第8章 PLC在工业控制中应用

1、第第8章章 在工业控制在工业控制中的应用中的应用8.1 PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤8.2 PLC控制系统设计示例控制系统设计示例8.1 PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤1、可编、可编程控制器控制系统设计的程控制器控制系统设计的基本步骤基本步骤(1)系统设计的主要内系统设计的主要内容容 拟定控拟定控制系统设计的制系统设计的技术条件技术条件 选择电气选择电气传动形式和电动机传动形式和电动机、电磁阀等执行机构、电磁阀等执行机构 选定选定 PLC 的型号的型号 编制编制 PLC 的输入的输入 / 输出分配表和绘制输入输出分配表和绘制输入 / 输出端子接线图输出端子接线图 绘制用户程序

2、流程图绘制用户程序流程图, 然后再用相应的编程语言（常用梯形图）然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计进行程序设计,根据系统设计的要求编写软件文档根据系统设计的要求编写软件文档 了解并了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机的设计，增强人与机器之间的友善关系器之间的友善关系 设计操作设计操作台、电气柜及台、电气柜及非标准电器元部件非标准电器元部件 编写设计说明书和使用说明书编写设计说明书和使用说明书分析被分析被控对象工艺条件控对象工艺条件和控制要求和控制要求确定确定 I/O 设备设备选择合适的选择合适的 PLC 类型类型分配分配 I/O

3、 点点设计应用系设计应用系统统梯形图程序梯形图程序将程序输入将程序输入 PLC 去去进行软件测试进行软件测试(实验室模拟调试实验室模拟调试)系系统统设设计计的的基基本本步步骤骤应用系统整体调试应用系统整体调试编制技术文件编制技术文件PLC系系统统设设计计流流程程2、PLC 硬件硬件系统系统设计设计(1) PLC 型号的选择型号的选择 对输入对输入 / 输出点的选择输出点的选择 对存储容量对存储容量的的选择选择 对对 I/O 响应时间的选择响应时间的选择 根据输根据输出负载出负载的特点选型的特点选型 对在线和离线编程的选择对在线和离线编程的选择 据是否据是否联联网通信选型网通信选型 对对 PLC

4、 结构形式的选择结构形式的选择(2)分配输入分配输入 / 输出点输出点 分配定时器分配定时器 / 计数器计数器 确定确定 I/O 通道范围通道范围确定内确定内部部辅助继电器辅助继电器3、PLC 软件软件系统系统设计方法及步骤设计方法及步骤(1) PLC 软件系统设计的方法软件系统设计的方法 图解法编程图解法编程a. 梯形图法梯形图法b. 逻辑流程图法逻辑流程图法c. 时序流程图法时序流程图法d. 步进顺控法步进顺控法 经验法编程经验法编程 计算机计算机辅助辅助设计编程设计编程 编写技编写技术文件术文件并现场试运行并现场试运行(2) PLC 软件系统设计的步骤软件系统设计的步骤 对系统对系统任务

5、任务分块分块 编制控编制控制系统的逻辑制系统的逻辑关系图关系图 绘制各种电路图绘制各种电路图 编制编制 PLC 程序并进行程序并进行模模拟调试拟调试 制作控制作控制台制台与控制柜与控制柜 现场调试现场调试 切勿将切勿将用于输入的电源并联在一起，更不可用于输入的电源并联在一起，更不可将这些电源并将这些电源并联到其他电源上联到其他电源上控制单元输入端子接线控制单元输入端子接线输入输入线尽可能远离高压线尽可能远离高压线和动力线等干扰源线和动力线等干扰源 不能将输不能将输入入设备连接到带设备连接到带“ . ”端子上端子上 交流型交流型 PLC 的内藏式直流电源输出可用于输入；直流型的内藏式直流电源输出

6、可用于输入；直流型PLC 的直流电源输出功率不够时，可使用外接电源的直流电源输出功率不够时，可使用外接电源 切勿将切勿将外接电外接电源加到交流型源加到交流型 PLC 的内藏式直流电源的的内藏式直流电源的输出端子上输出端子上PLC与与主令电器主令电器类设备的连接类设备的连接控制单元输出端子接线 输出线输出线尽可能远离高尽可能远离高压线和动力线等干扰源压线和动力线等干扰源 不能将输不能将输出出设备连接到带设备连接到带“ . ”端子上端子上 各各“ COM ”端均为独端均为独立的，立的，故各输出端既可独立输出，故各输出端既可独立输出，又可采又可采用公共并接输出。当各负载使用不同电压时，用公共并接输出

