机电控制技术(PLC)

1、机电控制技术(可编程控制器部分)2.1 2.1 可编程控制器可编程控制器PLCPLC概述概述2.2 PLC2.2 PLC的组成的组成2.3 2.3 基本工作原理基本工作原理2.4 2.4 编程语言及程序设计编程语言及程序设计2.5 2.5 顺序步进指令及编程顺序步进指令及编程2.6 PLC2.6 PLC控制系统设计步骤及应用举例控制系统设计步骤及应用举例2.1.1 可编程控制器的产生2.1.2 可编程控制器的定义2.1.3 可编程控制器的分类2.1.4 可编程控制器的特点2.1.5 PLC与其它工业控制装置的比较美国通用汽车公司(GM)公开招标研制新的工业控制器，并提出了10条指标，即l编程方

2、便，可在现场修改程序；l维护方便，最好是插件式；l可靠性高于继电器控制柜；l体积小于继电器控制柜；l可将数据直接送入管理计算机；l在成本上可与继电器控制柜竞争；l输入为交流115V； 。l输出为交流115V2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；l在扩展时原有系统改变最少；l用户程序存储器至少可扩展到4KB 1969年美国数字设备公司(DEC)根据这10条指标，研制出世界上第一台可编程控制器 可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的

3、输入和输出，控制各种类型机械的生产过程可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计从组成结构形式上可以将PLC分为两类：一类是一体化整体PLC，另一类模块式的PLC。l 按IO点数及内存容量可将PLC分为以下几类：l 小型PLC：IO点数小于256点，内存容量在256Byty 4KB 小型PLC在结构上一般是一体化整体式的，主要用于中等容量的开关量控制，具有逻辑运算、定时、计数、顺控、通信功能l 中型PLC：IO点数范围在256/1024点，内存容量在3632KB中型PLC除具有小型PLC的功能外，还增加了数据处理能力适用于小规模的综合控制系统l大型P

4、LC：IO点数大于1024点，内存容量在32KB上 大型PLC除具有中、小型PLC的功能外，增强了编程终端的处理能力和通信能力，适用于多级自动控制和大型分散控制系统。 1可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强 PLC的平均故障间隔时间可达几十万小时 硬件方面：l隔离是抗干扰的主要手段之一在微处理器与IO电路之间，采用光电隔离措施，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响，同时还可以防止外部高电压进入CPU模块l滤波是抗干扰的又一主要措施对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，可消除或抑制高频干扰，用良好的导电、导磁材料屏蔽CPU等主要部件可减弱主间电磁干扰l对有些模块还设置了联锁保护、自诊断

5、电路等 l当软故障条件出现时，立即把现状态重要信息存入指定存储器，软硬件配合封闭存储器，禁止对存储器进行任何不稳定的读写操作，以防存储信息被冲掉这样，一旦外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作l设置故障检测与诊断程序PLC在每一次循环扫描过程的内部处理期间，检测系统硬件是否正常，锂电池电压是否过低，外部环境是否正常，如掉电、欠电压等；l X00(SB1)X01(SB2)Y30(KM)Y30(a) 梯形图程序(b) 逻辑功能图程序(c) 指令程序1或门&与门A1.1(KM)输出元素步序01234指令语LDORANIOUTEND器件号X00Y30X01Y30(SB1)E1.

6、1(KM)E1.2l设计、安装容易，维护工作量小 PLC已实现了产品的系列化、标准化和通用化，用PLC组成控制系统，在设计、安装、调试和维修等方面，表现出了明显的优越性 PLC的用户程序大部分可以在实验室进行模拟调试，用模拟试验开关代替输入信号，其输出状态可通过PLC上的发光二极管指示得知l逻辑运算、定时、计数、顺序控制;lAD、DA转换，数值运算和数据处理; lPLC具有通信联网功能，可与相同或不同类型的PLC联网，并可与上位机通信构成分布式的控制系统lCPU 314模块可以扩展为512点开关量，64路模拟量.l其外形尺寸为80mm*50mm*l30mm，重量仅053kg，消耗功率8W。l

7、PLC与继电器控制系统的比较 继电器控制系统是采用硬接线方式装配而成，只能完成既定的逻辑控制、定时、计数等功能，一旦生产工艺过程改变，则控制柜必须重新设计、重新配线 PLC各种控制功能都是通过软件来实现的，只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变 工业控制计算机是通用微型计算机适应工业生产控制要求发展起来的一种控制设备优点：l硬件结构方面总线标准化程度高、兼容性强，l软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持， 故对要求快速、实时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制占有优势缺点：l使用工业控制机控制生产工艺过程，要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力 注

8、塑机是对热塑性(或热固性)塑料进行加工熔融后，以高压、高速注射入模腔，进而固化成型，生产出塑料制品的机械设备。 主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口、电源、功能模块等部分组成，其中CPU是PLC的核心，IO部件是连接现场设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上 同一般的微处理机一样，中央处理单元是PLC的主要部分，是系统的核心它通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过输出装置去控制外设，一般的中型可编程控

