第8章PLC控制系统的应用设计

1、电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）第第8章章 PLC控制系统的应用设计控制系统的应用设计内容提要内容提要学习要求学习要求 本章主要介绍了PLC控制系统的总体设计、减少PLC输入和输出点数的方法、提高PLC控制系统可靠性措施和具体的应用事例。 建立PLC控制系统总体设计的设计思路。了解PLC控制系统设计的基本原则。掌握减少PLC输入/输出点数的方法。通过机械手控制系统应用设计事例的学习，能够运用所学基本指令以及功能指令，进行PLC控制系统的设计。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.1 PLC控制系统的总体设计控制系统的总体设计8.1.

2、1 PLC控制系统的类型控制系统的类型1单机控制系统2集中控制系统 图8.1 单机控制系统 图8.2 集中控制系统电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.1 PLC控制系统的总体设计控制系统的总体设计8.1.1 PLC控制系统的类型控制系统的类型3远程I/O控制系统图8.3 远程I/O控制系统电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.1 PLC控制系统的总体设计控制系统的总体设计8.1.1 PLC控制系统的类型控制系统的类型4分布式控制系统图8.4 分布式控制系统电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.1 PLC

3、控制系统的总体设计控制系统的总体设计8.1.2 PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则应遵循的基本原则如下： 1最大限度地满足被控对象提出的各项性能指标2确保控制系统的安全可靠3力求控制系统简单4留有适当的余量电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.1 PLC控制系统的总体设计控制系统的总体设计8.1.3 PLC控制系统的设计步骤控制系统的设计步骤 图8.5 PLC控制系统设计步骤1明确设计任务和技术条件2选择PLC机型3系统硬件设计4系统软件设计5系统的局部模拟运行6控制系统联机调试7编制系统的技术文件电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用

4、（第2版）版）8.2 减少减少PLC输入和输出点数的方法输入和输出点数的方法8.2.1 减少减少PLC输入点数的方法输入点数的方法1分时分组输入2输入触点的合并 图8.6 分时分组输入 图8.7 输入触点的合并电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.2 减少减少PLC输入和输出点数的方法输入和输出点数的方法8.2.1 减少减少PLC输入点数的方法输入点数的方法3将信号设置在可编程序控制器之外图8.8 将信号设置在PLC之外电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.2 减少减少PLC输入和输出点数的方法输入和输出点数的方法8.2.3 减少减少

5、PLC输出点数的方法输出点数的方法（1）一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。 （2）减少数字显示所需输出点数的方法。 图8.9 PLC数字显示电路电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.1 PLC的工作环境的工作环境 （1）温度：PLC要求环境温度在055。安装时不能把发热量大的元件放在PLC下面，PLC四周通风散热的空间应足够大，开关柜上、下部应有通风的百叶窗。（2）湿度：为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度一般应小于85%（无凝露）。（3）振动：应使PLC远离强烈的振动源。可以用减振

6、橡胶来减轻柜内和柜外产生的振动的影响。（4）空气：如果空气中有较浓的粉尘、腐蚀性气体和盐雾，在温度允许时可以将PLC封闭，或者将PLC安装在密闭性较好的控制室内，并安装空气净化装置。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.2 对电源的处理对电源的处理图8.10 低通滤波器与隔离变压器电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.2 对电源的处理对电源的处理1使用隔离变压器的供电系统图8.11 使用隔离变压器的供电系

7、统电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.2 对电源的处理对电源的处理2使用UPS供电系统 不间断电源UPS是电子计算机的有效保护装置，当输人交流电失电时，UPS能自动切换到输出状态继续向控制器供电。 图8.12 使用UPS供电系统 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.2 对电源的处理对电源的处理3双路供电系统图8.13 双路供电系统 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3

8、 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.3 对感性负载的处理对感性负载的处理图8.14 输入、输出处理电路电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.3 对感性负载的处理对感性负载的处理图8.15 大容量负载电路的处理电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.4 安装与布线的注意事项安装与布线的注意事项 数字量信号一般对信号电缆无严格的要求，可选用一般电缆，信号传输距离较远时，可选用屏蔽电缆