7、。当各负载使用不同电压时，采采用独立输出方式；而用独立输出方式；而各个负载使用各个负载使用相同电压时，可采用相同电压时，可采用公共输出方式公共输出方式 若输出若输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并接保护电路。在交流感性负载两端并接 RC 串联电路；在直流感性串联电路；在直流感性负载两端并接二极管负载两端并接二极管保保护电路；在带低电流负载的输护电路；在带低电流负载的输出端并出端并接一接一个泄放电阻以避免漏电流的个泄放电阻以避免漏电流的干扰干扰。以上保护器件应安装在距离负。以上保护器件应安装在距离负载载 5

8、0cm 以内以内 在在 PLC 内部输出内部输出电路中没有保险丝，为防止因负载短路而电路中没有保险丝，为防止因负载短路而造造成输出短路，应在外成输出短路，应在外部输部输出电路中安装熔断器或设计紧急停车电出电路中安装熔断器或设计紧急停车电路；路； 当多个当多个负载连到同一电负载连到同一电源上时，应使用型号为源上时，应使用型号为 AFP1803 的的短路片将它们的短路片将它们的“ COM ”端短接起来端短接起来控制单元输出端子接线PLC与与感性输感性输出设备的连接出设备的连接续流二极管的额定电流为1A、额定电压大于电源电压的3倍；电阻值可取50120电容值可取0.10.47F，电容的额定电压应大于

9、电源的峰值电压。接线时要注意续流二极管的极性 PLC与七段与七段LED显示器的连接显示器的连接扩展单元接线扩展单元接线若一台若一台 PLC 的输入输出点数不够时，还可将的输入输出点数不够时，还可将 FX系列的系列的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体具体配置视不同的机型而定。配置视不同的机型而定。应确保应确保使用同一组电使用同一组电源线对控制单元和源线对控制单元和 A/D 单元进行供电单元进行供电FX 系列可编程控制器的系列可编程控制器的 A/D ， D/A 转换单元接线转换单元接线 A/D 模块模块为防止为防止输入信号上有电磁感应和噪声干扰输入信号上有

10、电磁感应和噪声干扰，应使用两线，应使用两线双绞式屏蔽电缆双绞式屏蔽电缆建议将建议将屏蔽电缆屏蔽电缆接到框架接地端（接到框架接地端（ F.G ）若需将若需将电压电压范围选择端（范围选择端（ RNAGE ）短路，应直接）短路，应直接在端子板上短接，不要拉在端子板上短接，不要拉出出引线短接引线短接应使主应使主回路接线回路接线远离高压线远离高压线应确保应确保使用同一组电使用同一组电源线对控制单元和源线对控制单元和 D/A 单元进行供电单元进行供电 D/A 模块模块为防止为防止输出信号上有电磁感应和噪声干扰输出信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线，应使用两线双绞式屏蔽电缆双绞式屏蔽电缆在同一在同一通道

11、上的电压输出和电流输出不能同时通道上的电压输出和电流输出不能同时使用。没使用。没有使用的输出端子应开路有使用的输出端子应开路应使主应使主回路接线回路接线远离高压线远离高压线建议将建议将屏蔽电缆接到负载屏蔽电缆接到负载设备的接地端设备的接地端8.2PLC控制系统设计示例控制系统设计示例（一）门座式起重机的（一）门座式起重机的PLC控制控制二、确定I/O点数一、工况分析和一、工况分析和主电路主电路三、建立输入/输出地址分配表四、操作台面板布置图及PLC和输入输出设备之间的接线图（二）（二）具有多种工作方式具有多种工作方式的机械手系统编程的机械手系统编程机械手机械手编程编程实例实例PLC在机床控制中

12、的作用在机床控制中的作用四工位四工位组合机床由四个工作组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力滑台，各带一个加工动力头，组头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具、上下料机械手和进料器四个上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统辅助装置以及冷却和液压系统共共四部分。工艺四部分。工艺要要求为有上料机械手自动上求为有上料机械手自动上料，机床的四个料，机床的四个加加工动力刀头同时对一个零件工动力刀头同时对一个零件进行加工，一次完成一个零件进行加工，一次完成一个零件，通过下料机械手自动取走加工完的零件。要通过下料机械手自动取走加工完的零件

