PLC在工业控制中的应用演示文稿

PLC在工业控制中的应用演示文稿目前一页\总数六十二页\编于十五点PLC在工业控制中的应用目前二页\总数六十二页\编于十五点8.1PLC控制系统设计步骤1、可编程控制器控制系统设计的基本步骤(1)系统设计的主要内容

①拟定控制系统设计的技术条件②选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构③选定PLC的型号④编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图⑤根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计⑥了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系⑦设计操作台、电气柜及非标准电器元部件⑧编写设计说明书和使用说明书目前三页\总数六十二页\编于十五点分析被控对象工艺条件和控制要求确定I/O设备分配I/O点设计应用系统梯形图程序将程序输入PLC去进行软件测试应用系统整体调试编制技术文件选择合适的PLC类型系统设计的基本步骤第8章第4页目前四页\总数六十二页\编于十五点2、PLC硬件系统设计(1)PLC型号的选择①对输入/输出点的选择②对存储容量的选择③对I/O响应时间的选择④根据输出负载的特点选型⑤对在线和离线编程的选择⑥据是否联网通信选型⑦对PLC结构形式的选择目前五页\总数六十二页\编于十五点(2)分配输入/输出点③分配定时器/计数器①确定I/O通道范围②确定内部辅助继电器目前六页\总数六十二页\编于十五点3、PLC软件系统设计方法及步骤(1)PLC软件系统设计的方法①图解法编程a.梯形图法b.逻辑流程图法c.时序流程图法d.步进顺控法②经验法编程③计算机辅助设计编程目前七页\总数六十二页\编于十五点⑦编写技术文件并现场试运行(2)PLC软件系统设计的步骤①对系统任务分块②编制控制系统的逻辑关系图③绘制各种电路图④编制PLC程序并进行模拟调试⑤制作控制台与控制柜⑥现场调试目前八页\总数六十二页\编于十五点⑤切勿将用于输入的电源并联在一起，更不可将这些电源并联到其他电源上控制单元输入端子接线①输入线尽可能远离高压线和动力线等干扰源②不能将输入设备连接到带“.”端子上③交流型PLC的内藏式直流电源输出可用于输入；直流型PLC的直流电源输出功率不够时，可使用外接电源④切勿将外接电源加到交流型PLC的内藏式直流电源的输出端子上目前九页\总数六十二页\编于十五点控制单元输出端子接线①输出线尽可能远离高压线和动力线等干扰源②不能将输出设备连接到带“.”端子上③各“COM”端均为独立的，故各输出端既可独立输出，又可采用公共并接输出。当各负载使用不同电压时，采用独立输出方式；而各个负载使用相同电压时，可采用公共输出方式目前十页\总数六十二页\编于十五点⑤若输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并接RC串联电路；在直流感性负载两端并接二极管保护电路；在带低电流负载的输出端并接一个泄放电阻以避免漏电流的干扰。以上保护器件应安装在距离负载50cm以内⑥在PLC内部输出电路中没有保险丝，为防止因负载短路而造成输出短路，应在外部输出电路中安装熔断器或设计紧急停车电路；④当多个负载连到同一电源上时，应使用型号为AFP1803的短路片将它们的“COM”端短接起来控制单元输出端子接线目前十一页\总数六十二页\编于十五点扩展单元接线

若一台PLC的输入输出点数不够时，还可将FX系列的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体配置视不同的机型而定。目前十二页\总数六十二页\编于十五点

应确保使用同一组电源线对控制单元和A/D单元进行供电FX系列可编程控制器的A/D，D/A转换单元接线①A/D模块为防止输入信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线双绞式屏蔽电缆建议将屏蔽电缆接到框架接地端（F.G）若需将电压范围选择端（RNAGE）短路，应直接在端子板上短接，不要拉出引线短接应使主回路接线远离高压线目前十三页\总数六十二页\编于十五点应确保使用同一组电源线对控制单元和D/A单元进行供电②D/A模块为防止输出信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线双绞式屏蔽电缆在同一通道上的电压输出和电流输出不能同时使用。没有使用的输出端子应开路应使主回路接线远离高压线建议将屏蔽电缆接到负载设备的接地端目前十四页\总数六十二页\编于十五点8.2PLC在机床控制中的作用

