《PLC编程及应用》课件

《PLC编程及应用》可编程逻辑控制器（PLC）是工业自动化领域的重要组成部分，广泛应用于各种自动化系统，包括制造业、电力、交通等领域。PLC简介工业自动化核心可编程逻辑控制器（PLC）是现代工业自动化系统中不可或缺的核心部件，负责控制各种机械设备和生产流程。可靠性和耐用性PLC专门设计用于在恶劣的工业环境中运行，具有高可靠性和耐用性，确保生产过程稳定和高效运行。灵活性和可扩展性PLC通过编程实现控制逻辑，可以根据生产需求进行灵活调整和扩展，满足各种复杂的自动化应用。简单易用PLC采用图形化的编程语言，用户可以通过简单的操作完成程序设计，降低了自动化系统的开发难度。PLC的基本硬件结构中央处理器(CPU)PLC的核心，负责程序执行，控制逻辑运算，与外部设备通信。输入输出模块接收外部传感器信号，发送控制信号给执行机构，例如电机，阀门等。内存存储用户程序，数据，运行时的状态信息。PLC的编程语言梯形图使用类似继电器控制电路的图形表示方式，直观易懂，适合逻辑控制。指令表以指令的形式，类似汇编语言，对PLC进行编程，效率较高，适合复杂的逻辑控制。功能块图使用图形符号表示各种功能模块，用连接线表示数据流向，模块化设计，便于维护。结构化文本类似高级语言，使用文本形式编写程序，灵活易用，适合复杂的控制逻辑。梯形图编程基础1基本符号了解线圈、触点、常开、常闭2指令和功能块掌握常用指令，如定时器、计数器3逻辑运算理解与、或、非等逻辑运算4程序结构熟悉程序结构，如主程序、子程序梯形图编程是PLC编程中最常用的方法之一，也是理解PLC运行逻辑的基础。掌握梯形图编程需要理解基本符号、指令和功能块，以及逻辑运算和程序结构等方面的知识。梯形图元件说明继电器继电器是梯形图中常用元件之一，用于控制电路的通断。定时器定时器用于控制程序执行的延时时间，可以实现延时启动或延时关闭功能。计数器计数器用于统计特定事件发生的次数，可以用于控制循环次数或计数操作。逻辑运算逻辑运算符用于实现逻辑判断，例如AND、OR、NOT等运算。继电器线圈和触点1线圈线圈类似于开关，接收来自程序的控制信号，并根据信号状态进行切换。2常开触点常开触点在电路未通电时处于断开状态，当线圈通电后，触点闭合，电路接通。3常闭触点常闭触点在电路未通电时处于闭合状态，当线圈通电后，触点断开，电路断开。延时和计数器11.延时定时器延时定时器用于控制程序执行的延迟时间。设置延时时间后，程序在延时结束后才会执行下一步操作。22.计数器计数器用于统计事件发生的次数。当计数器达到设定值时，会触发相应的程序逻辑。33.计数器类型计数器分为向上计数器和向下计数器，可根据实际需求选择合适的类型。44.应用场景延时和计数器在PLC编程中应用广泛，例如控制电机启动、控制生产流程、实现数据统计等。程序流程控制1顺序控制按照顺序执行指令2选择控制根据条件选择执行路径3循环控制重复执行特定指令4跳转控制修改程序执行顺序PLC程序流程控制指令是核心功能，通过控制指令的执行顺序来实现自动化控制逻辑。例如，顺序控制可以用于控制生产线上的多个工序；选择控制可以根据传感器信号选择不同的生产模式；循环控制可以用于重复执行某个操作，例如自动包装；跳转控制可以根据条件提前结束或跳过某些步骤。程序编辑和下载1创建新程序利用PLC编程软件打开编程界面，建立新的程序文件，根据程序逻辑编写程序。2编辑程序根据设计好的程序流程和逻辑关系，在编程软件中使用梯形图、指令表等语言编写程序代码。