9、制器多为双微处理器系统 存储器主要存放系统程序、用户程序及工作数据系统程序：完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信和各种参数设定等功能系统程序中小型PLC多使用EPROM或EEPROM来存放，大型PLC多使用ROM 用户程序:用户根据使用环境和生产工艺的控制要求来编的用户程序一般存放于带有后备电池的CMOS静态RAM、紫外线可擦的EPROM和电可改写的EEPROM l输入输出部件通常亦称为IO单元或IO模块，PLC通过IO单元与工业生产过程现场相联系通过IO接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为PLC对被控对象进行控制的依据同时PLC又通过IO接口

10、将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制1) IO单元主要类型有：数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出等。 PLC配有开关式稳压电源，供内部电路使用与普通电源相比，PLC电源稳定性好、抗干扰能力强有些机型还向外提供24VDC的稳压电源，用于对外部传感器供电，这就避免了由于电源污染或不合格电源产品而引起的故障例如S7300PLC配有专用电源模块PS 307l功能接口模块是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器，以及外界过程与控制器系统总线相连的接口1)它和控制器的CPU模块通过系统总线相连接，进行数据交换，并在CPU模块的协调管理下独立地进行工作3）常用的功能

11、模块功能模块的种类很多，例如：高速计数模块、运动控制模块、PID控制模块、中断控制模块等。l用于PLC与其他装置间连网实现数据共享。Ethernet deviceNetCompoBus/SController LinkDeviceNe DeviceNe OMRON公司的CS1系列系列CS1W-ENT21H U BH U BCJ1系列系列CJ1W-ENT21以太网可使用以太网可使用FINSFINS协议及协议及TCP/IPTCP/IP协议与协议与CS1CS1以太网以太网单元单元,CJ1,CJ1,个人电脑个人电脑, ,工作工作站等，交换资料站等，交换资料. .100Base-TX100Base-TX

12、以以 太太 网网 络络OMRON公司的以太网单元支持l0BASE-5（同轴电缆）和l0BASE-T（双绞线电缆）以太网传输介质。 OMRON公司的以太网单元支持l0BASE-5（同轴电缆）和l0BASE-T（双绞线电缆）以太网传输介质。 l0BASE-T由由OMRON的的PLC构成的以太网的拓扑结构图构成的以太网的拓扑结构图 EthernetEthernet网络传输层使用两种不同协议，即面向连接的网络传输层使用两种不同协议，即面向连接的传输控制协议传输控制协议TCP/IPTCP/IP和无连接的用户数据报协议和无连接的用户数据报协议UDP/IPUDP/IP。 支持支持FINSFINS（OMRON

13、OMRON内部通信协议）通信；内部通信协议）通信； 支持支持SocketSocket服务服务( (允许用户直接使用允许用户直接使用TCPTCP和和UDPUDP协议协议, ,在以太网节点进行数据交换在以太网节点进行数据交换 支持支持FTPFTP服务：服务：EthernetEthernet网络中的上位机能读写网络中的上位机能读写PLCPLC内存卡内存卡中的文件。中的文件。 E-MAILE-MAIL：用户自定义的数据用户自定义的数据（最大最大10241024字节，字节，ASCIIASCII）、以太网单元错误信息以太网单元错误信息（最多最多6464条条）和状态信息可作为和状态信息可作为E-E-mail

14、mail从从PLCPLC发送到邮件服务器。发送到邮件服务器。3G8F7-CLK21-E (PCI总线总线）最大传送距离：最大传送距离：500Kbps500Kbps时时1Km1Km或或 2Mbps2Mbps时时500m(500m(屏蔽双绞线屏蔽双绞线) )CVM1CS1CVM1-CLK21C200HW-CLK21CS1W-CLK213G8F7-CLK21-E (PCI总线总线）CQM1HCQM1H-CLK21CJ1CJ1W-CLK21在线缆系统中，通过使用转发器可实现长距离、在线缆系统中，通过使用转发器可实现长距离、多节点（最大节点数为多节点（最大节点数为62）、分支型、部分光缆）、分支型、部分

15、光缆 3G8F7-CLK12/52-E (PCI总线总线）最大传送距离：最大传送距离：2Mbps2Mbps、20Km(GI20Km(GI光缆可达光缆可达30Km)30Km)CS1CS1CVM1CS1W-CLK12/52CS1W-CLK12/52CVM1-CLK12/523G8F7-CLK12/52-E (PCI总线总线）lController Link网络的通信有两种：数据链接和报文通信。l在Controller Link网络各节点（PLC与PLC、PLC与PC）的数据区中（IR、LR、DM、EM）预置共享数据区域（又称为数据链接区），数据链接区可设置为接收或发送区，一旦某节点向发送区写数据，

