PLC控制系统的设计.

12第9~12讲PLC控制系统设计3PLC控制系统设计概述经验设计法顺序控制设计法继电器控制电路转换设计法多种工作方式系统的程序设计4PLC控制系统设计概述一、PLC控制系统设计的基本步骤1.对控制任务作深入的调查研究●弄清哪些是PLC的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式来获取信号；●哪些是PLC的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载；●弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容;5●了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；●了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；●了解哪些量需要监控、报警、显示，是否需要故障诊断，需要哪些保护措施等；●了解是否有通信连网要求等。62.确定系统总体设计方案在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。●确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量；3.确定系统的硬件构成●确定保护、报警、显示元件的种类和数量；●计算所需PLC的输入/输出点数，并参照其他要求选择合适的PLC机型。74．确定PLC的输入/输出点分配确定各输入/输出元件并作出PLC的I/O分配表。●根据控制要求，拟订几个设计方案，经比较后选择出最佳编程方案。●当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任务进行编程，最后将各子任务的程序合理地连接起来。5．设计应用程序86．应用程序的调试编写的程序必须先进行模拟调试。经过反复调试和修改，使程序满足控制要求。●在开始制作控制柜及控制盘之前，要画出电气控制主回路电路图。7．制做电气控制柜和控制盘●要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。●在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号。●要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。98．连机调试程序●调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患。●程序调试完毕，必须运行实际一段时间，以确认程序是否真正达到控制要求。9．编写技术文件整理程序清单并保存程序，编写元件明细表，整理电气原理图及主回路电路图，整理相关的技术参数，编写控制系统说明书等。10二、PLC的应用程序1．应用程序的内容应能最大限度地满足控制要求。（1）初始化程序。将某些数据区清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出位置位/复位；显示某些初始状态等。初始化程序可以为系统启动作好必要的准备，如：应用程序还应包括以下内容：11（2）检测、故障诊断、显示程序。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。有时，它们也是相对独立的程序段。（3）保护、连锁程序。其作用为：杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱，保证系统安全、可靠地运行。通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。122．应用程序的质量（1）程序的正确性。正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验。（2）程序的可靠性。●能保证系统在正常和非正常（短时掉电、某些被控量超标、某个环节有故障等）情况下都能安全可靠地运行。●能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮等）情况下不至于出现系统失控。13（3）参数的易调整性好。经常修改的参数，在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。（4）程序结构简练。简练的程序，可以减少程序扫描时间、提高PLC对输入信号的响应速度。（5）程序的可读性好。144.1经验设计法经验设计法的基础是：具有继电器控制的设计经验，熟练掌握PLC指令的功能。所谓设计经验，是指能熟练掌握典型继电器控制电路的设计思路，并能将这种设计思路移植到PLC程序设计中。151.启保停控制程序0000200003KEEP01000010000100000002000030000200003SET01000RESET01000（a）（b）（c）要区别不同场合，采用不同的启保停控制程序。典型控制电路包括：电动机的启保停控制、正/反转控制、点动控制、Y-△启动控制、几台电动机的连锁控制、异地控制、掉电保持等等。一、典型控制电路的PLC程序设计162.电动机正反转控制程序下面是正反转控制的程序设计(尚有其他方案)。为确保运行可靠,要采取软、硬件两种互锁措施。01001000020000001001010020000101002010020000201001SB30000001001000010100200002COMCOMSB1~220VSB2DC24VKM1KM2PLCKHKM1KM2正转启动反转启动停车按钮正转接触器反转接触器触点互锁触点互锁170000000001IL(02)ILC（03）200002000001001TIM001TIM0010100101002△YSV1TIM0010100200000010010000101002COMCOMSB1~220VSB2DC24VKM1KM2PLCKHKM1KM23.电动机Y-△启动控制程序下面是电动机Y-△启动控制的程序设计(尚有其他方案).必须有硬件互锁!启动按钮停车按钮注意20000的作用！180100101000000030100101000000000100100002000014.电动机顺序启/停控制程序下面是两台电动机顺序启/停控制的程序设计(尚有其他方案)。启动时，只有电动机M1启动(01000ON)、电动机M2才可能启动(01001ON)；停止时，只有M2先停、M1才可能停。