13、。要求具求具有全自动、有全自动、半自动、手动三种工作方式。半自动、手动三种工作方式。工艺要求工艺要求下图是组合下图是组合机床控制系统全自动工作循环和机床控制系统全自动工作循环和半自动工作循半自动工作循环式的状态流程图。图中环式的状态流程图。图中S2是初始状态，驱动它的条件是各滑是初始状态，驱动它的条件是各滑台、各辅台、各辅助助装置都处在原位，夹具装置都处在原位，夹具为松开状态为松开状态，料道有待加工，料道有待加工零件且润滑系统工作正常。零件且润滑系统工作正常。控制流程控制流程组组合合机机床床自自动动工工作作状状态态流流程程图图下料机下料机械手向前抓住零件，夹具松开械手向前抓住零件，夹具松开，下

14、料机械手退回原位并取走，下料机械手退回原位并取走加工完加工完的的零件。零件。组合机床组合机床全自动和全自动和半自动工作过程半自动工作过程(1) 上料上料按下启动按按下启动按钮，上料机械手前进，将零件送到夹具上，夹钮，上料机械手前进，将零件送到夹具上，夹具具加紧零件。同时进料装置加紧零件。同时进料装置进料，之后上进料，之后上料机械手退回原位，放料料机械手退回原位，放料装置退回原位装置退回原位(2) 加工加工四个工四个工作滑台前进，四个加工动力作滑台前进，四个加工动力头同时加工，洗端面、打中头同时加工，洗端面、打中心孔。心孔。加工完成后，各加工完成后，各工作滑台退回原位工作滑台退回原位(3) 下料

15、下料这样就完成了一这样就完成了一个工作循环。如果选择了预停，则每个循环完成后个工作循环。如果选择了预停，则每个循环完成后，机床自机床自动动停在原位，实现半自动工作方式；如果不选择预停在原位，实现半自动工作方式；如果不选择预停停，则机床自动，则机床自动开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。四个工四个工位组合机床位组合机床电气电气控制系统控制系统有输入信号有输入信号42个，输出信号个，输出信号27个，均个，均为开关量。为开关量。其中外部输入元件包括：其中外部输入元件包括：17个检测元件、个检测元件、24个按钮开关、个按钮开关、1个选择开关；外部输出元件包括

16、：个选择开关；外部输出元件包括：16个电磁阀、个电磁阀、6个接触器、个接触器、5个指示灯。个指示灯。根据根据I/O信号信号的数量、类型以及控制要求，同时考虑的数量、类型以及控制要求，同时考虑到维护、改造和到维护、改造和经济等诸多因素，决定选用经济等诸多因素，决定选用FX2N -64MR主机和一个输出扩展单元主机和一个输出扩展单元FX-16EX，这样共有，这样共有48个输入点，输出点就是主机的个输入点，输出点就是主机的32点，满足控制点，满足控制要求。要求。PLC的选型的选型输入信号输入信号输出信号输出信号名称名称功能功能编号编号名称名称功能功能编号编号名称名称功能功能编号编号1SQ滑台滑台原位

17、原位X05SB滑台滑台进进X261YV夹紧夹紧Y02SQ滑台滑台终点终点X16SB滑台滑台退退X272YV松开松开Y13SQ滑台滑台原位原位X27SB主轴主轴点点动动X303YV滑台滑台进进Y24SQ滑台滑台终终点点X38SB滑台滑台进进X314YV滑台滑台退退Y3将输入信号将输入信号42个，输出信号个，输出信号27个按各自的功能类型分好，并与个按各自的功能类型分好，并与PLC的的I/O端一一对应，编排好地址。列出外部端一一对应，编排好地址。列出外部I/O信号与信号与PLCI/O端端地址对照表，如表所示。地址对照表，如表所示。I/O地址编号地址编号输入信号输入信号输出信号输出信号5SQ滑台滑台

18、原位原位X49SB滑台滑台退退X325YV滑台滑台进进Y46SQ滑台滑台终点终点X510SB主轴主轴点动点动X336YV滑台滑台退退Y57SQ滑台滑台原位原位X611SB滑台滑台进进X347YV上料进上料进Y68SQ滑台滑台终点终点X712SB滑台滑台退退X358YV上料退上料退Y79SQ上料器原位上料器原位X1013SB主轴主轴点点动动X369YV下料进下料进Y1010SQ上料其终点上料其终点X1114SB滑台滑台进进X3710YV下料退下料退Y1211SQ下料器原位下料器原位iX1215SB滑台滑台退退X4011YV滑台滑台进进Y1312SQ下料器终点下料器终点X1316SB主轴主轴点点动动X4112YV滑台滑台退退Y14输入信号输入信号输出信号