16、此数据将自动发送到其他的节点接收区，而不需要在PLC或计算机上编制通信程序，这种数据通信方式称为数据链接。 l通过在用户程序中执行通信指令SEND、RECV和CMND，实现Controller Link网络节点（PLC与PLC、PLC与PC）间传输数据、读/写状态信息、操作方式改变等操作。这种数据通信方式称为报文服务， S SY YS SM MA AC C C CQ QM M1 1 O OM MR RO ON NCQM1 I/O Link 单元单元8-/16-点远程点远程 I/O 终端终端16-点远程点远程8-点传感点传感器终端器终端2-/4-点模点模拟量终端拟量终端C200HW-DRM21-

17、V1主单元主单元CVM1-DRM21-V13G8B3-DRM21-EVME 工控机主站板工控机主站板3G8E2-DRM21-E配置器配置器 (PCMCIA)3G8F5-DRM21-E配置器配置器 (ISA Board)PID、温度、温度、高速高速计计数数终终端端T型分支型分支终终端端电电阻阻主干线主干线分支线分支线CS1W-DRM21-V1CJ1W-DRM21-V1l每个DeviceNet网络最多可连接64个节点；l主干线-分支线结构；l数据传输波特率为125Kbps，250Kbps及500Kbps；l点对点，多主或主/从通信；l可带电更换网络节点，在线修改网络配置；采用CAN物理层和数据链路

18、层规约，使用CAN规约芯片，得到国际上主要芯片制造商的支持；l支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据(1)专用编程器l 简易编程器 指令编程器简易编程器用七段显示器LED (发光二极管)来显示户存储器地址和编程元件的编号，指令和有关数字用按键输入一般用来给小型PLC编程，或者用于PLC控制系统的现场调试和维修 l图形编程器 直接生成和编辑工程人员所熟悉的梯形图程序，使用起来更直观、方便但是它的价格较高lPLC生产厂家提供有使用个人计算机的PLC编程监控软件开发不同型号和厂家PLC，只需要更换相应软件就可以了 PLC运行时内部要进行一系列操作，大致可分为四大类：l以故障诊断、通信处理为主

19、的公共操作；l联系工业现场的数据输入和输出操作；l执行用户程序的操作；l以及服务于外部设备的操作(如果外部设备有中断请求)。PLC接通电源后，在进行循环扫描之前，PLC首先确定自身的完好性，这是起始操作的主要工作lPLC进行清零或复位处理，消除各元件状态的随机性；l检查IO单元连接是否正确；l启动监控定时器TO，执行一段涉及到各种指令和内存单元的程序，如果所用的时间不超过To，则可证实自身完好，否则系统关闭此后，将监控定时器To复位，允许扫描用户程序。 输入端子输入调理电路输入缓冲区输入映象区 执行用户程序输出映象区输出缓冲区输出驱动电路输出端子受控装置现场输入信号 输入采样阶段扫描程序阶段输

20、出刷新阶段l调理电路：它包括电平转换、光电隔离、波电路；l输入映像区：在PLC的存储器中专门存放输入数据的区域；l输入刷新：当CPU采样时，输入信号由缓冲区进入输入映像区；l只有在采样时，输入映像区的数据才与输入信号一致，其他时间范围内输入信号变化是不会影响输入映像区的数据的l输出状态刷新： CPU不能直接驱动负载，当前处理的结果放在输出映像区内，在程序执行结束后（或下次扫描用户程序之前），才将输出映像区的数据通过锁存器输出到输出端子上 在程序执行前复位监控定时器Tl（又称“看门狗”WatchDogTimer)，它是用来监视程序执行是否正常的正常：执行完用户程序所用的时间不会超过Tl的设定值，

21、执行完用户程序后立即使WDT复位故障：1、偶然干扰：当程序执行过程中因某种干扰使扫描失控或进入死循环时，WDT会发出超时报警信号，使程序重新开始执行因为是偶然因素造成超时，故重新扫描程序不会再遇到“偶然干扰”，系统便转入正常运行；2、不可恢复的确定性故障：系统会自动地停止执行用户程序、切断外部负载、发出故障信号、等待处理循环时间是程序执行一个循环所占用的时间，它由过程映像传送时间、操作系统的执行时间、用户程序的执行时间三大部分组成。操作系统的执行时间、过程映像传送时间是基本固定的，因此，循环时间主要由用户程序的执行时间。此参数默认值为100ms,用户可通过STEP7来修改。 PLC以扫描方式执

22、行操作，其IO间的逻辑关系存在着原理上的滞后。主要因素：lIO硬件电路的延时：包括输入滤波时间常数和输出继电器触点的机械滞后；l执行用户程序所占用的时间：程序的长短、指令操作的复杂程度、程序设计安排有关。扫描周期越长，滞后就越严重；l系统管理公共操作所占用的时间：此时间基本不变 M1X1M1Y1M1Y2KM1电机1KM2电机2起动按钮第1扫描周期第2扫描周期第3扫描周期输入采样执行输出刷新输入 执行 输出电机2输入执行输出X1输入信号X1输入映像M1中间继电器Y2输出映像Y2输出Y1输出映像Y1输出电机12.4.1 PLC2.4.1 PLC指令结构指令结构2.4.2 2.4.2 梯形图编程元件