输入输出M1启动00000KM101000M1停车00001KM201001M2启动00002M2停车0000319010000000200000200000000120000200005.电动机既可长动、又可点动的控制程序下面是电动机长/点动控制的程序(尚有其他方案)。输入输出点动按钮SB100000KM01000长动按钮SB200001停车按钮SB300002长动:按一下SB2。点动:按住SB1不放,电动机转动,释放SB1电动机停转。停车:按一下SB3。206.电动机异地控制程序下面是电动机在三地启/停控制的程序(尚有其他方案)。输入输出甲地启/停SB100000KM01000乙地启/停SB200001丙地启/停SB200002本例，各地电动机的启动和停车都共用一个按钮。2000020000DIFD(14)20000KEEP0100001000000030000100002无论在何地，第一次按动按钮是启动电动机，第二次按动按钮就是停车。217.掉电保持程序常用方法：●使用KEEP指令以及SET、RESET等指令编写程序，并用保持继电器HR的某一位作输出；●将系统的运行状态或参数存放在具有掉电保持功能的DM区等。除了上述各种典型程序外，脉冲发生器程序、分频器程序、优先权程序等，最好能熟练掌握。22二、经验法编程举例在两处往返装料/卸料的小车，工作过程如图。要求：小车单数次运行时，在ST3卸料。偶数次运行时，ST3处不卸，而在ST2处卸料。ST1ST3ST2右左装料处卸料处卸料处装料15s、卸料10s。输入输出右行启动SB100000右行KM01000左行启动SB200001左行KM01001停车按钮SB300002装料KM01002行程开关ST100004卸料KM01003行程开关ST200003行程开关ST300005I/O分配表2301000000020000001000000010100101001000050000200003000010100120000TIM001000040000001000TIM00001000000030100101003TIM000#0100000050000401002TIM001#01500000520000200000100100003右行左行卸料装料右行启动左行启动ST3ST1ST3ST2进退装料卸料卸料ST2ST1系统程序000040000500003单数次运行2401000000020000001000000010100101001000050000200003000010100120000TIM001000040000001000TIM00001000000030100101003TIM000#0100000050000401002TIM001#01500000520000200000100100003右行左行卸料装料右行启左行启ST3ST1ST3ST2进退装料卸料卸料ST2ST1偶数次运行000040000500003254.2顺序控制设计法功能表图是顺序控制设计法的重要的工具。1.功能表图的组成一、功能表图下面以某动力头的控制为例来说明功能表图的组成。动力头的运动有三种状态：快进→工进→快退。各状态的转换条件为：快进结束压限位开关ST1则转为工进；工进结束压限位开关ST2则转为快退；退回原位压ST3自动停止。26●矩形框表示各步，框内数字是步的号。初始步用双线框。●功能表图的组成：步、有向连线、转换条件、动作说明。1启动压ST12压ST23工进车停原位快退快进压ST34控制动力头的功能表图如图所示。●正在执行的步叫活动步，当前一步为活动步且转换条件满足时，启动下一步并终止前一步。272.功能表图的类型(1)单序列结构1启动压ST12压ST23工进车停原位快退快进压ST34单序列单序列——没有分支选择序列并行序列每个步后只有一个步各步间需要转换条件后一步成为活动步时，前一步变为不活动步。28(2)选择序列结构●序列的开始称为分支，各分支不能同时执行。分支1分支3●当前一步为活动步、且转换条件满足时，才能转向下一步。●后一步成为活动步时，前一步变为不活动步。●若选择转向某个分支，其他分支的首步不能成为活动步。abcdefj14268ghi537分支229●选择序列的结束称为合并。当某个分支的最后一步成为活动步、且转换条件满足，时都要转向合并步。abcdefj14268ghi53730eac1b23d47658(3)并行序列结构●并行序列的开始用双线表示，转换条件放在双线之上。●当并行序列首步为活动步且条件满足时，各分支首步同时变为活动步。●并行序列的结束称为合并，用双线表示并行序列的合并，转换条件放在双线之下。分支2分支1●当各分支的末步都为活动步、且条件满足时，将同时转换到合并步，且各末步都变为不活动步。分支331B1SiB2Si+1SiSi-1Si+1SiCiSi+1Si+2Si+1SiCi+1……3.功能表图与梯形图的对应关系步程序的梯形图结构如图。●每个步有一个控制位，当某步的控制位为ON时，该步成为活动步(激活下一步的条件之一)，同时与该步对应的程序开始执行；●当转换条件满足时(激活下一步的条件之二)，则下一步的控制位为ON，而上一步的控制位变为OFF，上一步对应的程序停止执行。32●由于转换条件常是短信号，因此每步要加自锁。●当后续步成为活动步时，前一步要变为不活动步。B1SiB2Si+1SiSi-1Si+1SiCiSi+1Si+2Si+1SiCi+1……必须将常闭触点Si+1和Si+2与前一步的控制位线圈串联。●当某一步成为活动步时，其控制位为ON，可以利用这个ON信号实现相应的控制。334.根据功能表图画PLC梯形图由功能表图画梯形图：(1)初始步20000的梯形图●步20000是两个分支的合并步20000成为活动步的条件是：或00000为ON，或步20008为活动步且HR0001为ON；20000成为不活动步的条件是：20000TIM00400001TIM00100000CNT00200002CNT003HR0000HR000120004TIM0002000120002200052000320006200072000820001和20004成为活动步。根据上述分析，画出梯形图如下34(2)步20001的梯形图2000820000000002000020001HR000120000TIM00400001TIM00100000CNT00200002CNT003HR0000HR000120004TIM00020001200022000520003200062000720008●它是单序列的首步20001成为活动步的条件是：步20000活动且条件0