四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。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辅助装置以及冷却和液压系统共四部分。工艺要求为有上料机械手自动上料，机床的四个加工动力刀头同时对一个零件进行加工，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。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式。8.2.1工艺要求目前十五页\总数六十二页\编于十五点

下图是组合机床控制系统全自动工作循环和半自动工作循环式的状态流程图。图中S2是初始状态，驱动它的条件是各滑台、各辅助装置都处在原位，夹具为松开状态，料道有待加工零件且润滑系统工作正常。8.2.2控制流程目前十六页\总数六十二页\编于十五点组合机床自动工作状态流程图第8章第17页目前十七页\总数六十二页\编于十五点(3)下料下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走加工完的零件。

组合机床全自动和半自动工作过程上料按下启动按钮，上料机械手前进，将零件送到夹具上，夹具加紧零件。同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，放料装置退回原位(2)加工四个工作滑台前进，四个加工动力头同时加工，洗端面、打中心孔。加工完成后，各工作滑台退回原位

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，机床自动停在原位，实现半自动工作方式；如果不选择预停，则机床自动开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。目前十八页\总数六十二页\编于十五点四个工位组合机床电气控制系统有输入信号42个，输出信号27个，均为开关量。其中外部输入元件包括：17个检测元件、24个按钮开关、1个选择开关；外部输出元件包括：16个电磁阀、6个接触器、5个指示灯。根据I/O信号的数量、类型以及控制要求，同时考虑到维护、改造和经济等诸多因素，决定选用FX2N

-64MR主机和一个输出扩展单元FX-16EX，这样共有48个输入点，输出点就是主机的32点，满足控制要求。8.2.3PLC的选型目前十九页\总数六十二页\编于十五点将输入信号42个，输出信号27个按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。列出外部I/O信号与PLCI/O端地址对照表，如表所示。输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号名称功能编号1SQ滑台Ⅰ原位X05SB滑台Ⅰ进X261YV夹紧Y02SQ滑台Ⅰ终点X16SB滑台Ⅰ退X272YV松开Y13SQ滑台Ⅱ原位X27SB主轴Ⅰ点动X303YV滑台Ⅰ进Y24SQ滑台Ⅱ终点X38SB滑台Ⅱ进X314YV滑台Ⅰ退Y38.2.4I/O地址编号目前二十页\总数六十二页\编于十五点输入信号输出信号5SQ滑台Ⅲ原位X49SB滑台Ⅱ退X325YV滑台Ⅲ进Y46SQ滑台Ⅲ终点X510SB主轴Ⅱ点动X336YV滑台Ⅲ退Y57SQ滑台Ⅳ原位X611SB滑台Ⅲ进X347YV上料进Y68SQ滑台Ⅳ终点X712SB滑台Ⅲ退X358YV上料退Y79SQ上料器原位X1013SB主轴Ⅲ点动X369YV下料进Y1010SQ上料其终点X1114SB滑台Ⅳ进X3710YV下料退Y1211SQ下料器原位iX1215SB滑台Ⅳ退X4011YV滑台Ⅱ进Y1312SQ下料器终点X1316SB主轴Ⅳ点动X4112YV滑台Ⅱ退Y14目前二十一页\总数六十二页\编于十五点输入信号输出信号1YJ夹紧X1417SB夹紧X4213YV滑台Ⅳ进Y152YJ进料X1518SB松开X4314YV滑台Ⅳ退Y163YJ放料X1619SB上料器进X4415YV放料Y171SB总停X2120SB上料器退X4516YV进料Y202SB启动X2221SB进料X461KMⅠ主轴Y213SB预停X2322SB放料X472KMⅡ主轴Y221SA选择开关X2523SB冷却开X503KMⅢ主轴Y2324SB冷却停X514KMⅣ主轴Y245KM冷却电机Y25续表目前二十二页\总数六十二页\编于十五点

四工位组合机床的PLC控制系统梯形图包括初始化程序、手动调整程序和自动工作程序。图2是四工位组合机床在全自动与半自动工作方式时的梯形图程序，它采用了STL步进指令编写，程序简捷、清楚。图3四工位组合机床初始化程序梯形图。8.2.5PLC梯形图程序目前二十三页\总数六十二页\编于十五点四工位组合机床自动工作梯形图程序目前二十四页\总数六十二页\编于十五点四工位组合机床自动工作梯形图程序目前二十五页\总数六十二页\编于十五点四工位组合机床初始化程序梯形图目前二十六页\总数六十二页\编于十五点