23、梯形图编程元件2.4.3 2.4.3 语句表基本逻辑指令语句表基本逻辑指令2.4.4 2.4.4 程序设计举例程序设计举例 PLC的编程语言非常丰富如S7系列有：LAD(梯形图)、STL(语句表)、SCL(标准控制语言)、GRAPH(顺序控制)、HiGraph(状态图)、CFC(连续功能图)、CforS7(C语言)等，对用户来说，开发、输入、调试和修改程序极为方用户可以选择一种语言编程，如果需要，也可混合使用几种语言编程 X00(SB1)X01(SB2)Y30(KM)Y30(a) 梯形图程序(b) 逻辑功能图程序(c) 指令程序1或门&与门A1.1(KM)输出元素步序01234指令语LDORA

24、NIOUTEND器件号X00Y30X01Y30(SB1)E1.1(KM)E1.2梯形图是一种编程语言，它沿用了继电器控制系统的触点、线圈、串并联等术语和图形符号。指令就是用助记符号表示PLC的各种功能。每条指令由三部分组成：指令号(简称步序号)、指令名称(功能)、及数据(继电器号，即地址号、计时及计数设定值等)。逻辑功能图逻辑功能图沿用了半导体逻辑电路的逻辑方块图表达，对每一种功能都使用一个运算方块，其运算功能由方块内的符号确定。常用“与”、“或”、“非”三种逻辑功能表达控制逻辑。一、一、 指令的组成指令的组成 一条指令由操作码和操作数组成。操作码定义要执行的功能，它告诉CPU该做什么；操作数

25、为执行该操作所需要的信息，它告诉CPU用什么去做。如语句指令：AN X 1.0 该指令是一条位逻辑操作指令，其中：“AN”是操作码，它表示执行“与”操作：“X 1.0”是操作数，它指出这是对输入继电器X 1.0进行的操作如梯形逻辑指令： Y 4.0 ( ) 该指令中：一( )可认为是操作码，表示一个二进制赋值操作，Y40是操作数.操作数由操作数标识符和参数组成操作数标识符: 它由主标识符和辅助标识符组成主标识符表示操作数所在的存储区，辅助标识符进一步说明操作数的位数长度若操作数是位则没有辅助标识符如主标识符有：I、Q、T、C；如辅助标识符有：B(字节）、W（字）、D（双字）参数：它进一步说明操

26、作数在该存储区域内的具体位置如 M10.1(位储存区） 操作数有两种表示方法：1、物理地址(绝对地址)表示法：用物理地址表示操作数时，要明确指出操作数的所在存储区，该操作数的位数例如：Q 4o是用物理地址表示的操作数，其中Q表示这是一个在输出过程映像区中的输出位，具体位置是第四个字节的第0位2、符号地址表示法（为一个物理地址定义有意义的符号名 ）： STEP 7允许用符号地址表示操作数，如Q40可用符号名MOTOR ON替代表示，符号名必须先定义后使用，而且符号名必须是唯一的，不能重名定义符号时，需要指明操作 数所在的存储区，操作数的位数、具体位置及数据类型 在S7中，数据类型分成三大类：基本

27、数据类型：定义不超过32位的数据(符合IECll313的规定)；基本数据类型有确定的位数，如：布尔数据类型(BOOL)为一位，字节(BYTE)是8位，双字（DWORD）是32位(4字节) 复式数据类型：定义超过32位或由其它数据类型组成的数据：如日期-时间、数组、结构。(3)参数类型：定义传给FB块和FC块的参数。如DB 。FX系列系列PLC中梯形图的常用编程器件中梯形图的常用编程器件PLC是以微处理器为核心的电子设备，使用时可将PLC梯形图看成是由软继电器、软定时器、软计数器组成的一个组合体。这些软器件常称为编程器件。每一个输入电路单元相当于一个输入继电器。D1、T1导通相当于继电器线圈接通

28、。内部电路通断相当于继电器常开、常闭触点的通断。输入继电器作用是PLC用以接收来自外部的开关信号。输入继电器与PLC的输入端相连，并带有多对常开触点和常闭触点供编程时使用。输入继电器由外部信号来驱动，而不能由程序的指令来驱动。输入继电器采用字节部分（十进制）和位部分（八进制）编号。动合触点动断触点X400X400外部输入触点X400输入端输出继电器是用来将PLC的信号传送到外部负载的器件。输出触点连接到PLC的输出端上。继电器触点输出时的连接方式。输出继电器按程序执行结果而被驱动，它有一个外部输出的常开触点，有许多常开、常闭触点可以在编程中运用。输出继电器也采用字节部分（十进制）和位部分（八进

