PLC控制系统的设计与应用-273.ppt

PLCPLC控制系统的设计与应控制系统的设计与应用用二、二、二、二、PLC PLC PLC PLC的硬件的硬件的硬件的硬件设设置置置置三、三、三、三、PLC PLC PLC PLC的的的的软软件件件件设计设计四、四、四、四、应应用案例用案例用案例用案例 一、一、一、一、PLC PLC PLC PLC控制系控制系控制系控制系统设计统设计的内容与步的内容与步的内容与步的内容与步骤骤五、五、五、五、PLCPLCPLCPLC故障故障故障故障诊诊断及其断及其断及其断及其处处理理理理 1.PLC1.PLC控制系控制系统设计的基本原的基本原则1 1）满足被控足被控对象的控制要求象的控制要求 考考虑将来将来发展的需要，展的需要，PLC PLC选用功能用功能较强的新的新产品，并留有适当的余量。品，并留有适当的余量。2 2）系）系统安全、可靠安全、可靠3 3）尽可能）尽可能简单、经济、使用与、使用与维修方便修方便4 4）具有高的性能价格比。）具有高的性能价格比。一、一、PLC PLC控制系统设计的内容与步骤控制系统设计的内容与步骤2.PLC2.PLC控制系控制系统设计步步骤1 1）分析被控）分析被控对象，提出控制要求。象，提出控制要求。2 2）确定确定输入、入、输出出设备。3 3）确定）确定PLCPLC的的I/OI/O点数，点数，选择PLCPLC机型。机型。4 4）分配）分配I/OI/O点数，点数，绘制制PLCPLC控制系控制系统输入、入、输出端子接出端子接线图。5 5）程序）程序设计，绘制工作循制工作循环图或状或状态转移移图。1 1）初始化程序；）初始化程序；2 2）控制程序；）控制程序；3 3）检测、故障、故障诊断和断和显示等程序；示等程序；4 4）保）保护和和联锁程序。程序。6 6）程序）程序调试。先。先进行模行模拟调试，再，再进行行现场联机机调试；先；先进行局部、分段行局部、分段调试，再，再进行整体、系行整体、系统调试。7 7）调试过程程结束，整理技束，整理技术资料，投入使用。料，投入使用。PLCPLC控制系统设计步骤流程图控制系统设计步骤流程图v PLCPLC机型的机型的选择v I/OI/O点的数量和种点的数量和种类v CPUCPU的速度的速度v 内存容量内存容量v 编程器程器v 打印机打印机v I/OI/O模模块v 通通讯接口模接口模块v 通通讯传输电缆二、二、PLC PLC的硬件设置的硬件设置1、PLC机型机型选择结构形式构形式 整体式整体式 模模块式式安装方式安装方式 集中式集中式 远程程IO式式 分布式分布式功能要求功能要求响响应速度速度系系统可靠性可靠性机型机型统一一输入器件：指入器件：指连接到接到PLC输入接入接线端子用于端子用于产生生输入入 信号的器件信号的器件。分分类 主令器件主令器件 检测器件器件 有源触点有源触点输入器件入器件 无源触点无源触点输入器件入器件输入信号入信号 模模拟信号信号 数字信号数字信号 开关信号开关信号2、PLC I/O端口端口选择按按钮、选择开关、数字开关开关、数字开关行程开关、接近开关、光行程开关、接近开关、光电开关、开关、继电器触点，接触器器触点，接触器辅助触点助触点行程开关、接近开关、光行程开关、接近开关、光电开关、开关、继电器触点，接触器器触点，接触器辅助触点助触点行程开关、接近开关、光行程开关、接近开关、光电开关、开关、继电器触点，接触器器触点，接触器辅助触点助触点压力力传感器、温度感器、温度传感器感器数字开关数字开关按按钮、转换开关、形成开关、开关、形成开关、触点触点输出器件：指出器件：指连接到接到PLC输出接出接线端子用于端子用于执行程序行程序 运行运行结果的器件果的器件。