PLC在工业控制中的应用

第8章第1页EXIT第8章ＰＬＣ在工业控制中的应用8.1PLC控制系统设计步骤8.2PLC在机床控制中的作用8.3PLC在化工生产过程中的应用8.4PLC在集选控制电梯中的应用8.5PLC随动控制系统中的应用第8章第2页EXIT8.1PLC控制系统设计步骤1、可编程控制器控制系统设计的基本步骤(1)系统设计的主要内容①拟定控制系统设计的技术条件②选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构③选定PLC的型号④编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图⑤根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计⑥了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系⑦设计操作台、电气柜及非标准电器元部件⑧编写设计说明书和使用说明书第8章第3页EXIT分析被控对象工艺条件和控制要求确定I/O设备分配I/O点设计应用系统梯形图程序将程序输入PLC去进行软件测试应用系统整体调试编制技术文件选择合适的PLC类型系统设计的基本步骤第8章第3页第8章第4页EXIT2、PLC硬件系统设计(1)PLC型号的选择①对输入/输出点的选择②对存储容量的选择③对I/O响应时间的选择④根据输出负载的特点选型⑤对在线和离线编程的选择⑥据是否联网通信选型⑦对PLC结构形式的选择第8章第5页EXIT(2)分配输入/输出点③分配定时器/计数器①确定I/O通道范围②确定内部辅助继电器第8章第6页EXIT3、PLC软件系统设计方法及步骤(1)PLC软件系统设计的方法①图解法编程a.梯形图法b.逻辑流程图法c.时序流程图法d.步进顺控法②经验法编程③计算机辅助设计编程第8章第7页EXIT⑦编写技术文件并现场试运行(2)PLC软件系统设计的步骤①对系统任务分块②编制控制系统的逻辑关系图③绘制各种电路图④编制PLC程序并进行模拟调试⑤制作控制台与控制柜⑥现场调试第8章第8页EXIT⑤切勿将用于输入的电源并联在一起，更不可将这些电源并联到其他电源上控制单元输入端子接线①输入线尽可能远离高压线和动力线等干扰源②不能将输入设备连接到带“.”端子上③交流型PLC的内藏式直流电源输出可用于输入；直流型PLC的直流电源输出功率不够时，可使用外接电源④切勿将外接电源加到交流型PLC的内藏式直流电源的输出端子上第8章第9页EXIT控制单元输出端子接线①输出线尽可能远离高压线和动力线等干扰源②不能将输出设备连接到带“.”端子上③各“COM”端均为独立的，故各输出端既可独立输出，又可采用公共并接输出。当各负载使用不同电压时，采用独立输出方式；而各个负载使用相同电压时，可采用公共输出方式第8章第10页EXIT⑤若输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并接RC串联电路；在直流感性负载两端并接二极管保护电路；在带低电流负载的输出端并接一个泄放电阻以避免漏电流的干扰。以上保护器件应安装在距离负载50cm以内⑥在PLC内部输出电路中没有保险丝，为防止因负载短路而造成输出短路，应在外部输出电路中安装熔断器或设计紧急停车电路；④当多个负载连到同一电源上时，应使用型号为AFP1803的短路片将它们的“COM”端短接起来控制单元输出端子接线第8章第11页EXIT扩展单元接线若一台PLC的输入输出点数不够时，还可将FX系列的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体配置视不同的机型而定。第8章第12页EXIT应确保使用同一组电源线对控制单元和A/D单元进行供电FX系列可编程控制器的A/D，D/A转换单元接线①A/D模块为防止输入信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线双绞式屏蔽电缆建议将屏蔽电缆接到框架接地端（F.G）若需将电压范围选择端（RNAGE）短路，应直接在端子板上短接，不要拉出引线短接应使主回路接线远离高压线第8章第13页EXIT应确保使用同一组电源线对控制单元和D/A单元进行供电②D/A模块为防止输出信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线双绞式屏蔽电缆在同一通道上的电压输出和电流输出不能同时使用。