台达综合应用实例

可编程控制器应用技术ApplicationTechnologyofProgrammableLogicController张希川高级工程师沈阳工业大学材料科学与工程学院第8章PLC的综合应用实例编程是可编程控制器控制系统设计中最重要的环节。根据具体控制要求，编写程序，使运行程序后能够满足工程控制上的需要。编程时应遵循以下基本原则：(1)程序要符合PLC的技术要求所谓符合PLC的技术要求，是指对指令的准确理解、正确使用。同时也要考虑程序指令的条数与内存的容量；所用的输入、输出点数要在PLC的I/O点数以内等。(2)程序尽量简短这样可以节省内存、简化调试，而且还可以减少程序执行的时间响应速度。要程序简短，就应注意编程方法，用好指令。(3)程序尽量清晰这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于他人理解。要程序清晰．就应注意程序的层次，讲究程序的模块化、标准化。第8章PLC的综合应用实例可编程控制器的编程可按以下步骤进行：(1)分析控制要求和过程深入了解和分析被控对象(机械设备、生产线、生产过程及现场环境等)的条件和控制要求。明确输入输出物理量的性质，明确控制过程的各个状态及其持点。(2)确定控制方案在分析控制对象和控制过程的基础上，根据可编程控制器特点确定最佳控制方案。(3)确定装置分配与编号根据被控对象对可编程控制器控制系统的要求，确定输入信号(如按钮、行程开关、转换客开关等)和输出信号(如接触器、电磁阀、指示灯等)，并分配可编程控制器的输入输出端子，进行编号。然后，确定使用的内部装置，如定时器、计数器及内部寄存器等，应注意是否有特殊要求，如需要停电保持、32位数据处理及特殊内部装置的应用。(4)编写应用程序根据控制方案，结合自己或别人的经验应用PLC提供的指令进行程序设计。对于较复杂的控制系统，还要根据具体要求，列出工作循环图表，画出编程的状态流程图，最终画出符合控制要求的梯形图。(5)检验、修改和完善程序将编写完的程序通过计算机或编程器送入PLC，运行程序，并检验程序是否满足控制要求。出现问题，要不断调试、修改程序，要将问题逐一排除，直至调试成功。下面根据上述编程原则和步骤，举例说明PLC编程的具体过程。第8章PLC的综合应用实例8.1电动机正反转控制8.2产品批量包装与产量统计8.3液体自动混合系统的控制8.4产品配方参数调用8.5水库水位自动控制8.6水塔水位高度警示控制8.7水管流量精确计算8.8流水线运行的编码与译码8.9DHSCS切割机控制8.10整数与浮点数混合的四则运算在流水线中的应用第8章PLC的综合应用实例8.1电动机正反转控制8.1.1分析控制要求和过程本例主要是给出PLC实现逻辑控制的方法，从中读者可用体会出PLC控制与继电器控制的异同。三相异步电动机工作中经常会遇到正反转控制问题，一般情况用3个按钮：正转、停止和反转。控制过程可能会有2种：频繁正反转和非频繁正反转。频繁正反转时，按下正转按钮，电动机正转，再按下反转按钮，电动机立即反转，反之也是如此。非频繁正反转时，按下正转按钮，电动机正转，再按下反转按钮，电动机仍保持正转，按下停止按钮后，电动机停转，反之也是如此。第8章PLC的综合应用实例8.1电动机正反转控制8.1.2确定控制方案电动机一般都需要用2个接触器来间接控制，其正反转是通过接触器连接的相序不同来实现的。此处将频繁正反转和非频繁正反转作为2种控制方案，分别给出对应的控制程序，实际应用时选择其一即可。2种控制方案中都需要自锁和互锁电路，自锁是保持电动机状态，互琐是避免换向时发生短路。第8章PLC的综合应用实例8.1电动机正反转控制8.1.3确定装置分配与编号根据上述分析，可知PLC应至少具有3个输入，2个输出，选择台达DVP14ES型PLC就能满足输入输出数量需要。然后确定装置分配与编号，如表8.1所示。第8章PLC的综合应用实例8.1电动机正反转控制8.1.4编写应用程序根据控制要求及梯形图原理，可编写出如图8.1所示的电动机正反转控制梯形图。