分分类：驱动负载 显示示负载 输出端口：出端口：继电器器输出出 晶体管晶体管输出出 晶晶闸管管输出出接触器、接触器、继电器、器、电磁磁阀指示灯、数字指示灯、数字显示装置、示装置、电铃、蜂、蜂鸣器器交直流交直流负载直流直流负载交流交流负载I/O点数的确定点数的确定 I/O点数是衡量可点数是衡量可编程控制器程控制器规模大小的依据。模大小的依据。确定依据：将与确定依据：将与PLC相相连的全部的全部输入、入、输出器件根据所出器件根据所需的需的电压、电流的大小和种流的大小和种类分分别统计，考，考虑将来将来发展展的需要再相的需要再相应增加增加 1015的余量的余量 CPU CPU的运行速度是指的运行速度是指执行每一步用行每一步用户程序的程序的时间。对于以开关量于以开关量为主的控制系主的控制系统，不用考，不用考虑扫描速度，一描速度，一般的般的PLCPLC机型都可使用。机型都可使用。对于以模于以模拟量量为主的控制系主的控制系统，则需考需考虑扫描速度，必描速度，必须选择合适合适CPUCPU种种类的的PLCPLC机型。机型。3、CPU的速度的速度远程程I/OI/O模模块：输入、入、输出装置比出装置比较分散，工作分散，工作现场远 离控制站离控制站高高速速计数数器器模模块：当当PLCPLC内内部部的的高高速速计数数器器的的最最高高计数数频率不能率不能满足要求足要求时，可，可选择使用使用定位模定位模块：在机械：在机械设备中，保中，保证加工精度加工精度进行定位行定位通通信信联网网模模块：PLCPLC与与PLCPLC之之间，或或PLCPLC与与计算算机机之之间的的通通信与信与联网网模模拟输入模入模块、输出模出模块：把流量、速度、：把流量、速度、压力、力、风 力、力、张力等力等变换成数字量，及把数字量成数字量，及把数字量变换成模成模拟量，量，进行行输入、入、输出。出。4、PLC模模块的的选择 PLC PLC的外的外围设备主要是人主要是人机机对话装置，用于装置，用于PLCPLC的的编程和程和监控。通控。通过人人机机对话装置可以装置可以进行行编程、程、调试及及显示示图形形报表、文件复制、表、文件复制、报警等。警等。PLCPLC外外围外外围设备有有编程器、打印机、程器、打印机、EPROMEPROM写入器、写入器、显示器等。示器等。5、PLC外外围设 我国我国优先先选择220V220V的交流的交流电源源电压，特殊情况可，特殊情况可选择24V24V直流直流电源供源供电。输入入信信号号电源源，一一般般利利用用PLCPLC内内部部提提供供的的直直流流24V24V电源源。对于于带有有有有源源器器件件的的接接近近开开关关可可外外接接220V220V交交流流电源源，提高提高稳定避免干定避免干扰。选用直流用直流I/OI/O模模块时，需要外，需要外设直流直流电源。源。6、电源源电压的的选择 PLC PLC的的软件件设计指指PLCPLC控制系控制系统中用中用户程序的程序的设计。三、三、PLC PLC的软件设计的软件设计设计内容内容控制流程控制流程图梯形梯形图状状态转移移图指令表指令表设计方法方法翻翻译法法状状态转移移图法法逻辑设计法法 用用PLCPLC中中软元件，代替原元件，代替原继电器器接触器控制接触器控制线路路图中的元器件，直接翻中的元器件，直接翻译成梯形成梯形图的方法。主要用于的方法。主要用于对旧旧设备、旧控制系、旧控制系统的技的技术改造。改造。设计举例例 正反正反转 时间控制控制 1、翻、翻译法法SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMX0X1X2Y1Y2COMSBSB1SB2KM1KM2X1X0X0X2Y2Y1Y2Y2Y1Y1 正反正反转SB1SB2COMX1X2Y1Y2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2X1X0KTY1Y2Y1T0K30 定定时器器 针对顺序控制方式或步序控制方式或步进控制方式的程序控制方式的程序设计。