没有使用的输出端子应开路应使主回路接线远离高压线建议将屏蔽电缆接到负载设备的接地端第8章第14页EXIT8.2PLC在机床控制中的作用四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具、上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四部分。工艺要求为有上料机械手自动上料，机床的四个加工动力刀头同时对一个零件进行加工，一次完成一个零件，通过下料机械手自动取走加工完的零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式。8.2.1工艺要求第8章第15页EXIT下图是组合机床控制系统全自动工作循环和半自动工作循环式的状态流程图。图中S2是初始状态，驱动它的条件是各滑台、各辅助装置都处在原位，夹具为松开状态，料道有待加工零件且润滑系统工作正常。8.2.2控制流程第8章第16页EXIT组合机床自动工作状态流程图第8章第16页第8章第17页EXIT(3)下料下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走加工完的零件。组合机床全自动和半自动工作过程(1)上料按下启动按钮，上料机械手前进，将零件送到夹具上，夹具加紧零件。同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，放料装置退回原位(2)加工四个工作滑台前进，四个加工动力头同时加工，洗端面、打中心孔。加工完成后，各工作滑台退回原位这样就完成了一个工作循环。如果选择了预停，则每个循环完成后，机床自动停在原位，实现半自动工作方式；如果不选择预停，则机床自动开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。第8章第18页EXIT四个工位组合机床电气控制系统有输入信号42个，输出信号27个，均为开关量。其中外部输入元件包括：17个检测元件、24个按钮开关、1个选择开关；外部输出元件包括：16个电磁阀、6个接触器、5个指示灯。2根据I/O信号的数量、类型以及控制要求，同时考虑到维护、改造和经济等诸多因素，决定选用FX2N-64MR主机和一个输出扩展单元FX-16EX，这样共有48个输入点，输出点就是主机的32点，满足控制要求。8.2.3PLC的选型第8章第19页EXIT将输入信号42个，输出信号27个按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。列出外部I/O信号与PLCI/O端地址对照表，如表所示。输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号名称功能编号1SQ滑台Ⅰ原位X05SB滑台Ⅰ进X261YV夹紧Y02SQ滑台Ⅰ终点X16SB滑台Ⅰ退X272YV松开Y13SQ滑台Ⅱ原位X27SB主轴Ⅰ点动X303YV滑台Ⅰ进Y24SQ滑台Ⅱ终点X38SB滑台Ⅱ进X314YV滑台Ⅰ退Y38.2.4I/O地址编号第8章第20页EXIT输入信号输出信号5SQ滑台Ⅲ原位X49SB滑台Ⅱ退X325YV滑台Ⅲ进Y46SQ滑台Ⅲ终点X510SB主轴Ⅱ点动X336YV滑台Ⅲ退Y57SQ滑台Ⅳ原位X611SB滑台Ⅲ进X347YV上料进Y68SQ滑台Ⅳ终点X712SB滑台Ⅲ退X358YV上料退Y79SQ上料器原位X1013SB主轴Ⅲ点动X369YV下料进Y1010SQ上料其终点X1114SB滑台Ⅳ进X3710YV下料退Y1211SQ下料器原位iX1215SB滑台Ⅳ退X4011YV滑台Ⅱ进Y1312SQ下料器终点X1316SB主轴Ⅳ点动X4112YV滑台Ⅱ退Y14第8章第21页EXIT输入信号输出信号1YJ夹紧X1417SB夹紧X4213YV滑台Ⅳ进Y152YJ进料X1518SB松开X4314YV滑台Ⅳ退Y163YJ放料X1619SB上料器进X4415YV放料Y171SB总停X2120SB上料器退X4516YV进料Y202SB启动X2221SB进料X461KMⅠ主轴Y213SB预停X2322SB放料X472KMⅡ主轴Y221SA选择开关X2523SB冷却开X503KMⅢ主轴Y2324SB冷却停X514KMⅣ主轴Y245KM冷却电机Y25续表第8章第22页EXIT四工位组合机床的PLC控制系统梯形图包括初始化程序、手动调整程序和自动工作程序。