在图8.1(a)中，执行过程是：若按下正转按钮，X0动作，Y0动作，电动机正转，同时Y0自锁，正转按钮弹开后，电动机保持正转；此时若按下停止按钮，X2动作，Y0断路，电动机停转；电动机正转时，若按下反转按钮，X1动作，Y0断路，电动机停转，Y1动作，电动机反转，Y1自锁，反转按钮弹开后，电动机保持反转。在图8.1(b)中，执行过程是：若按下正转按钮，X0动作，Y0动作，电动机正转，同时Y0自锁，正转按钮弹开后，电动机保持正转；此时若按下停止按钮，X2动作，Y0断路，电动机停转。由于在线圈Y1前有常闭触点Y0互锁，正转时常闭触点Y0打开，按下反转按钮，虽然X1动作，但Y1线圈不会动作。只有正转停止后，常闭触点Y0复位后按下反转按钮，X1动作，Y1才能动作，电动机才能反转。第8章PLC的综合应用实例8.1电动机正反转控制8.1.5检验、修改和完善程序虽然上述梯形图程序在原理上是无误的，但控制程序必须考虑实际工作情况。在PLC中，控制程序运行速度以us计，而实际的执行部件多为机械结构，其动作速度达不到us级，所以要在PLC程序中加一些延时，给机械部件足够的动作时间。电动机正反转控制中，接触器中的铁心触点就属于机械部件，其动作速度远不如PLC程序运行速度。如果用图8.1(a)中的电动机正反转控制梯形图，则在正反转变换中会出现断路问题。电动机正转时，按下反转按钮，程序在瞬间使Y0断路，Y1动作，而此时易出现正转接触器尚未完全断开，反转接触器已闭合，这样就造成短路，这是不允许的。解决此类问题的方法就是在PLC程序中加延时，给出足够的动作时间让正转接触器完全断开，再让反转接触器闭合。修改后的梯形图程序如图8.2所示。图8.2的工作过程变为：按下正转按钮1s后，电动机正转，再按下反转按钮，电动机停转，1s后，电动机反转。这样接触器有足够的时间进行变换，就不会出现短路现象。第8章PLC的综合应用实例8.2产品批量包装与产量统计8.2.1分析控制要求和过程本例主要是给出PLC中计数器的使用方法。在产品包装线上，光电传感器每检测到6个产品，机械手动作1次，将6个产品转移到包装箱中，机械手复位，当24个产品装满后，进行打包，打印生产日期，日产量统计，最后下线。图8.3给出了产品的批量包装与产量统计示意图，光电传感器A用于检测产品，6个产品通过后，向机械手出动作信号，机械手将这6个产品转移至包装箱内，转移4次后，开始打包，打包完成后，打印生产日期；传感器B用于检测包装箱，统计产量，下线。此处只描述了生产线上几个简单的动作，实际上产线要比这复杂的多，考虑的要求和过程也不是如此简单，想完成整条生产线的控制，需要长期的学习并积累一定的工作经验。第8章PLC的综合应用实例8.2产品批量包装与产量统计8.2.2确定控制方案此处应该根据输入输出的数量，选择PLC机型与型号，但本例是生产线上的一部分，故不具体给出机型和型号。由控制要求和过程可知，程序中要采用3个计数器，产品批量包装控制用2个计数器，设定值分别为6、4，而产量统计用1个计数器，设定值应为生产线最大产量，假设为5000。第8章PLC的综合应用实例8.2产品批量包装与产量统计8.2.3确定装置分配与编号表8.2给出了产品批量包装与产量统计的装置分配表，其中产量计数器C112为停电保持型计数器。第8章PLC的综合应用实例8.2产品批量包装与产量统计8.2.4编写应用程序图8.4给出了产品批量包装与产量统计的梯形图程序。第8章PLC的综合应用实例8.2产品批量包装与产量统计8.2.5检验、修改和完善程序光电传感器每检测到1个产品时，X0就触发1次（Off→On），C0计数1次。当C0计数达到6次时，C0的常开触点闭合，Y0=On，机械手执行移动动作，同时C1计数1次。当机械手移动动作完成后，机械手完成传感器接通，X1由Off→On变化1次，RST指令被执行，Y0和C0均被复位，等待下1次移动。