可编程序控制器技术（第3版）课件：可编程序控制器的应用

可编程序控制器的应用内容提要本章介绍PLC在生产实践中的应用，它包括PLC控制系统的硬件设计和软件设计，主要介绍顺序控制的设计调试方法。一、控制系统的设计步骤第一节控制系统的设计步骤和PLC选型1．分析被控对象，明确控制要求2．制定电气控制方案3．确定输入/输出设备及信号特点4．选择可编程控制器5．分配输入/输出点地址6．设计电气线路7．设计控制程序8．调试9．技术文件整理

一、PLC输入电路的设计第二节

PLC外围电路设计1.根据输入信号类型合理选择输入模块开关量输入信号应注意开关信号的频率，当频率较高时，应选用高速计数模块。数字量输入信号应合理选择电压等级。按电压等级一般可分为交、直流24V，交、直流120V和交、直流230V或使用TTL或与TTL兼容的电平。模拟量输入信号标准范围的模拟量信号，如：1~5V，4~20mA，然后选择合适的A/D转换模块。当信号长距离传送时，使用4~20mA的电流信号为佳。(1)开关量输入元件的接线

2.输入元件的接线方式(2)模拟量输入/输出接线以4通道模拟量输入模块FX2N—4AD为例

3.防止输入开关信号抖动的方法采用RC电路进行滤波。编制防止抖动单元程序，如第三章单稳态控制程序，延时时间可视开关抖动的情况而定。4.减少输入点的方法减少系统所需的PLC输入点是降低硬件成本的常用措施，具体的方法可根据实际情况参照教材提示。当现场生产过程需要修改控制方案，或某点损坏时，可使用备用得输入/输出点5.留有余量2）模拟量信号1.根据负载类型确定输出方法1）开关量信号继电器输出：交流负载或直流负载

响应速度较慢晶体管输出：直流负载

开通与关断时间均小于1ms合适的D/A模块晶闸管输出：交流负载

开通与关断时间约为1ms和10ms二、PLC输出电路的设计2.输出负载接线方式交流负载直流负载（漏型输出）1）输出模块的额定输出电流、电压必须大于负载所需求的电流和电压。如果负载实际电流较大，输出模块无法直接驱动，可以加中间驱动环节。3．选择输出电流、电压2）在同一公共端所有输出点的数量，必须确保同时接通输出负载的电流之和小于公共端所允许通过的电流值。1）在输出负载回路中加装熔断器，进行短路保护。2）直流电感性负载，在电感性负载两端并联续流二极管。3）交流电感性负载，应在其两端并联阻容吸收回路。4）实际使用中常将所有的开关量输出都通过中间继电器驱动负载，以保证PLC输出模块的安全。4．输出电路的保护5.减少输出点的方法（4）某些相对独立的受控设备也可用普通继电器直接控制。（3）矩阵输出（2）并联输出（1）分组输出分组输出三、系统供电设计及接地1.系统供电设计隔离变压器交流稳压器UPS电源1）采用专用接地或共用接地方式，但不能使用串联接地的方式，2）交流地和信号地不能使用同一根地线。3）屏蔽地和保护地应各自独立地接到接地铜排上。4）模拟地、数字地、屏蔽地的接法，按《操作手册》要求连接。2.接地处理紧密结合生产工艺熟悉控制系统的硬件结构具备计算机和自动化方面的知识第三节控制程序设计本节介绍几个常用的设计方法，重点以应用得最多的顺序控制问题为例，介绍梯形图的设计，(1)分清主电路和控制电路一、基本电气控制1.图形转换法虚线内是控制电路这是主电路(2)确定输入/输出元件，分配地址输入输出其他SB2X000KM1Y000KAM20SB1X001KM2Y001KSX002KM3Y002热继电器的触点不接入PLC的输入点(3)主电路、PLC的供电和I/O接线设计(4)设计梯形图原控制电路控制梯形图该方法能基本解决简单的控制回路改造。但不是百分之百成功！！2.经验设计法需要两个基础熟悉继电器控制电路，能抓住控制电路的核心所在，能将一个较复杂的控制电路分解成若干个分电路，能熟练分析各分电路的功能和各分电路之间的联系；熟悉梯形图中一些典型的单元程序，如定时、计数、单稳态、双稳态、互锁、启停保、脉冲输出等。(1)绘制主电路和I/O接线图主电路和I/O接线图分析设计同前（2）电路分析1）起动→SB2

→

KM1得电→主触点闭合→电动机起动→转速上升一定值时→KS动合触点闭合→KA得电并自锁→KM3得电→短接起动电阻→电动机转速继续上升→至稳定运行。2）制动→SB1

→KM1失电→其动断触点闭合（KA得电并保持）→KM2得电，KM3失电→电动机处于反接制动状态（串入电阻限流）→当转速快速下降到一定值时→KS动合触点断开，KM2释放→电动机进入自由停车。（2）电路分析1）起动→SB2

→

KM1得电→主触点闭合→电动机起动→转速上升一定值时→KS动合触点闭合→KA得电并自锁→KM3得电→短接起动电阻→电动机转速继续上升→至稳定运行。2）制动→SB1

→KM1失电→其动断触点闭合（KA得电并保持）→KM2得电，KM3失电→电动机处于反接制动状态（串入电阻限流）→当转速快速下降到一定值时→KS动合触点断开，KM2释放→电动机进入自由停车。1）起动SB2+→

