Date: 2021-5-5 Page: 1 第 十 章 可 編 程 控 制 器 的 應(yīng) 用 Date: 2021-5-5 Page: 2 一 、 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 的 基 本 原 則1 滿 足 被 控 對 象 的 控 制 要 求 考 慮 將 來 發(fā) 展 的 需 要 ， PLC選 用 功 能 較 強 的 新 產(chǎn)品 ， 并 留 有 適 當(dāng) 的 余 量 。2 系 統(tǒng) 安 全 、 可 靠3 盡 可 能 簡 單 、 經(jīng) 濟 、 使 用 與 維 修 方 便4 具 有 高 的 性 能 價 格 比 。第 一 節(jié) PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 的 內(nèi) 容 與 步 驟 Date: 2021-5-5 Page: 3 二 、 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 步 驟1 分 析 被 控 對 象 ， 提 出 控 制 要 求 。2. 確 定 輸 入 、 輸 出 設(shè) 備 。3 確 定 PLC的 I/O點 數(shù) ， 選 擇 PLC機 型 。4 分 配 I/O點 數(shù) ， 繪 制 PLC控 制 系 統(tǒng) 輸 入 、 輸 出 端 子 接 線 圖 。 5 程 序 設(shè) 計 ， 繪 制 工 作 循 環(huán) 圖 或 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 移 圖 。 1） 初 始 化 程 序 ； 2） 控 制 程 序 ； 3） 檢 測 、 故 障 診 斷 和 顯示 等 程 序 ； 4） 保 護 和 聯(lián) 鎖 程 序 。6 程 序 調(diào) 試 。 先 進 行 模 擬 調(diào) 試 ， 再 進 行 現(xiàn) 場 聯(lián) 機 調(diào) 試 ； 先 進行 局 部 、 分 段 調(diào) 試 ， 再 進 行 整 體 、 系 統(tǒng) 調(diào) 試 。7 調(diào) 試 過 程 結(jié) 束 ， 整 理 技 術(shù) 資 料 ， 投 入 使 用 。第 一 節(jié) PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 的 內(nèi) 容 與 步 驟 Date: 2021-5-5 Page: 4 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 步 驟 流 程 圖 Date: 2021-5-5 Page: 5 v PLC機 型 的 選 擇v I/O點 的 數(shù) 量 和 種 類v CPU的 速 度v 內(nèi) 存 容 量v 編 程 器v 打 印 機v I/O模 塊v 通 訊 接 口 模 塊v 通 訊 傳 輸 電 纜第 二 節(jié) PLC的 硬 件 設(shè) 置 Date: 2021-5-5 Page: 6 一 、 PLC機 型 選 擇結(jié) 構(gòu) 形 式 整 體 式 模 塊 式安 裝 方 式 集 中 式 遠 程 I O式 分 布 式功 能 要 求響 應(yīng) 速 度系 統(tǒng) 可 靠 性機 型 統(tǒng) 一 Date: 2021-5-5 Page: 7 輸 入 器 件 ： 指 連 接 到 PLC輸 入 接 線 端 子 用 于 產(chǎn) 生 輸 入 信 號 的 器 件 。