第12章 可编程控制器应用系统设计_图文

第12章 12章 可编程控制器应用 系统设计

第12章 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、 本节介绍可编程控制器应用系统设计的原则、方法和步 骤。

12.1.1 PLC应用系统设计的内容和原则 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。 1.最大限度地满足被控对象的控制要求。 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、 2.在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济、 在满足控制要求的前提下 使用及维修方便。 使用及维修方便。 3.保证控制系统的安全、可靠。 3.保证控制系统的安全、可靠。 保证控制系统的安全 4.考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC容量时, 4.考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC容量时,应 考虑到生产的发展和工艺的改进 PLC容量时 适当留有余量。 适当留有余量。

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 熟悉被控对象, 2. 确定 /O点数及类型 确定I/ 点数及类型 3.选择PLC机型 选择PLC 3.选择PLC机型 4.选择输入输出设备 分配PLC I/O地址 选择输入输出设备, PLC的 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 设计PLC 5.设计PLC应用系统电气图纸 6.程序设计 6.程序设计 7. 系统调试 8.建立文档 8.建立文档

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 熟悉被控对象, 在分析被控对象的基础上,根据PLC的技术特点, 的技术特点, 在分析被控对象的基础上,根据 的技术特点 与继电接触器控制系统、 系统、 与继电接触器控制系统、DCS系统、微机控制系统进行 系统 比较,优选控制方案。 比较,优选控制方案。 2. 确定 /O点数及类型 确定I/ 点数及类型 根据被控对象,确定用户所需的输入、输出设备, 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 点数和类型。 I/O点数时则要按实 并确定 的 点数和类型 确定I/O I/O点数再向上附加20~30%的备用量。 点数再向上附加20 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、 类型主要考虑: 选择 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。 电压等级、工作速度等。

12.1.2 可编程控制器系统设计步骤 选择PLC PLC机型 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。 对于以开关量控制为主的系统, 响应时间无需考虑。 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, 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 响应时间, 闭环控制系统,则要注意 响应时间 选择合适的高速PLC。有时也可选用快速响应模块和中断 求,选择合适的高速 。 输入模块来提高响应速度。 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, 若被控对象不仅有逻辑运算处理,同时还有算术运算, A/D、D/A、BCD码 PID、中断等控制, 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 PLC。 丰富的PLC。 若控制系统需要进行数据传输通信, 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 都带有通信接口如RS232、RS422、 功能的 。一般PLC都带有通信接口如 都带有通信接口如 、 、 RS485,但有些 通信口仅能用于连接手持式编程器。 ,但有些PLC通信口仅能用于连接手持式编程器。 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
选择输入输出设备,分配PLC I/O地址 PLC的 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、 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、 接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规 数量;根据所选的PLC的型号,列出输入输出设备与 的型号, 格、数量;根据所选的 的型号 PLC的I/O端子的对照表,以便绘制 端子的对照表, 外部I/O接线图和 的 端子的对照表 以便绘制PLC外部 接线图和 外部 编制程序。 编制程序。 设计PLC PLC应用系统电气图纸 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 、 应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路、 应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路 PLC外部 /O电路图、 系统电源供电线路、 电气元件清单, 外部I/ 电路图 系统电源供电线路、电气元件清单, 电路图、 外部 以及电气控制柜内电器安装位置图、 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 艺设计。详细内容参看本章第 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, 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, 后以编程指令为基础,画出程序梯形图,编写程 序注释。 序注释。 7. 系统调试 根据电气接线图安装接线, 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、 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。 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 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

五项内容
程序编制 程序调试 程序使用说明书

2 .参数表的定义及地址分配 参数表的定义及地址分配 3 . 梯形图的功能流程图设计

12.2

PLC系统设计的应用实例 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 工艺过程控制要求 2.操作面板布置 操作面板布置 3.输入 输出端子地址分配 输入/输出端子地址分配 输入 4.整体程序结构 整体程序结构 5.实现单操作工作的程序 实现单操作工作的程序 6.自动操作程序 自动操作程序

1.工艺过程控制要求 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 驱动部分:机械手的全部动作由汽缸驱动, 又由相应的电磁阀控制。 又由相应的电磁阀控制。 双线圈两位电磁阀:上升 下降 左移/右移分别由 下降、 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, 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;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, 停止。只有当上升电磁阀通电时,机械手才上 上升电磁阀断电时,机械手下降停止。 升,上升电磁阀断电时,机械手下降停止。 单线圈两位电磁阀:放松 夹紧电磁阀由一个单线 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, 圈两位电磁阀控制,该线圈通电时,机械手夹 当该线圈断电时,机械手放松。 紧,当该线圈断电时,机械手放松。

机械手的动作过程
8.左移 左移 原点 4.右移 右移 下降电磁阀 1. 下 降
下限位开关

启动

右位

右移电磁阀 3. 上 升 上升电磁阀 2.夹紧 夹紧 6.放松 放松 夹紧电磁阀 5. 下 降 7. 上 升 光电开关

夹紧电磁阀

机械手操作方式: 机械手操作方式:
手动操作: 手动操作:用按钮对机械手的每一部运动单独控制 单步工作: 每按一次启动按钮, 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。 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 单周期工作:机械手从原点开始, 动按钮, 动按钮,机械手自动完成一个周期的动作 后停止。 后停止。 连续工作: 机械手从原点开始, 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、 按钮,机械手自动地、连续不断地周期性 循环。按停止按钮, 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。 动作后,回到原点自动停止。

