第12章 可编程控制器应用系统设计

第12章可编程控制器应用系统设计第12章可编程控制器应用系统设计12.1可编程控制器的系统设计12.2可编程控制器系统设计的应用实例12.1可编程控制器的系统设计本节介绍可编程控制器应用系统设计的原则、方法和步骤。12.1.1PLC应用系统设计的内容和原则1.最大限度地满足被控对象的控制要求。2.在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。3.保证控制系统的安全、可靠。4.考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。1.熟悉被控对象，制定控制方案2.确定I／O点数及类型3.选择PLC机型4.选择输入输出设备，分配PLC的I/O地址5.设计PLC应用系统电气图纸6.程序设计7.系统调试8.建立文档12.1.2可编程控制器系统设计步骤12.1.2可编程控制器系统设计步骤1.熟悉被控对象，制定控制方案在分析被控对象的基础上，根据PLC的技术特点，与继电接触器控制系统、DCS系统、微机控制系统进行比较，优选控制方案。2.确定I／O点数及类型根据被控对象，确定用户所需的输入、输出设备，并确定PLC的I/O点数和类型。确定I/O点数时则要按实际I/O点数再向上附加20～30％的备用量。选择I/O类型主要考虑：数字量／模拟量、电流容量、电压等级、工作速度等。12.1.2可编程控制器系统设计步骤3.选择PLC机型对于以开关量控制为主的系统，PLC响应时间无需考虑。一般的机型都能满足要求。对于有模拟量控制的系统，特别是闭环控制系统，则要注意PLC响应时间，根据控制的实时性要求，选择合适的高速PLC。有时也可选用快速响应模块和中断输入模块来提高响应速度。若被控对象不仅有逻辑运算处理，同时还有算术运算，如A/D、D/A、BCD码、PID、中断等控制，则需选择指令功能丰富的PLC。若控制系统需要进行数据传输通信，则应选用具有联网通信功能的PLC。一般PLC都带有通信接口如RS232、RS422、RS485，但有些PLC通信口仅能用于连接手持式编程器。12.1.2可编程控制器系统设计步骤4.选择输入输出设备，分配PLC的I/O地址根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号，列出输入输出设备与PLC的I/O端子的对照表，以便绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。5.设计PLC应用系统电气图纸PLC应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路、PLC外部I／O电路图、系统电源供电线路、电气元件清单，以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工艺设计。详细内容参看本章第5节。12.1.2可编程控制器系统设计步骤6.程序设计根据程序设计思想，绘出程序流程框图，然后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程序注释。7.系统调试根据电气接线图安装接线，用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、调试、运行，直至运行正确。8.编制技术文件12.1.3应用程序设计方法1.应用程序设计的基本内容PLC程序设计的基本内容一般包括参数表的定义及地址分配程序流程框图绘制程序编制程序调试程序使用说明书五项内容2.参数表的定义及地址分配3.梯形图的功能流程图设计12.2PLC系统设计的应用实例（机械手控制系统）1.工艺过程控制要求2.操作面板布置3.输入/输出端子地址分配4.整体程序结构5.实现单操作工作的程序6.自动操作程序1.工艺过程控制要求驱动部分：机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。单线圈两位电磁阀：放松/夹紧电磁阀由一个单线圈两位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧，当该线圈断电时，机械手放松。双线圈两位电磁阀：上升/下降、左移/右移分别由双线圈两位电磁阀控制。下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升，上升电磁阀断电时，机械手下降停止。机械手的动作过程原点右位1.下降下限位开关3.上升2.夹紧夹紧电磁阀上升电磁阀下降电磁阀右移电磁阀4.右移8.左移5.下降7.上升6.放松夹紧电磁阀启动光电开关机械手操作方式：自动操作单步工作:每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。