KM1+→KS+→KM3+2）制动：SB1

→KM1-→KM2+，KM3-

→KS-

→

KM2-写的简单一点（3）根据控制要求编写梯形图1）起动SB2+→

KM1+→KS+→KM3+2）制动SB1

→KM1-→KM2+，KM3-

→KS-

→

KM2-这样是不是更简单，调试更方便3.逻辑函数设计法（1）根据控制要求建立真值表（2）按真值表写出逻辑表达式（3）按逻辑表达式画出梯形图例：三个按钮中任意一个按下时，灯H0亮；任意两个按钮按下时，灯H1亮；三个按钮同时按下时，灯H2亮；没有按钮按下时，所有灯都不亮。二、顺序控制所谓顺序控制，就是在生产过程中，各执行机构按照生产工艺规定的顺序，在各输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，自动地有次序的操作。在工业控制系统中，顺序控制的应用最为广泛，特别在机械行业中，几乎都是利用顺序控制来实现加工的自动循环。顺序控制程序设计的方法很多，其中顺序功能图（SFC）设计法是当前顺序控制设计中最常用的设计方法之一。1.基础设计（1）熟悉被控对象的工作过程工作过程：开始时，小车处于最左端，装料开始，装料电磁阀YC1得电，延时20秒；装料结束，接触器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ2后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4时，KM3失电，小车停，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15秒；卸料结束后，接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ1，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3，KM4失电，小车停，装料开始……如此周而复始。以送料小车的工作过程为例介绍（2）

确定相邻状态的转换条件(3)对I/O设备按PLC的I/O点进行分配(4)画出状态表或状态转换图状态表和状态转换图是一一对应的。双线框M0表示初始状态（5）

使用步进指令编写梯形图（5）

使用步进指令编写梯形图（6）使用SFC工具绘制状态转换图

SFC是SequentialFunctionChart（顺序功能图）的缩写，也就是状态转换图。使用SFC工具图标，能很简单地绘制状态转换图。图形的绘制过程就是程序编写的过程，完整的SFC能方便的转换成用步进指令编写的梯形图。编写和转换的详细过程见附录C。（7）使用基本指令编写梯形图“状态转换模板”有三个功能：①本步的激活必须出现在上一步正在执行，且本步转入条件已经满足，而下一步尚未出现的情况下，才能实现；②本步的自锁本步一旦激活，必须能自锁，确保本步执行，同时为下一步的激活创造条件；③本步的复位下一步标志的常闭触点串联用于实现互锁，其作用是在执行下一步时复位本步。（7）使用基本指令编写梯形图装料右快行右慢行卸料左快行左慢行YC1YC2KM3KM4KM5a)循环程序段b)组合输出程序段2.综合设计操作面板输入点分配表I/O接线图（1）起动与急停2）急停设计绘制的结构图将急停触点设置在自动循环程序段

1）启动设计主要考虑的是启动的条件，送料小车启动的条件是小车在装料位置，即压合行程开关SQ3（Ｘ003），否则，按下启动按钮SB1（X000）无效，不能启动，因此要将X003和X000串联。将急停触点设置在组合输出程序段（2）单循环和多循环单循环和多循环的切换在PLC输入端增接一个转换开关SA1（X007），SA1闭合时，系统处于多循环状态；SA1断开时，系统处于单循环状态。（3）循环停止循环停止按下循环停止按钮，系统并非立即停止，而是在系统做完一个循环才停止将多循环/单循环转换开关从“多循环”切换到“单循环：处，使小车在一个循环后自动停止。再单独设置一个循环停止按钮SB3，连接到X006，当按下SB3时，使动力滑台处于单循环状态。（4）计数循环和不计数循环不计数循环就是上述的多循环的例子；计数循环记录循环个数，当达到设定值时自动停止。转换开关SA3（X011），常开触点SA3位于计数器的复位端。当SA3闭合时，系统处于不计数状态；SA3断开时，系统处于计数状态。（5）自动控制和手动控制手动/自动转换开关SA2（X010）。当Ｘ010的常开触点闭合时，系统处于自动状态；当X010的常开触点断开时，系统处于手动状态。三、程序设计注意事项1.采用模块化编程方法各模块的功能在逻辑上尽可能单一化、明确化，做到模块和功能一一对应。模块之间的联系及互相影响尽可能减少，对必要的联系应加以明确的说明。2.程序的编写要有可读性程序风格应尽量明确、清晰，在必要处适当添加注释。规范的程序便于同行中的交流，也便于日后维护。3.注意梯形图的特殊性正确处理在单元程序中讲到的一些问题。如：双重输出的问题，不能编程序的电路转换问题等。第五节PLC控制系统的安装、调试及维护

一、PLC控制系统的安装1．PLC控制系统对布线的要求1）对PLC主机电源的配线应使用双绞线，并与动力线分开。2）接地端子必须接地，接地线必须使用2mm2以上的导线。3）输出/输入线应与动力线及其它控制线分开走线。4）传递模拟量的信号线应使用屏蔽线，一端接地。5）基本单元和扩展单元间传输要采用厂家提供的专用连接线。6）所有配线必须使用压接端子或单线。7）系统的动力线应足够粗。二、PLC控制系统的调试及试运行的操作1．调试前的操作1）在通电前，认真检查电源线、接地线、输出/输入线是否正确连接，各接线端子螺丝是否拧紧。2）在断电情况下，将编程器或带有编程软件的PC机等编程外围设备通过通讯电缆和PLC的通讯接口连接。3）接通PLC电源，确认“PWR”电源指示LED点亮。将PLC的模式设定为“编程”状态。4）写入程序，检查控制梯形图的错误和文法错误。2．调试及试运行进入调试及试运行阶段，调试分为模拟调试和联机调试。调试流程图调试流程图主检查流程图主检查流程图三、PLC控制系统的维护

应做好定期的常规维护、检修工作。以每六个月到一年一次为宜，若外部环境较差时，可视具体情况缩短检修时间。

PLC日常维护检修的项目为：供给电源在电