输入矩阵2、矩阵输入法2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例13•图8-9是用编程的方式组成的输入电路。输入按钮SB相当于一个十档位的选择开关，初始位置为M20线圈得电，M20=1，接点闭合。组成M20～M29十个选择开关接点按钮X1成为步进选择开关,移位寄存器单点输入M29M21M20K9K1M21M20SFTLPM20X1M29M28M27M26M25M24M23M22M21X0X1COMPLCSB图8-9按钮式十档位选择开关3、编程法2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例148.2.3输出接线图的设计•PLC输出电路中常用的输出元件有各继电器、接触器、电磁阀、信号灯、报警器、发光二极管等。•PLC输出电路采用直流电源时，对于感性负载，应反向并联二极管，否则接点的寿命会显著下降，二极管的反向耐压应大于负载电压的5～10倍，正向电流大于负载电流。•PLC输出电路采用交流电源时，对于感性负载，应并联阻容吸收器(由一个0.1μF电容器和一个100～120Ω电阻串联而成)以保护接点的寿命。•PLC输出电路无内置熔断器，当负载短路等故障发生时将损坏输出元件，为了防止输出元件损坏，在输出电源中串接一个5～10A的熔断器。如图8-10所示。图8-10PLC输出电路保护的措施KAY0COM1＋－Y1FUKAY0COM1Y1FU～RCEL(a)直流输出电路(b)交流输出电路VEL2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例15•在第四章图4-53中、星三角降压起动PLC控制电路需用2点输入(一个起动按钮，一个停止按钮)，3点输出(接触器KM1～3)。而在图8-11所示的星三角降压起动PLC控制电路中采用了1点输入，2点输出。SB即是起动按钮又是停止按钮。考虑到星形起动接触器KM2只是在起动时用一下，可以和KM1共用一个输出点Y1。X0Y2Y1COM1～SBKM2KM3KM3KM2KM1COM(a)星三角起动主电路(b)星三角起动PLC接线图ALTPM0T0K80T1K90T0T1X0M0Y1Y2T0星三角起动梯形图(c)KM3QSFUFRM3～KM2KM1L1L2L3U1V1W1U2V2W2～220VFR图8-11星三角降压起动PLC控制例8-4星三角降压起动PLC控制2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例168.2.4节省输出点的几种方法•1.外部译码输出PLCLEDVabcdefgVssLELJBJ5～18V+-ABCDDD4511RabcdefgRabcdefgY3Y2Y1Y0COM1图8-12BCD码驱动七段数码管电路图2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例172、矩阵输出•在特定的场合可以用输出矩阵来控制外部电路。图8-13是一个5×8LED输出矩阵，使用了13点输出，用40个发光二极管，可用于显示40种工作状态。如果用动态扫描方式也可以显示一个5×8点阵的图形或文字。PLC5×8LED矩阵COM1COM2COM3COM4Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12Y13Y14－＋0123401234567图8-135×8LED输出矩阵2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例18•例8-5工业袋式除尘器的部分PLC控制•图8-14是工业袋式除尘器的部分PLC控制电路。该除尘器有4个除尘室，当除尘器开始工作时，1～4室依次轮流卸灰，每室卸灰时间为20秒，卸灰完毕后起动反吹风机，3秒后，1～4室再依次轮流清灰，每室清灰时间为15秒，结束后，并反复执行上述过程。1#卸灰2#卸灰3#卸灰4#卸灰4#清灰3#清灰2#清灰1#清灰KAKAKAY0Y1Y2Y3Y4COM1＋－可编程序控制器K1K2K3K4K5K6K7K8图8-14袋式除尘器PLC接线图2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例198.3PLC控制设计示例•8.3.1十字路口交通灯控制•在第四章第七节中，对十字路口交通灯的PLC控制是采用基本逻辑指令进行编程的，•下面举几个十字路口交通灯的PLC控制的程序，以供参考。图8-15十字路口交通灯的PLC控制COM5Y27COM4Y17Y7Y6Y5Y4COM212V→红↑红↑黄↑绿→黄→绿－＋2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例202019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例212019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例22图8-16十字路口交通灯控制梯形图2019年12月13日星期五第八章可编程控制器的设计及示例23(b)十字路口交通灯接线图77绿红十位个位十位个位ABCDEFG→绿→黄↑绿↑黄↑红PLCCOM1Y0Y1COM2Y4Y5Y6Y7COM3Y10Y11Y12Y13COM4Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y23Y24Y25Y26Y27COM5Y.COM12V＋→红－绿红ABCDEFG绿红ABCDEFG绿红ABCDEFGALTPM40T0T1T2K300K330K350M8000SUBK359T0K4M0BCDSEGDSEGDK4M20K4M20K1M4K1M8K2Y20K2Y10M40Y0Y1ENDY6Y4Y17Y5T2M40T2Y27Y7M40M40T1T2M8013(a)交通灯控制梯形图红黄T0绿绿红黄359－T0→M35～M20M35～M20→M15～M0M7～M4→Y27～Y20M11～M8→Y17～Y10BCD译码译码个位数十位数M15～M12M11～M8Y17Y16............Y10Y26Y27Y20M7～M4M3～M0百位十位个位小数位↑红数码管笔画→红数码管笔画（十位）（个位）注：Y17、Y27线圈应在