当C1计数达4次时，C1的常开触点闭合，Y1=On，打包机将纸箱折叠并封口，完成打包后，X2由Off→On变化1次，RST指令被执行，Y01和C1均被复位，同时Y2=On，打号器将生产日期打印在包装箱表面。光电传感器检测到包装箱时，X3就触发1次（Off→On），C112计数1次。按下清零按钮X4可将产品产量记录清零，又可对产品数从0开始进行计数。C112是停电保持的计数器，停电后仍能保持数据的场合。由于生产线可能会突然停电或因中午休息关掉电源，在重新开始生产后需从停电前的记录开始对产品进行计数，故此选用停电保持计数器。这里需要特别说明，实际生产线的控制要求比例子中列举的要多得多，比如打包机构折叠纸箱的每个动作都需要有正确的控制，本例主要目的是让读者体会计数器的应用，故此简化了控制要求。第8章PLC的综合应用实例8.3液体自动混合系统的控制8.3.1分析控制要求和过程本例主要是给出PLC中定时器的使用方法。图8.5是两种液体自动混合装置示意图。混合槽左边有2个液面传感器，分别表示高低液位，液体掩没传感器时，传感器的控制触点接通，否则断开。A阀控制A种液体的流入，B阀控制B种液体的流入。混合搅拌均匀后的液体通过出口阀流出。M为搅拌电动机。假设2种液体可连续供给，混合液可由出口连续排出。此时控制要求和过程如下：当混合槽启动时，A、B阀关闭，出口阀打开30s将容器放空后关闭。排空后，出口阀关闭，A阀打开，A种液体流入混合槽中，当液面达到“低液位”时，A阀关闭，B阀打开，B种液体流入混合槽中，当液面达到“高液位”时，B阀门关闭，电动机开始转动，进行搅拌，1min后停止，出口阀打开，放出搅拌均匀的液体。经过30s后，容器放空，混合液体阀门关闭，又开始下一周期的操作。此外需要有停止和急停按钮。停止按钮可在某次混合液体排空后，使程序停止。急停按钮能使控制程序直接停止。第8章PLC的综合应用实例8.3液体自动混合系统的控制8.3.2确定控制方案此处应该根据输入输出的数量，选择PLC机型与型号，但本例也是整条生产线上的一部分，故也不具体给出机型和型号。控制中至少要使用2个计时器，完成液体的排出(30s)和搅拌(2min)。由于控制时间在几十秒到几分钟，所以可采用以100ms为时基(计时单位)的计时器。100ms就是0.1s，计时器要计时30s，设定值就应是300；计时2min，设定值就应是1200。第8章PLC的综合应用实例8.3液体自动混合系统的控制8.3.3确定装置分配与编号表8.3给出了液体自动混合系统的装置分配表。第8章PLC的综合应用实例8.3液体自动混合系统的控制8.3.4编写应用程序图8.6给出了液体自动混合系统的梯形图程序。第8章PLC的综合应用实例8.3液体自动混合系统的控制8.3.5检验、修改和完善程序这个程序比较复杂，我们将分步对图8.6进行解释。1.程序的启动与排空当按下启动按钮后，X0闭合了1个扫描脉冲时间，提供了1个启动信号，之后就处于断开状态。启动信号发出后，内部继电器M0线圈通电，触点M0闭合，此处是个自锁回路。接下来，闭合的触点M0，使Y2线圈通电，出口阀打开进行排空，计时器T0开始计时。30s后，T0动作，首先是常开触点T0闭合，而后程序完成1个扫描周期，进入下1周期，重头开始扫面，使常闭触点T0打开，线圈Y2断电，出口阀关闭。2.主程序的运行当T0计时30s后，主程序开始运行。首先，程序进入1个逻辑转换。逻辑转换是利用内部继电器表达多个元器件之间的逻辑关系，梯形图程序中经常用到的。在此，当T0计时30s后，常开触点T0虽然闭合，但由于Y2的常闭触点的存在，M1此时还不能通电，因为线圈Y2通电时，Y2的常闭触点是打开的。程序要在T0计时到达30s后的下1扫描周期，将线圈Y2前的常闭触点T0打开，使线圈Y2断电，而后线圈M1前的常闭触点Y2闭合，此时线圈M1通电。这样就可以实现先关闭出口阀，再打开A阀。第8章PLC的综合应用实例8.3液体自动混合系统的控制8.3.5检验、修改和完善程序线圈M1通电后，M1的常开触点闭