第五章通过编程使开关输入产生开关输出.ppt

1 第5章通过编程使开关输入产生开关输出 目标 描述PLC触点 输入 的功能 描述PLC线圈 输出 的功能 描述安装PLC开关控制程序的步骤 将工业控制问题转化为PLC逻辑图 阐述PLC系统相比继电器逻辑的优点 编写包括故障保护的PLC程序 针对工业应用问题开发PLC梯形图 2 5 1概述 这一章将讲述如何通过开关输入输出设备为线路操作编写PLC程序 不同厂家的输入标记不一样 常用的标记包括 测试开 测试关 字 字母 数字序号 字 字母组合以及指令 本书使用输入前缀和数字 比如IN009 不同厂家的输出标记也不一样 一般输出标记为 OUT 数字 字母和CR 控制继电器 本书使用CR 比如CR013 本章将首先介绍不同种类的输入 然后介绍输出及其与PLC系统的关系 最后是一些典型的开关量编程的操作步骤 书中有许多开关编程的例子 如闭锁 开启线路 此外还涉及到故障保护线路以及工业应用中开关编程的例子 3 5 2PLC输入 PLC有许多种输入形式 它们可以实现开与关的功能 不同的输入包括 1 常开触点 当触点闭合时 执行功能产生某个动作 2 常闭触点 当触点开启时 执行功能产生某个动作 3 锁定 解锁系统 开启锁定功能的输入以激活锁定功能或使它处于改变状态 即使锁定输入被关闭 锁定功能也将保持 要使该功能关闭 必须打开另一个输入 即解锁 如果随后关闭解锁输入 该锁定功能仍将保持关闭 4 上升沿脉冲 在输入信号的上升沿打开该功能 5 下降沿脉冲 在输入信号的下降沿打开该功能 在一个PLC系统中 每一个输入在输入模块和CPU中都要分配一个编号 这个编号可以是数字或字母 在某些PLC中 可能用到前缀 如IN 若使用前缀系统 第5个输入对应的PLC程序编号是IN0005 典型的输入方案如图5 1所示 输入终端对应一系列编号 如IN0001到IN0016 假如我们将电压送到终端5 所有已经编程的触点 如IN0005 将会改变状态 输入信号被检测 并产生正确的动作 所有常闭IN0005触点在PLC程序中将处于打开状态 在学习PLC编程时 要重点理解常闭触点的开启 这些输入指令有可能会产生混扰 尤其对于继电器伺服电路更是如此 这里不妨换一个角度来看这个问题 如图5 1所示 当电压送到输入终端4时 处理器在内存的某个位置放一个1来处理这个输入 当电压送到终端4 PLC的NO符号 提出这样的问题 输入终端有电压吗 在这种情况下 回答是 是 或正确 PLC的NC符号 提出这样的问题 输入终端无电压吗 在这种情况下 回答是 不是 或错误 也可用 开状态检查 和 关状态检查 理解这些符号 其他理解方法包括 开状态正确 和 关状态正确 开状态激活 和 关状态激活 内存中有1即正确 和 内存中有0即正确 等 还有一个与输入有关的触点问题需要注意 假定内部程序的触点为IN0018 也假定连接好的输入只有IN0001到IN0016 已经编程的IN0018触点将会因为外部信号而改变状态吗 答案是否定的 因为输入模块没有使能信号影响内部CPU的状态 8 5 3输出 线圈 指示器及其他 内部PLC程序的线圈与输出信号相关 该输出信号传到外部设备 当PLC梯形图中感应线圈得电导通时 通过输出模块产生输出 注意不是所有的线圈都有相应的输出 许多线圈只用于内部逻辑 典型的输出流程图如图5 3所示 输出设备的电压和电流应该与输出模块的值相匹配 与线圈输出相连的一些典型输出设备如图5 4所示 以前提到的一个关键问题是 当PLC输出关闭时 小型输出模块存在电流泄漏 如果输出设备对低电压敏感 则必须考虑电流泄漏 11 5 4操作流程 下面用一个简单程序来描述如何使用PLC 假定希望对PLC编程实现以下离散操作过程 当两个触发开关和一个限位开关动作时 继电器线圈将被激励 第一步是给输入输出点分配PLC编号 输入常常有前缀I或IN 输出通常有前缀O或CR 控制继电器 可以分配如下编号 继电器开关1IN001继电器开关2IN002继电器限位开关IN003继电器输出CR001 第二步是画一张逻辑梯形图来表达操作线路 见图5 5 接着 设计出输入输出点与输入输出模块的具体连接形式 如果输入和输出模块各有8个终端 则有必要设定模块的开关 这样输出模块就可以确认1 8个输入和1 8个输出 输入输出的连接按照图5 6进行 注意每一个输入或输出只能连接到某一个模块 不允许彼此在模块外部相互连接 最后 必须通过键盘方式将梯形图输入CPU 按梯形图格式输入的一般步骤是 1 将CPU置于停止位 清理PLC程序内存 具体方法会以提纲形式出现在屏幕菜单中或参考PLC操作手册 2 在EDIT模式 按以下步骤插入继电器控制行 a 按下NO触点 b 按下输入键 c 按下001数字键 d 按下输入键 触点将在监视器上显示 e 向右移动一格指针 f 重复步骤a和步骤b g 按下002数字键 h 按下输入键 第二个触点将在监视器上显示 i 再向右移动一格指针 为003数字键重复同样的过程 j 将线延伸到右边 k 按下线圈 输出键 线圈将在监视器上显示 l 按下001数字键 m 按下输入键 n 如果该行正确 按下插入梯形图的键 并回车 最终的PLC梯形图如下 