3程序调试将程序下载到PLC后，通过模拟运行或实际运行进行调试，修正错误，确保程序逻辑正确。4程序下载通过编程软件与PLC进行连接，将编写好的程序代码从电脑下载到PLC的内存中，并进行验证。5运行程序程序下载完成后，PLC开始执行程序，控制相关设备和系统按照预定的逻辑进行工作。PLC应用举例:自动点检系统自动点检系统使用PLC控制，自动化执行设备点检任务，提升效率，降低人工成本。此系统可用于自动化生产线、机械设备、电力系统等。点检系统可根据预设程序，自动收集设备运行数据，监测关键参数，并自动生成点检报告，方便用户进行分析和维护。系统设计思路需求分析明确自动点检系统的功能需求,包括检测项目、数据采集、报警提示等。硬件选型根据需求选择合适的PLC型号、传感器、执行机构等,确保系统性能和可靠性。软件架构设计合理的程序结构,分模块编写程序,便于维护和扩展。系统集成将硬件和软件进行集成,确保各模块之间协调工作,实现系统功能。输入输出信号定义输入信号开关状态传感器数据编码器脉冲输出信号电机控制阀门驱动报警指示信号类型数字信号、模拟信号。通信接口RS485、以太网。编程逻辑设计梯形图逻辑梯形图语言是PLC编程中最常用的语言之一。它使用类似于继电器控制电路的图形表示方法，直观易懂。指令式编程指令式编程语言使用类似于高级编程语言的结构化语法，适合编写复杂的逻辑控制程序。输入输出信号根据系统需求定义输入信号和输出信号，并编写相应的逻辑程序，实现对设备的控制和监测。触摸屏界面开发触摸屏界面是人机交互的重要组成部分，方便操作人员对PLC控制系统进行监控和管理。触摸屏界面通常使用图形化的界面设计软件进行开发，可以包含各种按钮、指示灯、图表等元素，并可与PLC进行数据交互。触摸屏界面开发需要考虑界面布局、操作流程、信息显示等因素，并确保界面简洁易懂，方便操作人员使用。同时，还需要确保界面与PLC程序的良好衔接，实现数据的实时更新和控制指令的准确传递。变频器控制集成速度控制变频器可用于精确调节电机转速，提高系统效率，并提供平滑的启动和停止。扭矩控制变频器可根据负载变化自动调整电机扭矩，以确保最佳运行性能。节能控制通过调整电机运行参数，变频器可以有效降低能耗，节省能源成本。安全控制变频器具有过载、过流、短路等多种保护功能，确保系统安全运行。PLC应用举例:自动灌装系统自动灌装系统通常用于饮料、食品、化工等行业，实现液体或粉末状物料的自动包装。PLC在系统中扮演着核心控制器的角色，负责控制灌装过程中的各个环节，例如物料输送、称重、灌装、封口等。系统设计需求自动化灌装需要设计一个自动灌装系统，可根据预设的重量参数精确地将液体灌装到容器中。自动化灌装可提高生产效率，降低人工成本，确保灌装精度，提高产品一致性。生产效率需要确保灌装系统能够以高效的速度完成灌装任务，满足生产线上的产量要求。灌装速度需满足生产线整体的生产节奏，避免出现瓶颈问题。安全可靠系统需要具备安全防护功能，防止意外发生，确保操作人员的安全。需要可靠的故障检测机制，及时发现并处理系统故障，保证系统正常运行。灵活扩展设计系统时需要考虑到未来可能出现的生产需求变化，具备一定的灵活性和可扩展性。系统应该可以方便地进行参数调整和功能扩展，满足未来生产需求的改变。硬件设备选型PLC选择选择一款性能可靠、功能强大、易于编程的PLC，并根据系统需求选择合适的型号和配置。输入输出模块根据系统输入输出信号数量和类型选择相应的输入输出模块，确保满足系统需求。