在程序在程序设计时，首先将系，首先将系统的工作的工作过程分解成若干个程分解成若干个连续的的阶段，每一段，每一阶段称段称为“工步工步”或或“状状态”，以，以工步（或状工步（或状态）为单元，从工作元，从工作过程开始，一步接着程开始，一步接着一步，一直到工作一步，一直到工作过程的最后一步程的最后一步结束。束。设计举例例 机械手控制机械手控制2、状、状态转移移图 以布以布尔逻辑代数代数为理理论基基础，以，以逻辑变量量“0”“0”或或“1”“1”作作为研究研究对象，以象，以“与与”、“或或”、“非非”三种三种基本基本逻辑运算运算为分析依据，分析依据，对电气控制气控制线路路进行行逻辑运运算，把触点的算，把触点的“通、断通、断”状状态用用逻辑变量量“0”“0”或或“1”“1”来表示。来表示。设计举例例 “与与”逻辑关系关系 “或或”逻辑关系关系 “与、或、非与、或、非”逻辑关系关系3、逻辑设计法法L(Y1)X0 X1 X2 M1L(Y2)X0+X1+M2+Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)(X0+X1)X2 Y2+M10X0Y3X1Y2M10X2“与与”“或或”“与、或、非与、或、非”传统的自的自动控制系控制系统由由继电器器接触器控制接触器控制组成，存成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。修等缺点。随着随着PLC的普及和完善，以及的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠本身所具有的高可靠性、易性、易编程修改的特点，在自程修改的特点，在自动控制系控制系统中中应用取得了用取得了良好的效果。良好的效果。如：如：MPS模模块化自化自动生生产加工系加工系统 智能群控智能群控电梯控制系梯控制系统四、四、应用案例用案例-PLCPLC在工在工业机械手臂中的机械手臂中的应用用MPSMPS生生产加加工工系系统智智能能群群控控电梯梯【应用范例1】机械手臂控制工件的工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在充使用人工控制，可直接将工件放在D D点点（LS0LS0动作）。作）。控制说明：只要只要D D点有工件，机械手臂即先下降（点有工件，机械手臂即先下降（B B缸缸动作）将工件抓取（作）将工件抓取（C C缸缸 动作）后上升（作）后上升（B B缸缸复位），再将工件搬运（复位），再将工件搬运（A A缸缸动作）到作）到E E点上点上 方，机械手臂再次下降（方，机械手臂再次下降（B B缸缸动作）后放开（作）后放开（C C缸缸复位）工件，机复位）工件，机 械手臂上升（械手臂上升（B B缸缸复位），最后机械手臂再回到原点（复位），最后机械手臂再回到原点（A A缸缸复位）。复位）。C C缸在抓取或放开工件后，都需有缸在抓取或放开工件后，都需有1 1秒秒的的间隔，机械手臂才能隔，机械手臂才能动作。作。控制说明：A,B,CA,B,C缸均缸均为单作用气缸作用气缸，使用，使用电磁控制。磁控制。当当E E点有工件且点有工件且B B缸已上升到缸已上升到LS4LS4时，传送送带马达达转动以运走工件，以运走工件，经2 2秒后秒后传送送带马达自达自动停止。工件若未完全运走（停止。工件若未完全运走（计时未到）未到）时，则应等待等待传送送带马达停止后才能将工件移走。达停止后才能将工件移走。