16 5 5触点和线圈I O编程实例 本节有使用触点和线圈进行PLC编程的6个典型例子 前5个例子难度范围是从初级到中级 第6个是较复杂的报警系统 对于前三个例子 既给出了PLC方法 也给出了逻辑继电器方法 对于后三介例子 只给出了PLC解决方案 这6个例子是 例5 1简单的单触点 单线圈电路例5 2标准启动 停止 闭合电路 锁定 解锁电路例5 3带双向联锁的前向 反向 停止电路例5 4可直接反向的前向 反向 停止电路例5 5启动 停止 点动例5 6报警系统 在给出这些例子前 先简要回顾一下继电器逻辑电路图 继电器的面板如图1 1所示 继电器的电气图包括 1 继电器线圈 当上电时 继电器动作 2 继电器的相应触点 3 这些线圈和触点与其他设备和电源接口的相互连接 当继电器线圈动作时 其触点从开到关或者从关到开 取决于触点的类型是NO还是NC 而在PLC编程中 连接是通过内部编程来实现的 可代替许多配线 再简要回顾一下电机和启动器的连接图 参见图7 4 这是电机电源及其启动器触点的连接图 电机启动器实际上是大功率继电器 该继电器具有允许流过大电流的触点 三相电机电源由三个M触点控制 当启动器M线圈 图中未标出 通电时 这些触点关闭 然后电机的三相电从端子L1 L2 L3传到端子T1 T2 T3 对于单向电机 电机只有两根线 只有两个M触点 要改变三相电机方向 只需使T1 T2 T3中任何两根线分别与L1 L2或L3相反接即可 利用两个放在一个盒子中的启动器继电器和适当的接线输出 就可以实现电机换向 19 例5 1简单的单触点 单线圈电路 第一个例子是一个简单电路 它具有一个开关 触点 和一个输出 线圈 当开关打开或关闭时 输出会使能或禁能 图5 8显示了继电器逻辑和梯形逻辑的梯形图 在这个例子中 电机M的控制电压可以是24VDC 120VAC或其他电压 M的电流相对很小 对于继电器或PLC控制 通过电源触点控制的电流可能非常大 电源电压可以是DC或AC的任何值 具体数值由电源触点的工作能力决定 图5 8简单的单开关单线圈控制 21 例5 2标准启动 停止 闭合电路 锁定 解锁电路 当按下启动按钮时 线圈通电 当按钮松开时 线圈保持通电状态 这种保持是利用了与启动按钮并行的保持式触点 当输出线圈导通时 该触点关闭 如果按下这个停止按钮 线圈断开并保持断开状态 而且控制电源关闭 线圈断开 与例5 1比较 该例子的优点是 当控制电源恢复供电时 必须按下启动键 重新给线圈通电 而在例5 1中 当电源恢复时 线圈会迅速通电 可能给无防备的操作员或维修人员带来安全问题 锁定 解锁功能 一个输入开关控制输出导通 另一个输入开关控制输出停止 23 例5 6报警系统 第6个例子是报警系统 当产生操作故障时 有4个故障信号传到报警系统 此例中没有定义这些故障具体是什么 对于PLC操作演示 我们只利用了这个事实 即有4个故障输入 系统运作如下 如果一个输入导通 系统不做任何响应 如果两个输入导通 红色指示灯亮 如果任意三个输入导通 发出报警声音 如果4个输入都导通 将通知消防部门 由于这个例子与以前的例子相比要难懂一些 让我们花点时间来对输入输出进行编号 PLC输入输出编号按下表分配 26 5 6故障保护电路 一些PLC电路编程后 可以通过给一个信号电压使电路关断 例如锁定 解锁功能要求解锁信号将线圈或输出关闭 因为系统需要控制电源进行关断 如果系统掉电 则按停止按钮后系统没有反应 线圈仍将保持导通状态 PLC电路还需要急停开关或按钮 它与PLC通断电路独立 图5 14给出了一个实用的故障保障电路 通过断开右图故障保障电路中的运行停止开关 可以使所有的线圈断电 28 5 7半自动钻压控制实例 要钻的零件 起始位置 钻头向下旋转 底部传感器 任何时候只要按下停止按钮 钻头和护罩将向上返回 钻头向上返回 可遵循一定的步骤来解决PLC应用问题 PLC应用所要遵循的步骤是 1 定义操作 列出操作步骤 2 定义和列出正确操作所需的输入输出设备 3 给输入输出设备分配相应的PLC编号 4 绘制PLC图 给出必要的注释 5 将程序导入PLC 6 将PLC系统与仿真器连接 检查系统的操作情况 7 检查实际过程的操作 不按指定顺序测试操作情况 以检查是否有安全隐患和程序顺序问题 例如当钻头向下运动到一半时 如果断电 将会发生什么情况 8 根据需要做一些修改 针对本例 步骤1中可列出以下顺序 1 按下系统启动开关 2 零件就位 启动LSPP 零件就位限位开关 3 同时按下两个启动按钮 4 放下安全护罩 启动LSSD 护罩向下限位开关 5 钻头开始旋转并向下 6 钻头在下部激活LSDD 钻头向下限位开关 7 系统关闭 钻头和护罩通过弹簧向上 8 系统复位 注意 任何时候按下停止键都将使系统停止运行 使钻头和安全护罩复位到钻床上部 步骤2将列出如下输入输出设备 系统启动开关 系统停止开关 停止所有的部件 系统指示灯 护罩和钻头启动 左手开关 护罩和钻头启动 右手开关 护罩和钻头停止 左手开关 护罩和钻头停止 右手开关 位置指示器 在位部件 位置指示器 护罩向下 位置指示器 钻头向下 第3步是给包括开关和传感器在内的所有的元件分配输入输出编号 如