29、制）编号。内部动合触点内部动断触点输出端Y30Y30X00X01Y30COM外部电源输出继电器的外部触点PLC中有许多辅助继电器，由PLC中各种器件的触点驱动、作用同继电器控制系统的中间继电器类似。辅助继电器带有若干常开触点和常闭触点，供编程使用，辅助继电器的触点不可直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能驱动外部负载。辅助继电器分为:通用辅助继电器和保持辅助继电器M100动合触点M100动断触点M100PC移位寄存器由辅助继电器组成，8个或16个组成一组。当辅助继电器已用作移位寄存器时，这一辅助继电器不可另作它用。移位寄存器的每一位都可带有相应的接点去控制其他逻辑行；OUT决定移位寄存器首位的

30、状态，SFT为1，右移1位，RST为1移位寄存器各位均清零。数据输入移位输入复位输入OUTSFTRSTM100M107输出l定时器一旦接通，即开始作减法运算，当设定值为零，定时器才有输出；l当定时器输入断开，定时器复位；l定时器是通电延时型定时器T450K200X400Y430-T450X400X400Y430T450Y430Y430T45050SK50RSTC460OUT复位输入每次计数输入从断到通，计数值减1当设定值0，输出触点动作；每个计数器都具有掉电保护；与定时器一样，只有当计数器的复位端接通时，计数器将终止计数，设定值并立即返回初始值。计数输入F1系列PLC具有5个特殊辅助继电器，它

31、是用来执行特殊功能。M70运行监视:自动地随PC的运行/停止而呈通/断状态;M71初始化脉冲:在程序运行开始后,M71接通一个扫描周期,利用M71在运行开始时,可消除具有掉电保护的C、M的数据；M72 0.1秒的时钟脉冲可和计数器连用起到定时器的作用；M71Y430运行指示灯M76电池电压下降如果电池电压下降，则M76接通，因此可利用此触点经输出继电器在外显示；M77禁止全部输出当M77接通，Y的输出自动断开，但此时其他继电器、定时器、计数器仍工作，显然若系统发生异常，可用M77紧急停机。 (1)梯形图格式中的继电器不是物理继电器，每个继电器各触点均为存储器中的一位相应位为“1”状态表示继电器

32、线圈通电，常开触点闭合或常闭触点断开；相应位为“0”状态，表示继电器线圈失电，常开触点断开或常闭触点闭合 (2)梯形图中流过的电流不是物理电流，而是“概念”电流 “概念”电流只能从左向右流动 梯形图中的继电器触点可在编制用户程序时多次引用，既可常开又可常闭 梯形图中输入触点和输出线圈不是物理触点和线圈， 输出线圈中对应输出映像区的相应位，不能用该编程元素直接驱动现场执行机构 梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右母线，所有的触点不能放在线圈的右边；（7）线圈不能直接接在左母线上；（8）在每一逻辑行上串联触点多的电路应放在上方；（9）在每一逻辑行上并联触点多的电路应放在左边 ；（10）在一个程

33、序中，应尽量避免双线圈输出（11）不允许在一触点上有双向电流通过；12334155534435121、闪烁电路（定时器应用）x400y430 x400y430 x400T450亮T450T450T451灭T4511、LD LDI X、Y、M、T、C逻辑开始：在梯形图中表示一个逻辑行的开始；2、OUT Y、M、T、C 线圈驱动指令：不能驱动X，OUT用于T、C时必须紧跟K；3、AND ANI串联连接指令：4、OR ORI 并联连接指令5、ORB 串联电路块并联连接指令：X400X401X402X403X404Y430LD X400AND X401AND X402LD X403AND X404OR

34、B6、ANB并联电路块串联连接指令7、RST 移位寄存器、计数器清零指令：8、PLS M 脉冲输出指令：其作用是将较宽的脉冲输入信号变成脉宽为一个扫描周期的脉冲信号 X400X400M200X400PLSM200X401X402X403X404Y430LD X400OR X402LDX401OR X403OR X404ANB11、NOP END12、CJP/EJPCJP700程序B程序A程序CEJP70011、S（R）M、Y、S置位（复位）指令：这两条指令具有记忆功能；12、MC、 MCRM主控指令、主控复位指令：两条指令必须同时使用，MC用于分支处，形成新母线；分支电路执行结束后，用MCR指

35、令返回原母线。X400M100X400S M100SX401R M100MC M100X400X400M100MCRX4012.3.4 2.3.4 程序设计举例程序设计举例 物品分选系统物品分选系统012345YA废品剔除电磁铁S1废品检测开关SH产品发送信号S2正品计数开关I/O口分配SH:X400S1:X401S2:X402复位开关：X403复位开关：X404YA:Y430YB:Y431T51X401X400X403M305M300M307OUTSFTRSTT50K5T50Y430X404X402C460RSTC460OUTK100SM200M200T51K10Y431T51RM200废品

36、剔除正品计数2.5.1 2.5.1 顺序控制系统的基本功能顺序控制系统的基本功能2.5.2 F12.5.2 F1系列系列PLC PLC 的顺序步进指令的顺序步进指令2.5.3 2.5.3 编程方式编程方式- -状态转移图状态转移图2.5.4 2.5.4 编程举例编程举例1、禁止约束功能：即动作次序是一定的，相互制约，不得随意变动；2、记忆功能：即要记住过去的动作，后面的动作由前面的动作情况而定。 凡具有上述两种功能的控制就是顺序控制。1、状态器S600S640；2、步进指令STLl状态器用于顺序控制类型的控制程序中的编程器件其在梯形图中的表示符为：l状态器的特点：STL接点应与左母线相连，ST