分 類 主 令 器 件 檢 測 器 件 有 源 觸 點 輸 入 器 件 無 源 觸 點 輸 入 器 件輸 入 信 號 模 擬 信 號 數(shù) 字 信 號 開 關(guān) 信 號二 、 PLCI/O端 口 選 擇 按 鈕 、 選 擇 開 關(guān) 、 數(shù) 字 開 關(guān)行 程 開 關(guān) 、 接 近 開 關(guān) 、 光 電 開 關(guān) 、 繼電 器 觸 點 ， 接 觸 器 輔 助 觸 點行 程 開 關(guān) 、 接 近 開 關(guān) 、 光 電開 關(guān) 、 繼 電 器 觸 點 ， 接 觸 器輔 助 觸 點行 程 開 關(guān) 、 接 近 開 關(guān) 、 光 電開 關(guān) 、 繼 電 器 觸 點 ， 接 觸 器輔 助 觸 點壓 力 傳 感 器 、 溫 度 傳 感 器數(shù) 字 開 關(guān)按 鈕 、 轉(zhuǎn) 換 開 關(guān) 、 形 成 開 關(guān) 、觸 點 Date: 2021-5-5 Page: 8 輸 出 器 件 ： 指 連 接 到 PLC輸 出 接 線 端 子 用 于 執(zhí) 行 程 序 運 行 結(jié) 果 的 器 件 。分 類 ： 驅(qū) 動 負 載 顯 示 負 載 輸 出 端 口 ： 繼 電 器 輸 出 晶 體 管 輸 出 晶 閘 管 輸 出 接 觸 器 、 繼 電 器 、 電 磁 閥二 、 PLCI/O端 口 選 擇 指 示 燈 、 數(shù) 字 顯 示 裝 置 、 電鈴 、 蜂 鳴 器交 直 流 負 載直 流 負 載交 流 負 載 Date: 2021-5-5 Page: 9 I/O點 數(shù) 的 確 定 I/O點 數(shù) 是 衡 量 可 編 程 控 制 器 規(guī) 模 大 小 的 依 據(jù) 。 確 定 依 據(jù) ： 將 與 PLC相 連 的 全 部 輸 入 、 輸 出 器 件 根 據(jù) 所需 的 電 壓 、 電 流 的 大 小 和 種 類 分 別 統(tǒng) 計 ， 考 慮 將 來 發(fā) 展的 需 要 再 相 應(yīng) 增 加 10 15 的 余 量二 、 PLC I/O端 口 選 擇 Date: 2021-5-5 Page: 10 CPU的 運 行 速 度 是 指 執(zhí) 行 每 一 步 用 戶 程 序 的 時 間 。對 于 以 開 關(guān) 量 為 主 的 控 制 系 統(tǒng) ， 不 用 考 慮 掃 描 速 度 ， 一般 的 PLC機 型 都 可 使 用 。 對 于 以 模 擬 量 為 主 的 控 制 系 統(tǒng) ，則 需 考 慮 掃 描 速 度 ， 必 須 選 擇 合 適 CPU種 類 的 PLC機 型 。三 、 CPU的 速 度 Date: 2021-5-5 Page: 11 遠 程 I/O模 塊 ： 輸 入 、 輸 出 裝 置 比 較 分 散 ， 工 作 現(xiàn) 場 遠 離 控 制 站 高 速 計 數(shù) 器 模 塊 ： 當(dāng) PLC內(nèi) 部 的 高 速 計 數(shù) 器 的 最 高 計 數(shù) 頻率 不 能 滿 足 要 求 時 ， 可 選 擇 使 用 定 位 模 塊 ： 在 機 械 設(shè) 備 中 ， 保 證 加 工 精 度 進 行 定 位 通 信 聯(lián) 網(wǎng) 模 塊 ： PLC與 PLC之 間 ， 或 PLC與 計 算 機 之 間 的 通信 與 聯(lián) 網(wǎng) 模 擬 輸 入 模 塊 、 輸 出 模 塊 ： 把 流 量 、 速 度 、 壓 力 、 風(fēng) 力 、 張 力 等 變 換 成 數(shù) 字 量 ， 及 把 數(shù) 字 量 變 換 成 模 擬 量 ，進 行 輸 入 、 輸 出 。 四 、 PLC模 塊 的 選 擇 Date: 2021-5-5 Page: 12 PLC的 外 圍 設(shè) 備 主 要 是 人 機 對 話 裝 置 ， 用 于 PLC的編 程 和 監(jiān) 控 。 通 過 人 機 對 話 裝 置 可 以 進 行 編 程 、 調(diào) 試及 顯 示 圖 形 報 表 、 文 件 復(fù) 制 、 報 警 等 。 