自 动 操 作

2.操作面板布置 操作面板布置
夹紧/放松 夹紧 放松 I1.5 左/右 右 I1.3 加载选择 启动按钮I0.0 启动按钮 动作选择 停止按钮I0.6 停止按钮 上/下 下 I1.4 单操作 I0.7 连续操作 I1.2 步进I1.0 步进 单周期操作I1.1 单周期操作

3.输入 输出端子地址分配 输入/输出端子地址分配 输入
采用S7-200CPU214,共用了14个输入,6个 输出。

FR1

下 降 电 磁 阀 Q0.0 Q0.1

上 升 电 磁 阀 Q0.2

夹 紧 电 磁 阀 Q0.3

右 行 电 磁 阀

左 行 电 磁 阀

原 点 指 示

1L 1L

Q0.4 Q0.5 I0.4 I0.3 I0.5 左 / 右 上 夹 / / 下 松

I0.3 I0.1 I0.5 I1.0 I1.2 I0.0 I0.2 I0.4 I0.6 I0.7 I1.1 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

I0.7 在单操作方式断开 1 LBL 步进操作方式 2 LBL I1.2 单周期 连续 I1.2 I0.0 启动 I1.1 连续 I0.6 连续 启动 3 LBL SM0.0 END I1.1

1 JMP 单操作程序 2 JMP 步进操作程序 3 JMP M1.0 S M1.0 1 R 1 自动操作程序

4. 整 体 程 序 结 构

I1.0

5.实现单操作工作的程序 实现单操作工作的程序
I1.3 左/右 右 I1.5
三选一, 三选一, 只能有一 个接通

I0.2 上限

I0.0 Q0.4 I0.6 I0.0 I0.6 Q0.3

Q0.3 右行 Q0.4 左行 Q0.2 S 夹紧 1 Q0.2 R 放松 1 Q0.0 下降 Q0.1 上升

夹/松 松

I1.4 上/下 下

I0.0 Q0.1 I0.6 Q0.0

6.自动操作程序 自动操作程序
复位 I0.2 上限 I0.4 下限 S0.0 I0.0 启动 S0.1 I0.1 下限 S0.2 T37 17 S0.3 Q0.0

Q0.5 原点指示 M2.0 下降

Q0.2 S 夹紧 T37 1 IN TON PT

定时器

Q0.1 S0.3 上限 S0.4 右限 光电开关 S0.5 下限 S0.6 定时器 T38 15 S0.7 I0.1 I0.3 I0.5 I0.2 I0.3 Q0.3

M2.2 上升

右行

Q0.0

M2.1 下降

Q0.2 松开 R T38 1 IN TON PT

Q0.1 S0.7 上限 S1.0 左限 I0.4 I0.2 Q0.4

M2.3 上升

左行

M1.0

连续 单周期

M1.0

梯形图
SM0.1 初始化 0 I0.2 原位 上限 左限 I0.4 EN IN MOV-W OUT S0.0 S 1 S0.0 SCR SW0

SM0.0 启动 I0.0

Q0.5 S0.1 SCRT SCRE

S0.1 SCR SM0.0 1.下降 下降 I0.1 M2.0 S0.2 SCRT SCRE SM0.0 S0.2 SCR

Q0.2 S 夹紧 T37 1 IN TON S0.3 SCRT SCRE 17 PT

2.夹紧 夹紧

T37

S0.3 SCR SM0.0 3.上行 上行 I0.2 M2.2 S0.4 SCRT SCRE SM0.0 I0.3 Q0.3 T37 4.右行 右行 I0.3 I0.5 S0.5 SCRT SCRE 17 IN PT TON S0.4 SCR

梯形图
SM0.0 5.下降 下降 I0.1 M2.1 S0.6 SCRT

S0.5 SCR

SCRE SM0.0 Q0.2 R 1

S0.6 SCR T38 IN TON

6.放松 放松 T38 S0.7 SCRT SCRE 15

PT

S0.7 SCR SM0.0 7.上行 上行 I0.2 M2.3 S1.0 SCRT SCRE SM0.0 I0.4 8.左行 左行 M1.0 M1.0 Q0.4 S0.1 SCRT S0.0 SCRT SCRE S1.0 SCR

M2.0 M2.1 M2.2 M2.3

Q0.0 下降

两次 上升 下降 组合

Q0.1 上升

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。 只是每部动作都需增加一启动按钮。

期 末 复



1、常用低压控制电器 重点掌握: 元器件的结构、 原理、 用途、 重点掌握 : 元器件的结构 、 原理 、 用途 、 主要参 选择方法、电器图形和文字符号。 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、 继电器(电流、中间、 例如:接触器 时间、热、速度);熔断器(用途、熔体和外壳 时间、 速度);熔断器(用途、 );熔断器 额定电流的选择方法);低压断路器;刀开关; );低压断路器 额定电流的选择方法);低压断路器;刀开关; 主令电器等。 主令电器等。

2、基本控制电路
要求:掌握两种控制规律。 要求:掌握两种控制规律。 连锁控制规律:起停控制,点动, 例:连锁控制规律:起停控制,点动,正反转控 顺序控制,多地点控制。 制,顺序控制,多地点控制。 按变化参量控制规律。 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, 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。 要求掌握:基本指令的应用。 的基础知识: ① S7-200PLC的基础知识:内部资源、结构、 的基础知识 内部资源、结构、 负载能力、工作方式等。 负载能力、工作方式等。 基本指令的LAD与STL之间的程序互换。 之间的程序互换。 ② 基本指令的 与 之间的程序互换 基本逻辑指令、步进控制指令的编程应用-③基本逻辑指令、步进控制指令的编程应用 ---结合例题、习题。 结合例题、 结合例题 习题。

祝同学们考 出优异成绩!


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