传感器和执行器根据系统功能选择合适的传感器和执行器，例如流量传感器、压力传感器、电机、阀门等。人机界面选择合适的触摸屏，便于操作人员监控系统运行状态、设置参数和进行故障诊断。阀门电磁驱动电磁阀电磁阀是自动灌装系统的核心部件，控制液体流入和流出。驱动电路驱动电路负责控制电磁阀的通断，根据PLC指令精确控制液体流向。传感器传感器监测阀门的开闭状态，将信号反馈给PLC，保证系统运行的可靠性。称重控制算法11.目标重量设定根据生产需求，设定灌装目标重量，并将其传递给PLC控制系统。22.实时重量采集通过称重传感器实时采集物料重量数据，并将数据发送给PLC。33.重量偏差判断比较实时重量数据与目标重量，计算偏差值，判断是否需要进行灌装调整。44.控制阀门动作根据偏差值，控制灌装阀门的开启或关闭，实现精确灌装。人机界面设计直观友好清晰易懂的界面布局，简化操作流程。实时监控实时显示设备运行状态，方便用户监控和管理。数据可视化图表展示数据趋势，直观呈现关键信息。报警提示及时提醒用户系统异常情况，方便快速处理。数据记录和报表实时数据采集PLC系统实时采集生产数据，如产量、速度、温度等，并存储到数据库中。报表生成根据采集的数据，生成各种报表，例如生产日报、设备运行状态报表等，方便分析生产状况和管理设备。数据可视化利用图表、曲线等方式将数据可视化，更直观地展现生产过程，帮助用户快速发现问题。数据分析通过对数据的分析，可以找到生产过程中的问题，提高生产效率，优化生产流程。PLC应用举例:智能制造生产线智能制造生产线通常涉及复杂的流程，包括物料搬运、加工、组装、检测等环节。PLC在此发挥关键作用，负责控制和协调各环节的运作，实现自动化、高效、精准的生产目标。生产线上的各种设备，如机器人、机床、传感器等，通过PLC连接，实时采集数据、执行指令，并与人机界面交互，实现生产过程的监控和管理。生产线总体设计流程分析明确生产工艺流程，确定关键环节，如物料输送、加工、检测、包装等。设备布局根据生产流程和空间限制，合理规划设备布局，考虑物流路径和人机工程学。控制系统选择合适的PLC型号和通讯协议，设计控制系统架构，包括硬件选型、软件编程、网络连接等。安全防护设计安全防护措施，如急停按钮、安全门、光电传感器等，确保生产过程的安全。工艺流程分析生产流程从原材料到成品，生产线需要经过一系列加工工序，每个工序都有其特定的操作和设备。例如，可能需要将材料切割、组装、喷漆或包装。自动化设备PLC能够控制生产线上的各种自动化设备，例如机器人、传送带、气动和电动执行器，提高效率和精度。数据采集与监控PLC可以收集生产过程中各种数据，例如产量、速度、温度等，并进行实时监控，以便及时发现问题，提高生产效率。信号输入输出传感器传感器负责将物理量转换为电信号,例如温度、压力、流量等。执行器执行器根据PLC的控制信号驱动机械设备,实现自动化控制。I/O模块I/O模块将传感器和执行器与PLC连接,负责信号的转换和隔离。信号线信号线用于连接传感器、执行器和I/O模块,传输控制信号和数据。逻辑程序编写编程软件使用专业PLC编程软件，如西门子STEP7、三菱GXDeveloper等。输入程序代码，并进行调试和仿真。程序逻辑设计根据系统功能和工艺流程设计程序逻辑，包括顺序控制、循环控制、定时控制、计数控制、数据处理等。数据采集和监控实时数据获取PLC采集现场设备运行数据，如温度、压力、流量等。数据通过传感器或其他采集设备输入PLC，转换成数字信号。数据分析与处理PLC对采