9、。模拟信号和高速信号线（如脉冲传感器、计数码盘等提供的信号）应选择屏蔽电缆。通信电缆对可靠性的要求高，有的通信电缆的信号频率很高（如大于等于10MHz），一般应选用专用电缆（如光纤电缆），在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.5 PLC的接地的接地图8.16 PLC接地电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.6 冗余系统与热备用系统冗余系统

10、与热备用系统图8.17 冗余系统与热备用系统电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.3 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施8.3.7 故障的检测与诊断故障的检测与诊断1超时检测2逻辑错误检测电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.4 塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计8.4.1 大车行走控制系统大车行走控制系统1塔机加装夹轨器前大车运行控制机构（1）大车行走警声灯，它一共有4组，分别安装在塔机台车外侧显眼的地方，通过声音和灯光提醒大家注意安全（2）拖动大车的电动

11、机及电力液压推杆制动器。拖动大车运行的是8台绕线式的异步电动机，采用串电抗器启动，制定采用液压推杆制动器，大车运行时启动液压电机，打开制动包扎，大车停止时由弹簧推动推杆进行制动。（3）拖动电缆卷筒的力矩电动机，用于电缆的收放，由一台力矩电动机拖动。（4）大车左、右运行设极限限位保护。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.4 塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计8.4.1 大车行走控制系统大车行走控制系统2塔机加装夹轨器后大车运行控制机构3塔机大车行走控制技术要求和动作过程电气控制与电气控制与PLC原理及应用（

12、第原理及应用（第2版）版）8.4 塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计8.4.2 现场控制柜盘面布置现场控制柜盘面布置现场控制柜安装在塔吊台车主横梁上方，与上行扶梯临近。图8.18所示为现场控制柜操作面板布置图。图8.18 控制柜操作面板布置图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.4 塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计8.4.3 PLC外部接线图及输入外部接线图及输入/输出端子地址分配输出端子地址分配图8.19 PLC接线图和输入/输出端子分配电气控制

13、与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.4 塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计8.4.4 设计大车行走控制系统程序设计大车行走控制系统程序图8.20 大车运行的整体程序电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.4 塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计8.4.4 设计大车行走控制系统程序设计大车行走控制系统程序图8.21 大车司机室控制梯形图程序电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设

14、计机械手控制系统的应用设计8.5.1 机械手控制系统机械手控制系统 机械手的动作示意图如图8.22所示，它是一个水平/垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台。图8.22 机械手的动作示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.1 机械手控制系统机械手控制系统1工艺过程与控制要求图8.23 机械手的动作过程电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.1 机械手控制系统机械手控制系统 机械手的操作方式分为手动操作

15、方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.2 操作面板布置操作面板布置图8.24 操作面板布置图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.3 输入输入/输出端子地址分配输出端子地址分配图8.25 输入/输出端子分配电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.4 整体程序结构整体

16、程序结构图8.26 机械手的整体程序结构 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.5 整体顺序功能流程图整体顺序功能流程图图8.27 顺序功能流程图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.6 实现单操作工作的程序实现单操作工作的程序图8.28 单操作工作的梯形图程序电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.7 自动顺序操作控制程序自动顺

17、序操作控制程序（1）PLC上电，用传送指令复位从S0.0开始的一个字，本例中，复位S0.0S1.0。（2）点位置必须是机械手在上限位开关和左限位都闭合的位置，所有的操作必须从原点位置开始。（3）从顺序功能流程图上看，上升和下降在一个循环周期中出现两次，使用S7-200 PLC的顺控指令时不能有双线圈输出，所以在本例中用了位存储器M2.0、M2.1来控制Q0.0输出，用了位存储器M2.2、M2.3来控制Q0.1输出。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.7 自动顺序操作控制程序自动顺序操作控制程序（4）右行

18、到位后由右行限位开关断开右行，然后光电开关检测右工作台无工件时，才进入步S0.5，机械手开始下降，所以在右行控制梯级中串入了I0.3的常闭接点。（5）由位存储器的状态来决定执行连续或单操作过程。机械手自动顺序操作也可以用移位寄存器指令来编程，每一步的满足条件作为下一步的启动条件，顺序操作，这里不再列出程序，请读者自行设计。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.7 自动顺序操作控制程序自动顺序操作控制程序图8.29 机械手自动顺序操作的梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）8.5 机械手控制系统的应用设计机械手控制系统的应用设计8.5.8 机械手步进操作功能流程图机械手步进操作功能流程图图8.30 步进操作