PLC外 圍 外 圍 設(shè)備 有 編 程 器 、 打 印 機 、 EPROM寫 入 器 、 顯 示 器 等 。五 、 PLC外 圍 設(shè) Date: 2021-5-5 Page: 13 我 國 優(yōu) 先 選 擇 220V的 交 流 電 源 電 壓 ， 特 殊 情 況 可 選擇 24V直 流 電 源 供 電 。 輸 入 信 號 電 源 ， 一 般 利 用 PLC內(nèi) 部 提 供 的 直 流 24V電源 。 對 于 帶 有 有 源 器 件 的 接 近 開 關(guān) 可 外 接 220V交 流 電 源 ，提 高 穩(wěn) 定 避 免 干 擾 。 選 用 直 流 I/O模 塊 時 ， 需 要 外 設(shè) 直 流 電 源 。六 、 電 源 電 壓 的 選 擇 Date: 2021-5-5 Page: 14 PLC的 軟 件 設(shè) 計 指 PLC控 制 系 統(tǒng) 中 用 戶 程 序 的 設(shè) 計 。第 三 節(jié) PLC的 軟 件 設(shè) 計設(shè) 計 內(nèi) 容 控 制 流 程 圖梯 形 圖狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 移 圖指 令 表設(shè) 計 方 法 翻 譯 法狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 移 圖 法邏 輯 設(shè) 計 法 Date: 2021-5-5 Page: 15 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 移 圖 與 梯 形 圖S20M8002X0 Y1S21X1 Y2 S22X2 Y3S23X3 Y4X4S0 SET S20SET S0Y1SET S21Y2SET S22Y3SET S22Y4S0RETEND LD M8002 SET S0 SEL S0LD X0SET S20LD X0 Date: 2021-5-5 Page: 16 用 PLC中 軟 元 件 ， 代 替 原 繼 電 器 接 觸 器 控 制 線 路 圖中 的 元 器 件 ， 直 接 翻 譯 成 梯 形 圖 的 方 法 。 主 要 用 于 對舊 設(shè) 備 、 舊 控 制 系 統(tǒng) 的 技 術(shù) 改 造 。 設(shè) 計 舉 例 正 反 轉(zhuǎn) 時 間 控 制 第 三 節(jié) PLC的 軟 件 設(shè) 計一 、 翻 譯 法 Date: 2021-5-5 Page: 17 SBSB1 SB2KM1 KM2KM2 KM1KM2KM1 COMX0X1X2 Y1Y2COM一 、 翻 譯 法 SBSB1SB2 KM1KM2 X1 X0X0X2Y2Y1 Y2Y2Y1 Y1 正 反 轉(zhuǎn) Date: 2021-5-5 Page: 18 SB1SB2 COMX1X2 Y1Y2 KM1KM2COMKTSB2SB1 KM1KTKM1 KM2 X1 X0KTY1 Y2Y1T0 K30 定 時 器 Date: 2021-5-5 Page: 19 針 對 順 序 控 制 方 式 或 步 進 控 制 方 式 的 程 序 設(shè) 計 。在 程 序 設(shè) 計 時 ， 首 先 將 系 統(tǒng) 的 工 作 過 程 分 解 成 若 干 個連 續(xù) 的 階 段 ， 每 一 階 段 稱 為 “ 工 步 ” 或 “ 狀 態(tài) ” ， 以工 步 （ 或 狀 態(tài) ） 為 單 元 ， 從 工 作 過 程 開 始 ， 一 步 接 著一 步 ， 一 直 到 工 作 過 程 的 最 后 一 步 結(jié) 束 。 