现代工业生产广泛采用流水作业，对成品或半成品进行分检，排除残次品是必须的工序。在流水线上，成品或半成品往往要经过若干项检验，符合要求者得以通过，随着流水线进入下道生产工步。而不合格者必须在某处集中地予以排除，不得进入下道生产环节。因此，成品或半成品随传送带递进过程中，对其进行的检验结果也必须同步地向前移动。这样，当不合格者移动到规定的排除点时，才能正确地加以排除，从而实现质检与分检。利用PLC可以很方便地做到这一点8.3PLC在化工生产过程中的应用8.3.1工艺要求目前二十七页\总数六十二页\编于十五点如图所示，工件在传送带上步行式前进。工件在0号站接受PH1光电检查。从0号站移到4号站要经过4次步进。移到4号站时，判断移到此站工件好还是坏。如果是废品则要求电磁阀YV打开，使废品掉下来。当PH2检测到废品已掉下来后重新将电磁阀关闭。目前二十八页\总数六十二页\编于十五点根据上述模块的学习，再依据图的标示，同学们可以自己画出输入及输出端口的分配。下图中使用M140移位寄存器8.3.2系统的软件设计M140，M141，M142……分别表示移到0号位，1号位，2号位……工件的品质好与坏数据“1”代表品质“坏”。M144数据是“0”或“1”代表移至4号位工件是“好”还是“坏”当M144=ON，电磁阀接通，打开阀门。目前二十九页\总数六十二页\编于十五点

质量控制梯形图

目前三十页\总数六十二页\编于十五点8.4PLC在集选控制电梯中的应用8.4.1电梯基本原理

用FX2N-48MR实现四层四站双速客梯集选控制的控制系统。主拖动采用交流双速电动机进行拖动。1.电梯基本原理电梯是机械、电气紧密结合的大型机电产品。主要由机房、井道、轿厢、门系统和电气控制系统组成。

井道中安装有导轨，轿厢和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳挂在曳引轮上，曳引轮由曳引电动机拖动。轿厢和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上。曳引轮运转带动轿厢和对重沿各自导轨做上下相对运动，轿厢上升，对重下降。这样可通过控制曳引电动机来控制轿厢的启动、加速、运行、减速、平层停车，实现对电梯运行的控制。目前三十一页\总数六十二页\编于十五点电梯的工作原理控制柜曳引钢丝绳轿门曳引机限速器轿厢架轿厢体导轨对重缓冲器厅门召唤箱及指层器随行电缆限速器涨紧第8章第32页目前三十二页\总数六十二页\编于十五点