37、L接点接通后，其后电路块才接通，而STL接点断开，其后电路块不再被执行；与STL接点相连的起始触点用LD/LDI指令开头；STL如通过Sa的STL接点将状态器Sb置位，则状态器Sa立即自动复位，即在STL指令中S状态转移后，上一状态具有自动复位功能；只有用S/R指令，才能对STL接点后的状态器置位或复位；使用STL指令时允许双线圈输出；同一状态器的STL接点只能使用一次；STL状态器可作为一般辅助继电器使用，此时STL不能使用；STL接点后不能用MC/MCR指令，但可用CJP/EJP指令；在一系列的STL指令的最后，必须用RET指令返回。l状态转移图：状态转移图是用状态来描述工艺流程的图。通常

38、，将一个动作要求作为一个状态，用一个相应的状态器来表示。一个完整的状态有三大要素组成。（驱动处理、转移条件、转移目标）S601驱动处理Y431转换条件转换目标S602S603X401X402S601S602Y431X401X402Y432S S602S S603X400X401 X402 X403Y430Y431S600S601S602S603S604M71X400 M200X403X401X402X400Y430Y431Y430Y4311234启动按钮SB1(常开型）X404停止按钮SB2(常开型）X405M71M71M71S600M71S601S602X400 M200S600M71S60

39、3S604X401X402X400Y430Y431S601S602X400 M200S600M71X403Y431S603S604X401X402X400Y430Y431S601S602X400 M200S600M71Y430X403Y431S603S604X401X402X400Y430Y431S601S602X400 M200S600M71M200M200S S600S S600S S600S S600S S601S S601S S601S S601S S600S S601S S602S S604S S603X404X405M200M71S600 X400M200S601S602S603S

40、604X403X401X402X400Y430Y430Y431Y431快进工进快退X403X401X402M200M201M202M203M71X400X401X402X403Y430Y431Y431Y432Mi-1XiMi+1MiMi一、以自锁、互锁指令实现M203X403M71M200M201M200M200X400M202M201M201Y430M201X401M203M202M202M202X402M200M203Y432M203M201M202Y431二、移位寄存器编程方式M201M202M203OUTRSTSFTM200M207M204M200X400M201X401M202X40

41、2M203X403M201M203Y430Y432Y431M201M202三、用S、R指令MiXi+1SMi+1RMiM71SM200M200X400SM201RM200M201X401SM202RM201M202X402SM203RM202M203X403SM200RM2032.6.1 步骤：1、将处理过程或设备分解成相互独立的部分将处理过程或设备分解成相互独立的部分：l复杂的控制任务明确化、简单化、清晰化；l确定PLC(或PLC中各IO站)之间的边界，和资源分配；l有助于编写功能说明书；l在程序设计阶段，有助于编写结构化程序；l在调试阶段有助于调试分步化、系统化。动作说明包括以下各项： 输

42、入输出(IO)点数及电气特性 动作功能描述；I/O逻辑状态与物理状态（电气或机械状态）的对应关系； 每个执行器(电磁线圈，马达，驱动器等) 的动作条件(动作前须达 到的状态。) 说明操作员接口 与处理过程或设备其他部分的接口；系统中各个PLC的分布与距离；对通讯能力的要求及通讯距离；安全回路是起保护人身安全和设备安全的作用，它应能独立于PLC工作，采用硬接线方式构成。(安全回路通常提供一个IO接口与用户程序一起)；典型的是将每个执行器连接到一特别紧急停止(E-stop)区构成矩阵结构。设计安全回路的任务是： 确定动作之间逻辑和操作上的互锁 设计硬件电路以提供过程中设备的手动安全性干预 确定其它

43、与安全和健全运行有关的要求 为PLC定义故障形式和再启动特性操作员站是PLC系统的人机对话手段，是PLC统不可缺少的组成部分。此部分设计内容为：与过程或设备相关的每个操作员站位置图；操作台器件（显示器、开关、指示灯、蜂鸣器等）的机械布置图；操作员站及其与PLC的I/O接口的电气连接图。PLC的选型（I/O点数估算，预留30、存储容量估算）、响应速度l 每个PLC及其IO站与过程或设备相关的位置一览图l CPU和IO模板(包括机柜等)的机械布置图l 每个CPU和IO模板(包括器件模块编号、通讯地址和IO地址)的电气连接图l 若选用符号名寻址，要为PLC系统所用的绝对地址建立符号名表，这里不仅包括