設(shè) 計 舉 例 機 械 手 控 制二 、 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 移 圖 Date: 2021-5-5 Page: 20 以 布 爾 邏 輯 代 數(shù) 為 理 論 基 礎(chǔ) ， 以 邏 輯 變 量 “ 0” 或“ 1” 作 為 研 究 對 象 ， 以 “ 與 ” 、 “ 或 ” 、 “ 非 ” 三 種基 本 邏 輯 運 算 為 分 析 依 據(jù) ， 對 電 氣 控 制 線 路 進 行 邏 輯 運算 ， 把 觸 點 的 “ 通 、 斷 ” 狀 態(tài) 用 邏 輯 變 量 “ 0” 或 “ 1”來 表 示 。 設(shè) 計 舉 例 “ 與 ” 邏 輯 關(guān) 系 “ 或 ” 邏 輯 關(guān) 系 “ 與 、 或 、 非 ” 邏 輯 關(guān) 系三 、 邏 輯 設(shè) 計 法 Date: 2021-5-5 Page: 21 L(Y1) X0 X1 X2 M1L(Y2) X0 +X1+M2 +Y2 X0 X1 M1X2 Y1X0 Y2X1M2Y2L(Y3) ( X0 +X1)X2 Y2 +M10 X0 Y3X1 Y2M10 X2 “與 ”“或 ”“與 、 或 、 非 ” Date: 2021-5-5 Page: 22 傳 統(tǒng) 的 自 動 控 制 系 統(tǒng) 由 繼 電 器 接 觸 器 控 制 組 成 ， 存在 故 障 多 、 可 靠 性 差 、 工 作 壽 命 短 、 不 易 檢 修 等 缺 點 。隨 著 PLC的 普 及 和 完 善 ， 以 及 PLC本 身 所 具 有 的 高 可 靠性 、 易 編 程 修 改 的 特 點 ， 在 自 動 控 制 系 統(tǒng) 中 應(yīng) 用 取 得 了良 好 的 效 果 。如 ： MPS模 塊 化 自 動 生 產(chǎn) 加 工 系 統(tǒng) 智 能 群 控 電 梯 控 制 系 統(tǒng)第 四 節(jié) Date: 2021-5-5 Page: 23 MPS生產(chǎn)加工系統(tǒng) Date: 2021-5-5 Page: 24 智能群控電梯 Date: 2021-5-5 Page: 25 【 應(yīng) 用 范 例 1】 機 械 手 臂 控 制 Date: 2021-5-5 Page: 26 工 件 的 補 充 使 用 人 工 控 制 ， 可 直 接 將 工 件 放 在 D點 （ LS0動 作 ） 。控 制 說 明 ：只 要 D點 有 工 件 ， 機 械 手 臂 即 先 下 降 （ B缸 動 作 ） 將 工 件 抓 取 （ C缸 動 作 ） 后 上 升 （ B缸 復(fù) 位 ） ， 再 將 工 件 搬 運 （ A缸 動 作 ） 到 E點 上 方 ， 機 械 手 臂 再 次 下 降 （ B缸 動 作 ） 后 放 開 （ C缸 復(fù) 位 ） 工 件 ， 機 械 手 臂 上 升 （ B缸 復(fù) 位 ） ， 最 后 機 械 手 臂 再 回 到 原 點 （ A缸 復(fù) 位 ） 。 Date: 2021-5-5 Page: 27 C缸 在 抓 取 或 放 開 工 件 后 ， 都 需 有 1秒 的 間 隔 ， 機 械 手 臂 才 能 動 作 ?？?制 說 明 ： A,B,C缸 均 為 單 作 用 氣 缸 ， 使 用 電 磁 控 制 。當(dāng) E點 有 工 件 且 B缸 已 上 升 到 LS4時 ， 傳 送 帶 馬 達 轉(zhuǎn) 動 以 運 走 工 件 ， 經(jīng) 2秒 后 傳 送 帶 馬 達 自 動 停 止 。 工 件 若 未 完 全 運 走 （ 計 時 未 到 ） 時 ， 則 應(yīng) 等 待 傳 送 帶 馬 達 停 止 后 才 能 將 工 件 移 走 。 