单周期工作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。连续工作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动地、连续不断地周期性循环。按停止按钮，机械手完成一个周期动作后，回到原点自动停止。手动操作：用按钮对机械手的每一部运动单独控制2.操作面板布置左/右I1.3上/下I1.4夹紧/放松I1.5加载选择动作选择单操作I0.7连续操作I1.2单周期操作I1.1步进I1.0启动按钮I0.0停止按钮I0.63.输入/输出端子地址分配采用S7-200CPU214,共用了14个输入，6个输出。FR11LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31LQ0.4Q0.5下降电磁阀上升电磁阀夹紧电磁阀右行电磁阀左行电磁阀原点指示启动按钮下限位开关上限位开关右限位开关左限位开关光电开关停止按钮单操作步进操作单周期操作连续操作工作方式选择加载选择左/右上/下夹/松I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I0.3I0.4I0.54.整体程序结构单操作程序1JMPI1.2I0.7在单操作方式断开LBL1I1.02JMP步进操作方式步进操作程序LBL2I1.1I1.23JMP单周期连续I0.0M1.0S1连续启动M1.0R1I1.1连续启动I0.6自动操作程序LBL3SM0.0END5.实现单操作工作的程序Q0.4Q0.3I1.3I0.2左/右上限I0.0右行I0.6Q0.3左行Q0.4I1.5夹/松I0.0夹紧Q0.2I0.6放松Q0.2S11RI1.4上/下I0.0Q0.1下降Q0.0I0.6Q0.0上升Q0.1三选一，只能有一个接通三选一，只能有一个接通三选一，只能有一个接通6.自动操作程序S0.0S0.1S0.2I0.1下限Q0.0复位I0.4I0.2上限Q0.5I0.0M2.0原点指示下降Q0.2S1T37INPTTON17T37S0.3启动下限定时器夹紧S0.3S0.4S0.5I0.3Q0.3Q0.1I0.2上升右行INPTTON15I0.1S0.6上限右限M2.2I0.3I0.5光电开关Q0.0M2.1松开下限Q0.2R1T38S0.7定时器T38下降Q0.1上升M2.3S0.7I0.2S1.0左行上限Q0.4I0.4左限M1.0连续M1.0单周期梯形图I0.2I0.4左限SM0.1ENINMOV-W0OUTSW0S0.0S1上限SCRSM0.0T38INPTTON250开始S0.0SM0.0Q0.5S0.1I0.0SCRTSCRE初始化原位启动SCRS0.1SM0.0M2.0S0.2I0.1SCRTSCRE1.下降2.夹紧SCRS0.2SM0.0Q0.2S1T37INPTTON17夹紧S0.3SCRTSCRET37SCRS0.3SM0.0M2.2S0.4I0.2SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3T37INPTTON17S0.5SCRTSCREI0.33.上行4.右行I0.3I0.5梯形图SCRS0.5SM0.0M2.1S0.6I0.1SCRTSCRESCRS0.6SM0.0Q0.2T38INPTTON15S0.7SCRTSCRET385.下降6.放松Q0.2R1SCRS0.7SM0.0M2.3S1.0I0.2SCRTSCRESCRS1.0SM0.0Q0.4S0.1SCRTSCREI0.47.上行8.左行M1.0M1.0S0.0SCRTQ0.0M2.0M2.1Q0.1M2.2M2.3下降上升两次上升下降组合步进操作功能图与自动操作类似只是每部动作都需增加一启动按钮。期末复习1、常用低压控制电器重点掌握：元器件的结构、原理、用途、主要参数、选择方法、电器图形和文字符号。例如：接触器CJ20-40；继电器（电流、中间、时间、热、速度）；熔断器（用途、熔体和外壳额定电流的选择方法）；低压断路器；刀开关；主令电器等。2、基本控制电路要求：掌握两种控制规律。例：连锁控制规律：起停控制，点动，正反转控制，顺序控制，多地点控制。按变化参量控制规律。3、典型控制环节降压起动，双速电动机控制，制动等4、电气设计要求掌握：电路化简、改错、经验法简单设计，并会根据电路图写出逻辑表达式。了解：电气接线图的设计、绘制规律。5、PLC要求掌握：基本指令的应用。①S7-200PLC的基础知识：内部资源、结构、负载能力、工作方式等。②基本指令的LAD与STL之间的程序互换。③基本逻辑指令、步进控制指令的编程应用-----结合例题、习题。祝同学们考出优异成绩！