控制说明：LS0LS0DD点有无工件点有无工件侦测用限制开关用限制开关 LS5LS5EE点有无工件点有无工件侦测用限制开关用限制开关 LS1LS1AA缸前行限制开关（左极限）缸前行限制开关（左极限）LS2LS2AA缸退回限制开关（右极限）缸退回限制开关（右极限）LS3LS3BB缸下降限制开关（下极限）缸下降限制开关（下极限）LS4LS4BB缸上升限制开关（上极限）缸上升限制开关（上极限）功能分析：原点复位：原点复位：选定以定以A A缸退回至右极限位置（缸退回至右极限位置（LS2 ONLS2 ON）、）、B B缸缸 上升至上极限位置（上升至上极限位置（LS4 ONLS4 ON）及）及C C缸缸松开松开为机械手臂的原点。机械手臂的原点。执行一个行一个动作之后，作之后，应做原点复位的做原点复位的侦测（因（因为A A、B B、C C缸缸 均均为单作用气缸，所以会自作用气缸，所以会自动退回原点）。退回原点）。工件搬运流程：依工件搬运流程：依题意其意其动作作为一循一循环式式单一一顺序流程。序流程。传送送带流程：在流程：在侦测到到E E点有工件且点有工件且B B缸缸在上极限位置在上极限位置时，应驱动传送送带转动。上述两个流程可以同上述两个流程可以同时进行，因此使用并行，因此使用并进分支流程来完分支流程来完 成成组合。合。元件分配：D D点点工件工件传感器感器LS0LS0，使用，使用输入入继电器器X0X0X0X0A A缸缸左限位左限位传感器感器LS1LS1，使用，使用输入入继电器器X1X1X1X1A A缸缸右限位右限位传感器感器LS2LS2，使用，使用输入入继电器器X2X2X2X2B B缸缸下限位下限位传感器感器LS3LS3，使用，使用输入入继电器器X3X3X3X3B B缸缸上限位上限位传感器感器LS4LS4，使用，使用输入入继电器器X4X4X4X4E E点点工件工件传感器感器LS5LS5，使用，使用输入入继电器器X5X5X5X5A A缸缸驱动，使用，使用输出出继电器器Y0Y0Y0Y0B B缸缸驱动，使用，使用输出出继电器器Y1Y1Y1Y1C C缸缸驱动，使用，使用输出出继电器器Y2Y2Y2Y2传送送带驱动，使用，使用输出出继电器器Y3Y3Y3Y3绘绘制状态流程图b.工件搬运流程工件搬运流程B缸缸下移下移（Y1 ON）C缸缸夹取工件并延时夹取工件并延时（Y2 ON）B缸缸上升上升（Y1 OFF）A缸缸前进前进（Y0 ON）工件尚未工件尚未完全搬运完全搬运B缸缸下移下移（Y1 ON）C缸缸松开工件并延时松开工件并延时（Y2 OFF）B缸缸上升上升（Y1 OFF）A缸缸后退后退（Y0 OFF）a.原点复位流程原点复位流程A A缸缸退回至右极限位置（LS2 ONLS2 ON）B缸缸上升至上极限位置（LS4 ON）绘绘制状态流程图d d.并并进-合流分支合流分支c c.传送送带流程流程B B缸缸在上极限位置E点有工件驱动传送带电机并延时2秒将工件搬运流程和传送带流程做成并进-合流分支结构步进阶梯图转换程序清单五、五、PLCPLC故障故障诊断及其断及其处理理PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。1PLC故障查找流程图 1）总体检查 根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障，如图5-13所示。2）电源故障检查电源灯不亮需对供电系统进行检查，检查流程图如图所示。3）输入输出故障检查 4）运行故障检查 5 5）外部）外部环境的境的检查 影影响响PLCPLC工工作作的的环境境因因素素主主要要有有温温度度、湿湿度度、噪音与粉噪音与粉尘，以及腐，以及腐蚀性酸碱等。性酸碱等。2 2可可编程序控制器程序控制器输入、入、输出出单元故障元故障处理理可编程序控制器输入单元故障处理见表可编程序控制器输入单元故障处理见表5-2 5-2 可编程序控制器输出单元故障处理见表可编程序控制器输出单元故障处理见表5-35-3