44、IO信号物理值，也包括程序中会用到的其他元素。软件设计的主要内容：程序结构和数据结构。1、程序结构：STEP 7有三种： 线性程序结构：整个用户程序驻在一个指令连续的块中，程序以线性或顺序的方式执行每条指令。（适合一人编写） 分部式程序结构：程序分成独立的指令块，每个块包含给定的设备或动作的逻辑。组织块OB1中的逻辑决定用户程序中各分块的执行。 各功能块间无数据交换，也无重复利用的程序代码。（适合多人编写） 结构化程序结构：用户程序提供一些通用指令块，以便控制一些相似或重复的功能，只要在使用功能块时为其提供专用的信息(实参）)，就能完成对不同设备的控制。结构化的程序能反复调用这些通用指令块。2

45、、数据结构：STEP 7有三种:基本数据类型、复合数据类型、数据块（共享数据块、专用数据块）。数据结构设计是确定数据的类型、特性、作用、编号、数据的存放格式等。软件设计说明工业搅拌系统 泵泵进料阀进料阀搅拌筒区 M液位开关液位开关S出口阀成分A区成分B 区功 能 区相关的设备成分A 成分B 搅拌捅成分A输入泵成分A输入阀成分A输出阀成分B输入泵成分B输入阀成分B输出阀搅拌马达液位开关排放阀 1、将项目分成相关的区 2、建立运作的描述：成分A输送泵的描述：成分A输送泵成分A的输送泵将成分A输送至搅拌桶输送速度，100加仑分钟功率：IOOHP1200RPM泵由靠近搅拌桶的操作台控制(起动停止)输送

46、泵有如下条件： 成分A的进料阀已开，成分A的出料阀已开，搅拌桶未满，搅拌桶的出料阀关闭，泵马达无故障(辅助触电未吸合)，紧急停止没有动作 搅拌马达的描述：搅拌马达的描述：搅拌马达1搅拌马达将成分A和B在搅拌桶中混合。功率：100HP1200RPM2搅拌马达由靠近搅拌桶的操作台控制(起动停止)3搅拌马达有如下条件：搅拌桶未空(低位液位开关闭合），搅拌桶的出料阀关闭，搅拌马达无故障(辅助触电未吸合)，紧急停止没有动作排料阀的描述排料阀的描述：l 一系列的联锁允许且阀开放按钮按下时，阀打开。l 阀一直打开着直到阀关闭按钮按下。操作站指示灯：操作站指示灯：l 当泵、马达、阀起动时，起动指示灯亮。l 当

47、泵、马达、阀关断时，关断指示灯亮。l 当指示器动作时，料桶满指示灯亮；当另一些指示器返回时，低位和料桶空指示灯亮。OB1OB1成分A FC1成分B FC2搅拌 FC3排放FC4OB1排放泵FB1线性程序结构所有指令包含在一个块中分布程序结构用于控制各设备的指令分别放在各块中，OB1依次调用每个功能块结构程序结构可重复利用的代码装在同一块中，OB1调用此块时传递相关的实参DB1DB2DB3一、污水处理控制系统二、轿车轴瓦在线检测分选控制系统三、带多点调压液压垫单动拉深液压机四、机电一体化装置-五工位1、污水处理技术 按其作用原理和去除对象可分为物理法、化学法、生物法。（1）物理法： 利用物理作用

48、，分离污水中不溶解的悬浮的污染物质，在处理过程中不改变水的化学性质。 应用的工艺有筛滤截留、重力分离、离心分离、气浮、反渗透、截留等。使用的处理设备和建构物有格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、微滤机、气浮装置、离心机、漩流分离器等。（2）化学法：利用化学反应作用来分离、转化、破坏或回收污水中的污染物，并使是转化成无害物质。其特点使要向废水中投入某些化学药剂，通过化学反应达到净化废水的目的 处理工艺如混凝、中和、沉淀、氧化还原、吸附、电渗析、气提、萃取等。（3）生物法：利用水中微生物的新陈代谢，使污水中呈溶解和胶体状态的有机物被降解，并转化成无害的物质，使污水得以净化。处理工艺有活性污泥法、生物

49、膜法、自然生物处理法和厌氧生物处理法等。序批式（或称间歇式）活性污泥法(Sequencing Batch Activated Sludge Process，简称SBR)，是一种利用微生物在反应器中按照一定的时间顺序间歇式操作的污水处理技术。 SBR工艺完整的一次操作过程，亦即每个反应池在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：进水；曝气反应；沉淀；排水；闲置。进水进水曝气曝气沉淀沉淀闲置闲置排水排水各个阶段具体功能如下：进水阶段主要作用是将污水送入SBR反映池，同时使污水与反映池中残留的活性污泥充分混和，使微生物与污水中的营养物质充分接触。反应阶段通过微生物与污水中的营养物质相互作用，降解污水中