图2是四工位组合机床在全自动与半自动工作方式时的梯形图程序，它采用了STL步进指令编写，程序简捷、清楚。图3四工位组合机床初始化程序梯形图。8.2.5PLC梯形图程序第8章第23页EXIT四工位组合机床自动工作梯形图程序第8章第24页EXIT四工位组合机床自动工作梯形图程序第8章第25页EXIT四工位组合机床初始化程序梯形图第8章第26页EXIT现代工业生产广泛采用流水作业，对成品或半成品进行分检，排除残次品是必须的工序。在流水线上，成品或半成品往往要经过若干项检验，符合要求者得以通过，随着流水线进入下道生产工步。而不合格者必须在某处集中地予以排除，不得进入下道生产环节。因此，成品或半成品随传送带递进过程中，对其进行的检验结果也必须同步地向前移动。这样，当不合格者移动到规定的排除点时，才能正确地加以排除，从而实现质检与分检。利用PLC可以很方便地做到这一点8.3PLC在化工生产过程中的应用8.3.1工艺要求第8章第27页EXIT如图所示，工件在传送带上步行式前进。工件在0号站接受PH1光电检查。从0号站移到4号站要经过4次步进。移到4号站时，判断移到此站工件好还是坏。如果是废品则要求电磁阀YV打开，使废品掉下来。当PH2检测到废品已掉下来后重新将电磁阀关闭。第8章第28页EXIT根据上述模块的学习，再依据图的标示，同学们可以自己画出输入及输出端口的分配。下图中使用M140移位寄存器8.3.2系统的软件设计M140，M141，M142……分别表示移到0号位，1号位，2号位……工件的品质好与坏数据“1”代表品质“坏”。M144数据是“0”或“1”代表移至4号位工件是“好”还是“坏”当M144=ON，电磁阀接通，打开阀门。第8章第29页EXIT质量控制梯形图第8章第30页EXIT8.4PLC在集选控制电梯中的应用8.4.1电梯基本原理用FX2N-48MR实现四层四站双速客梯集选控制的控制系统。主拖动采用交流双速电动机进行拖动。1.电梯基本原理电梯是机械、电气紧密结合的大型机电产品。主要由机房、井道、轿厢、门系统和电气控制系统组成。井道中安装有导轨，轿厢和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳挂在曳引轮上，曳引轮由曳引电动机拖动。轿厢和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上。曳引轮运转带动轿厢和对重沿各自导轨做上下相对运动，轿厢上升，对重下降。这样可通过控制曳引电动机来控制轿厢的启动、加速、运行、减速、平层停车，实现对电梯运行的控制。第8章第31页EXIT电梯的工作原理控制柜曳引钢丝绳轿门曳引机限速器轿厢架轿厢体导轨对重缓冲器厅门召唤箱及指层器随行电缆限速器涨紧第8章第31页第8章第32页EXIT电梯的控制方式有：轿内手柄开关控制、轿内按钮开关控制、轿外按钮开关控制、信号控制、集选控制和群控等几种。集选控制方式是将厅外召唤箱发出的外召信号与轿内操纵箱发出的内指令信号进行记忆，并和其它专用信号（如层搂、减速、平层、安全等信号）加以综合分析后，由电梯司机或乘用人员控制电梯运行的控制方式。2.控制要求第8章第33页EXIT主要控制要求有如下。（1）有司机或无司机控制；（2）自动开关门；（3）到达预定停靠层站，提前减速，平层停车时自动开门；（4）到达上、下端站，提前强迫减速；（5）厅外有召唤装置，轿内有指令装置，能自动记忆召唤和指令，响应之后，能自动将召唤和指令消除（召唤和指令的记忆与消除）；（6）能自动选择运行方向，在司机操纵下，能强迫决定运行方向（选向）；（7）能根据指令和召唤的位置，自动选择停靠层站，并自动平层停车（选层、平层）；（8）厅外和轿内有指示电梯运行方向和所在位置的指示信号（层搂检测与指层）。8.4.1电梯基本原理第8章第34页EXIT8.4.2电梯电气控制系统的组成平层信号门锁平层拖动减速减速信号门电路启动选向选层层楼电路层楼信号指层指令召唤第8章第35页EXIT8.4.3I/O编号分配X0：换速信号X1：上终端限位X