电梯的控制方式有：轿内手柄开关控制、轿内按钮开关控制、轿外按钮开关控制、信号控制、集选控制和群控等几种。集选控制方式是将厅外召唤箱发出的外召信号与轿内操纵箱发出的内指令信号进行记忆，并和其它专用信号（如层搂、减速、平层、安全等信号）加以综合分析后，由电梯司机或乘用人员控制电梯运行的控制方式。2.控制要求目前三十三页\总数六十二页\编于十五点主要控制要求有如下。（1）有司机或无司机控制；（2）自动开关门；（3）到达预定停靠层站，提前减速，平层停车时自动开门；（4）到达上、下端站，提前强迫减速；（5）厅外有召唤装置，轿内有指令装置，能自动记忆召唤和指令，响应之后，能自动将召唤和指令消除（召唤和指令的记忆与消除）；（6）能自动选择运行方向，在司机操纵下，能强迫决定运行方向（选向）；（7）能根据指令和召唤的位置，自动选择停靠层站，并自动平层停车（选层、平层）；（8）厅外和轿内有指示电梯运行方向和所在位置的指示信号（层搂检测与指层）。8.4.1电梯基本原理目前三十四页\总数六十二页\编于十五点8.4.2电梯电气控制系统的组成平层信号门锁平层拖动减速减速信号门电路启动选向选层层楼电路层楼信号指层指令召唤目前三十五页\总数六十二页\编于十五点8.4.3I/O编号分配X0：换速信号X1：上终端限位X2：下终端限位X3：1内指令（含1上召）输入X4：2内指令输入X5：3内指令输入X6：4内指令输入X7：2上召输入X10：3上召输入X11：2下召输入X12：3下召输入X13：门锁信号输入X14：平层信号输入X15：门区信号输入X16：开门信号输入X17：关门信号输入X20：强迫向上按钮输入X21：强迫向下按钮输入X22：司机/自动运行方式X23：检修运行方式X24：安全触板信号输入X25：直驶按钮信号输入目前三十六页\总数六十二页\编于十五点Y0：换速动作输出Y1Y2Y3：楼层指层BCD码输出（Y1为高位、Y3为低位）Y4：1内指令继电器（含1上）Y5：2内指令继电器（含1上）Y6：3内指令继电器（含1上）Y7：4内指令继电器（含1上）Y10：2上召继电器Y11：3上召继电器Y12：2下召继电器Y13：3下召继电器Y14：上运行指示Y15：下运行指示Y16：上运行继电器Y17：下运行继电器Y20：快车继电器Y21：快加速继电器Y22：慢车继电器Y23：1慢减速继电器Y24：2慢减速继电器Y25：3慢减速继电器Y26：开门继电器Y27：关门继电器8.4.3I/O编号分配目前三十七页\总数六十二页\编于十五点M101：1楼层楼继电器M102：2楼层楼继电器M103：3楼层楼继电器M104：4楼层楼继电器M106：换速微分信号M1：向上运行监视M2：向上运行监视M3：上方向选择M4：下方向选择M5：上方向控制继电器M6：下方向控制继电器M7：上召换速M8：下召换速M9：指令换速M11：强迫向上M12：强迫向上M13：关门启动M14：停车继电器M15：运行继电器M16：安全触板继电器M17：直驶继电器T0：快加速时间T1：停站时间T2：一慢减速时间T3：二慢减速时间T4：三慢减速时间T5：开门执行时间8.4.3I/O编号分配目前三十八页\总数六十二页\编于十五点8.4.4拖动回路、门电路及系统连接目前三十九页\总数六十二页\编于十五点门电路及电气安全回路图目前四十页\总数六十二页\编于十五点目前四十一页\总数六十二页\编于十五点8.4.5控制系统各环节的作用及实现要对电梯进行控制，首要的问题就是反映电梯实际所在的位置（楼层）。层楼继电器回路就是完成这一功能的。每一层对应一个层楼继电器，电梯在哪一层，对应楼层的层楼继电器就会动作。PLC具有数据传送、算术计算、数据比较处理等功能，所以用PLC很容易能实现层楼电路：1.层楼继电器电路的实现目前四十二页\总数六十二页\编于十五点8.6.5控制系统各环节的作用及实现

启用一数据寄存器D0，电梯在最下层端站时可将1送入D0，最上层端站时，将最高层数送入D0；电梯每上升一层将D0自动加1；电梯每下降一层D0自动减1，这样使D0中存放的始终是层数；然后，将D0分别与1、2、3、……相比较，等于几就说明电梯在几，这时驱动对应的层楼继电器，实现层楼电路。四层四站的层楼继电器电路梯形图如右图所示。目前四十三页\总数六十二页\编于十五点指令和召唤回路的作用是：将轿内指令和厅外召唤信号记忆并指示，当电梯响应后自动将其消除。记忆和消除可用PLC的SET和RST指令实现。（1）指令回路指令回路梯形图如图所示2.指令和召唤回路目前四十四页\总数六十二页\编于十五点（2）召唤回路由于除两个端站外，其它各层均有两个召唤（上召、下召），而且召唤的响应是顺向响应。另外若电梯在直驶运行时不响应召唤，此时召唤应保留。所以召唤回路与电梯的运行方向以及是否直驶密切相关，为此在召唤回路中加入了反映直驶和方向监视的继电器M1和M2。目前四十五页\总数六十二页\编于十五点实际决定电梯的运行方向有以下三种情况。3．选向回路