50、有害物质。根据水质不同可以设置成厌氧反应过程或好氧反应过程，也可以设置成厌氧与好氧相结合的过程。首先进行厌氧过程，再进行曝气，从而达到脱氮、脱磷地目的。对于SBR的厌氧过程，通常需设置水下搅拌器，达到微生物与有机物充分混和的目的。对于好氧过程，一般采用水下曝气机或鼓风曝气达到供给氧气的目的。沉淀阶段作用是使SBR反应池中形成的活性污泥与水分离。该阶段要求上清液中尽量少的悬浮物或夹带污泥，避免污泥对出水水质产生影响。通常这一过程依靠自然重力沉降达到泥水分离的目的。排水阶段作用是利用滗水器使将沉淀后的上清液排出反应池之外。SBR反应池内长时间运行后会过量地积累剩余污泥。因此，必须定期地将剩余污泥排

51、出。通常排水过程结束后排出剩余污泥。l l l l l l l l l l l l l闲置阶段作用是通过工程手段使污泥恢复活性，增强污泥的吸附再生能力，然后再与污水接触，从而增强反应阶段生物处理的效果。SBR工艺实际上就是上述几个阶段按照一定的时间顺序在一个反应池中周而复始地一批一批处理污水的操作过程。系统可以采用单池式和多池式。多池式，即整个系统设置了两个或两个以上的SBR反应池，其进水可在各个反应池见交替进行，就单个反应池而言进水出水是间歇的，可是对于整个系统工艺而言，其进水和出水则是连续式的。所以所谓SBR的序列间歇式有两种含义：一是运行操作在空间上是按序排列间歇的；二是每个SBR的运行

52、操作在时间上也是按次序排列的。 海宁市污水处理工程自动控制系统由泵站自控制系统和污水处理厂自动控制系统两部分组成。污水厂自动控制系统的基本设计要求为：1) 系统负责污水厂自动化运作的监控和管理，实现进水泵房、沉砂池、SBR池、出水泵房等子系统运行的自动控制。控制系统稳定可靠周全，能实现24小时全天候连续运转。2) 利用工艺参数的反馈，实现反应过程的闭环控制，提高反应的效率，节约能源并且提高系统的抗冲击性。3) 对主要工艺参数（PH、DO、COD、SS、ORP、液位等）和各种设备（格栅机、潜污泵、搅拌机、滗水器、鼓风机等）工作状态进行监控，并设置设备故障和工艺参数临界状态的声光报警，生成及打印指

53、定时间内数据报表和变化曲线。4) 系统应具有“PLC自动控制”、“远程控制”、“手动控制”三种工作模式。正常情况下为PLC自动控制模式；远程控制主要用于在异常情况下，中控室直接干预设备运行；手动模式下自控系统仅监视设备工作状态。5) 污水处理厂与公司中央控制室之间的采用无线通讯。要求通讯准确性高、误码率低、容错纠错性强。6) 公司控制室计算机监控界面友好，操作方便。各级管理、操作权限设置具有良好的安全性。主要工艺参数的设置和更改方便，以有利于流程的变化。污水厂视频安防子系统污水厂视频安防子系统 轴瓦是决定发动机性能的关键零件之一。除了轴瓦的材料外，轴瓦的几何结构和尺寸对发动机的使用寿命、振动强

54、弱、噪音大小及极限功率大小起着重要的作用。而轴瓦的壁厚又是关键尺寸。目前，在国内轴瓦生产企业中，基本是采用千分尺手工测量或采用电感式壁厚测量仪测量。这两种测量方式，不但存在着仪器误差和人为误差，而且效率低，只适合对轴瓦进行抽检，而不适合100%检验。其测量精度必须达到国际当今水平微米级 本系统主要在测量精度、重复性和再现性、测量效率、自动化和智能化、可靠性、容错性、可变更性、可扩充性、可重配置性、适应性、人机界面等方面的作了相应要求。具体如下：1）系统测量精度及重复性和再现性（R&R） 测量精度为1m，R&R30%,最好R&R10%；2）测量速率为小于5秒/片；3）整个系统实现完全自动化测量和

55、智能化分组。图2-1 系统的硬件结构图Figure 2-1 The structure map of system hardware80年代以来,世界汽车工业尤其是轿车工业的迅速发展,对压力机的效率及大型覆盖件的质量提出了更高的要求。特别是大型外观覆盖件的形状越来越复杂,致使拉深成形工艺的难度增加,传统冲压工艺中原有的恒力压边方式越来越无法满足这种复杂拉深成形的高质量、高性能要求。为此,世界各国的著名压力机公司均对此课题进行了研究和攻关,以探索、开发一种用于大型覆盖件拉深成形的新型工艺方法。目前已开发了许多新的拉深工艺方法,如充液拉深法、差温拉深法、加径向力拉深法、脉动拉深法等 在美国的麻省理工学院的制造与生产实验室(MIT)、俄亥俄州立大学精密型制造工程研究中心及日本的东京都立大学等研究机构都已着手该工艺的研究,并取得了一定的进展。在我国却尚未见这方面的研究报道。因此,迅速开展这方面的研究,对于我国汽车工业及其它产业的高速发展,提高冲压技术水平,有着十分重要和深远的意义美国的麻省理工学院 （1）每个缸压边力调节范围为幅值的25100%。 （2）每个压边缸用比例压力阀控制，使随着活塞杆