Date: 2021-5-5 Page: 28 控 制 說 明 ：LS0 D點 有 無 工 件 偵 測 用 限 制 開 關(guān) LS5 E點 有 無 工 件 偵 測 用 限 制 開 關(guān) LS1 A缸 前 行 限 制 開 關(guān) （ 左 極 限 ） LS2 A缸 退 回 限 制 開 關(guān) （ 右 極 限 ） LS3 B缸 下 降 限 制 開 關(guān) （ 下 極 限 ）LS4 B缸 上 升 限 制 開 關(guān) （ 上 極 限 ） Date: 2021-5-5 Page: 29 功 能 分 析 ：原 點 復(fù) 位 ： 選 定 以 A缸 退 回 至 右 極 限 位 置 （ LS2 ON） 、 B缸 上 升 至 上 極 限 位 置 （ LS4 ON） 及 C缸 松 開 為 機 械 手 臂 的 原 點 。 執(zhí) 行 一 個 動 作 之 后 ， 應(yīng) 做 原 點 復(fù) 位 的 偵 測 （ 因 為 A、 B、 C缸 均 為 單 作 用 氣 缸 ， 所 以 會 自 動 退 回 原 點 ） 。工 件 搬 運 流 程 ： 依 題 意 其 動 作 為 一 循 環(huán) 式 單 一 順 序 流 程 。傳 送 帶 流 程 ： 在 偵 測 到 E點 有 工 件 且 B缸 在 上 極 限 位 置 時 ， 應(yīng) 驅(qū) 動 傳 送 帶 轉(zhuǎn) 動 。上 述 兩 個 流 程 可 以 同 時 進 行 ， 因 此 使 用 并 進 分 支 流 程 來 完 成 組 合 。 Date: 2021-5-5 Page: 30 元 件 分 配 ： D點 工 件 傳 感 器 LS0， 使 用 輸 入 繼 電 器A缸 左 限 位 傳 感 器 LS1， 使 用 輸 入 繼 電 器A缸 右 限 位 傳 感 器 LS2， 使 用 輸 入 繼 電 器B缸 下 限 位 傳 感 器 LS3， 使 用 輸 入 繼 電 器B缸 上 限 位 傳 感 器 LS4， 使 用 輸 入 繼 電 器E點 工 件 傳 感 器 LS5， 使 用 輸 入 繼 電 器A缸 驅(qū) 動 ， 使 用 輸 出 繼電 器B缸 驅(qū) 動 ， 使 用 輸 出 繼電 器C缸 驅(qū) 動 ， 使 用 輸 出 繼電 器傳 送 帶 驅(qū) 動 ， 使 用 輸出 繼 電 器 Date: 2021-5-5 Page: 31 繪 繪 制 狀 態(tài) 流 程 圖b.工 件 搬 運 流 程 B缸 下 移（ Y1 ON）C缸 夾 取 工 件 并 延 時（ Y2 ON）B缸 上 升（ Y1 OFF）A缸 前 進（ Y0 ON）工 件 尚 未完 全 搬 運 B缸 下 移（ Y1 ON）C缸 松 開 工 件 并 延 時（ Y2 OFF）B缸 上 升（ Y1 OFF）A缸 后 退（ Y0 OFF）a.原 點 復(fù) 位 流 程A缸 退 回 至 右 極 限 位 置（ LS2 ON）B缸 上 升 至 上 極 限 位 置（ LS4 ON） Date: 2021-5-5 Page: 32 繪 繪 制 狀 態(tài) 流 程 圖d.并 進 -合 流 分 支c.傳 送 帶 流 程 B缸 在 上 極 限 位 置E點 有 工 件驅(qū) 動 傳 送 帶 電 機并 延 時 2秒 將 工 件 搬 運 流 程 和 傳送 帶 流 程 做 成 并 進 -合 流 分 支 結(jié) 構(gòu) Date: 2021-5-5 Page: 33 步 進 階 梯 圖 轉(zhuǎn) 換 Date: 2021-5-5 Page: 34 程 序 清 單 Date: 2021-5-5 Page: 35 本 章 小 結(jié)1.本 章 主 要 講 述 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 的 步 驟 、 內(nèi) 容 和 方 法 。內(nèi) 容 包 括 硬 件 設(shè) 置 和 軟 件 設(shè) 計 兩 方 面 。2.會 合 理 選 擇 硬 件3.掌 握 翻 譯 法 、 功 能 圖 法 和 邏 輯 法 。4.能 用 PLC設(shè) 計 自 動 控 制 系 統(tǒng) 。 Date: 2021-5-5 Page: 36