选向回路的作用，是根据目前电梯的位置和指令、召唤的情况，决定电梯的运行方向，是向上或是向下。

电梯方向的选择，实际就是将指令和召唤的位置与电梯实际位置相比较，若前者在上（位置的上下）电梯则选择向上，相反则选择向下。方向的实现：首先由层楼继电器形成选向链，然后将每层的指令和召唤对应接入。（1）自然选向如上分析，电梯自己判断来选择方向。目前四十六页\总数六十二页\编于十五点（2）强迫选向若电梯工作在司机方式，可通过操纵箱上的向上或向下按钮，来干预电梯的运行方向，即强迫使其向上或向下。（3）检修选向若电梯工作在检修方式，同样可使用向上或向下按钮，使电梯以检修的速度向上或向下运行。电梯的选向回路梯形图如图所示。目前四十七页\总数六十二页\编于十五点

选层意味着要减速（换速）准备平层停车。电梯的选层分指令选层和召唤选层，即因某层有召唤或有该层的指令使电梯在该层是否停车。其中指令选层是绝对的，若电梯运行正常，指令一定能使电梯在该层减速停车。

召唤选层是有条件的，一是召唤选层必须满足同向，即与电梯的运行方向一致，这就是所谓的“顺向截车”；二是直驶时可将召唤屏蔽，即电梯直驶时，即使同向的召唤也不能使电梯减速停车。4.选层电路目前四十八页\总数六十二页\编于十五点

运行线路是电梯控制系统的核心。电梯是由曳引电动机拖动（主回路），主回路的工作受运行线路的控制，以形成如图所示的速度曲线，决定电梯何时启动加速，何时运行，何时减速，何时平层停车。所以电梯的主要性能指标（额定速度、舒适感、平层精度等）由运行线路决定。5.电梯的运行线路目前四十九页\总数六十二页\编于十五点（1）启动电梯的启动，方向是首要条件，门锁（厅门轿门是否关好）等安全因素也是必要的。（2）减速当电梯选中某层，意味着将在该层停车，达到换速点就应减速，为平层停车作准备。（3）平层停车

当减速运行到平层点时，说明轿门门坎与厅门门坎基本平齐，可以停车。即将主回路曳引电动机电源断开，并实施电磁抱闸。一般平层感应器置于轿厢顶上，如图所示。注意：当上、下平层感应器全部动作后，表示到平层点。（1）启动电梯的启动，方向是首要条件，门锁（厅门轿门是否关好）等安全因素也是必要的。（2）减速当电梯选中某层，意味着将在该层停车，达到换速点就应减速，为平层停车作准备。（3）平层停车

当减速运行到平层点时，说明轿门门坎与厅门门坎基本平齐，可以停车。即将主回路曳引电动机电源断开，并实施电磁抱闸。一般平层感应器置于轿厢顶上，如图所示。注意：当上、下平层感应器全部动作后，表示到平层点。目前五十页\总数六十二页\编于十五点运行线路控制的梯形图如图所示目前五十一页\总数六十二页\编于十五点运行线路控制的梯形图如图所示目前五十二页\总数六十二页\编于十五点

门电路是电梯控制系统中较为独立的单元。它的作用是实现电梯门的开和关。

6.电梯门的控制

门电路和控制系统的联系就在于这一点，由各厅门和轿门的门锁电气限位开关的常开触电串联后，作为门锁信号（X13）。X13为ON，表示全部门安全关闭，可正常运行，否则不能运行。开、关门由门电动机驱动，通过开、关门继电器KMJ、GMJ控制M的正反转实现。因此，设计门的控制时只需考虑开与关门的情况，对应驱动KMJ或GMJ（1）开门情况上班开门、按钮开门、触板开门和门区提前开门。（2）关门情况下班关门、按钮开门、停站自动延时关门和强迫向上（向下）启动关门。目前五十三页\总数六十二页\编于十五点门电路的控制梯形图如下图所示目前五十四页\总数六十二页\编于十五点8.5PLC随动控制系统中的应用

随动系统是指当某参量的变化规律为无法预先确定的时间函数，其被控量能够以一定的精度跟随参量变化的控制系统，它在化工、冶金、轻工等行业的控制系统中广泛存在。PLC随着功能模块及控制指令的完善，在随动控制系统中替代常规仪表控制，得到了越来越广泛的应用。这里已刨花板生产线的拌胶机系统为例，介绍PLC在随动控制系统中的应用。目前五十五页