PLC第8章-PLC控制系统的设计与应用

8.1.2PLC控制系统设计的主要内容（1）拟定控制系统设计任务书（包括设计的技术条件），明确设计任务和要求。（2）确定PLC的型号，容量，I/O模块，电源模块等，及对控制系统的硬件进行配置（包括输入，输出设备等）。（3）编制PLC的输入/输出分配表及绘制输入/输出端子接线图。（4）根据系统的设计要求编写程序规格要求说明书，然后再用相应的编程语言进行程序设计。（5）选择所需的电器元件，设计操作台，电气柜及非标准电器元件。（6）编写控制系统的技术文件，包括说明书，电气原理图，电气元件明细表，控制软件等。第一页，共80页。8.1.3PLC控制系统设计的步骤（1）根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作时序，条件，必要的保护和联锁等），操作（手动，自动，连续，间断等）。（2）在明确了控制任务和要求后，选择电气传动方式和确定系统所需的用户输入，输出设备。（3）选择合适的PLC类型。（包括机型的选择，容量的选择，I/O模块的选择等）。（4）分配I/O点，设计I/O端子接线图（这一步也可结合第2步进行）。（5）进行PLC程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 。第二页，共80页。（6）将编写好的程序输入PLC中去，并对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。（7）联机调试。在PLC软硬件设计和控制台、柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统联机调试，调试中发现的问题，要逐一排除，直到调试成功。（8）编制技术文件（包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC程序清单）。（9）交付使用。8.1.3PLC控制系统设计的步骤第三页，共80页。8.2PLC控制系统的硬件设计8.2.1机型的选择1.I/O点数的确定2.存储器容量的确定3.PLC运行速度的确定8.2.2模块的选择1.I/O模块的选择开关量I/O模块模拟量I/O模块2.智能模块的选择第四页，共80页。8.3PLC控制系统的软件设计8.3.1经验设计法8.3.2顺序功能图法（SFC）采用顺控指令（SCR、SCRT、SCRE）顺序控制系统，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地进行操作的过程。在工业控制中，除过程控制系统外，绝大部分控制系统属于顺序控制系统。第五页，共80页。顺序功能图(状态转换图、状态图、流程图)就是用编程元件（如状态元件S）描述工步状态的工艺流程图，它是由步（状态）、转换和转换条件、有向连线和动作组成。第六页，共80页。S0.0SCRQ0.0S0.1SCRTSCRESCRQ0.1SCRTSCREI0.1I0.21.顺序功能图第七页，共80页。2.顺序功能图的主要类型1）单支流程LDSM0.1SS0.1,1LSCRS0.1LDSM0.0=Q0.1LDI0.1SCRTS0.2SCRELSCRS0.2LDSM0.0=Q0.2LDI0.2SCRTS0.3SCRELSCRS0.3LDSM0.0=Q0.3LDI0.3第八页，共80页。2）选择性分支与合并2.顺序功能图的主要类型LDSM0.1SS0.1,1LSCRS0.1LDSM0.0=Q0.1LDI0.1SCRTS0.2LDI0.3SCRTS0.3SCRELSCRS0.2LDSM0.0=Q0.2LDI0.2SCRTS0.4SCRELSCRS0.3LDSM0.0=Q0.3LDI0.4SCRTS0.4SCRELSCRS0.4LDSM0.0=Q0.4LDI0.5第九页，共80页。梯形图2）选择性分支与合并第十页，共80页。3）并行分支与合并2.顺序功能图的主要类型第十一页，共80页。梯形图LDSM0.1SS0.1,1LSCRS0.1LDSM0.0=Q0.1LDI0.1SCRTS0.2SCRTS0.3SCRELSCRS0.2LDSM0.0=Q0.2SCRELSCRS0.3LDSM0.0助记符第十二页，共80页。梯形图=Q0.3LDI0.2SCRTS0.4SCRELSCRS0.4LDSM0.0=Q0.4LDS0.2AS0.4AI0.3SS0.5,1RS0.2,1RS0.4,1SCRE助记符续第十三页，共80页。梯形图LSCRS0.5LDSM0.0=Q0.5LDI0.4助记符续第十四页，共80页。4）跳转和循环2.顺序功能图的主要类型第十五页，共80页。4）跳转和循环（续）2.顺序功能图的主要类型第十六页，共80页。3.应用举例电源指示中央喷水指示环状喷水指示例1：喷水池自动控制第十七页，共80页。控制要求：（1）连续动作系统送电，电源指示灯亮。按下启动按钮中央喷水显示2s后中央喷水2s后环状喷水显示2s后环状喷水2s后3.应用举例电源指示中央喷水指示环状喷水指示2s后例1：第十八页，共80页。（2）单周期动作系统送电，电源指示灯亮。按下启动按钮中央喷水显示2s后中央喷水2s后环状喷水显示2s后环状喷水2s后2s后控制要求：确定控制点数：I0.0：启动按钮I0.1：转换开关Q0.0：电源信号显示Q0.1：中央喷水显示Q0.2：中央喷水Q0.3：环状喷水显示Q0.4：环状喷水第十九页，共80页。梯形图第二十页，共80页。梯形图第二十一页，共80页。例2：电动机顺序启动，同时停止控制要求：3台电动机（M1、M2、M3），按下起动按钮时，M1先起动，运行1min后，M2起动，再运行1min后，M3起动。起动完毕，进入正常运行状态，直到按下停止按钮，3台电动机同时停止运行。第二十二页，共80页。梯形图1SSS第二十三页，共80页。梯形图2第二十四页，共80页。梯形图3简化Q0.3Q0.3第二十五页，共80页。WXOR指令（逻辑异或运算）：当EN=1时，IN1和IN2按位异或，结果送入OUT中。第二十六页，共80页。例：0001111101101101AC11101001111100110AC01100110010001011AC0XOR_W第二十七页，共80页。SHRB指令（自定义位移位指令）：位数据DATA填入移位寄存器的最低（高）位（S_BIT），移位寄存器的长度为N的绝对值，移位方向为N的符号。每次移一位，第N位溢出到SM1.1中。第二十八页，共80页。例：第二十九页，共80页。第一次移位前VB100：0101MSBLSB第一次移位后VB100：1011I0.3(1)0溢出（SM1.1）第二次移位后VB100：0110I0.3(0)1溢出（SM1.1）第三十页，共80页。主程序MAIN第三十一页，共80页。子程序SBR_0第三十二页，共80页。4.顺序功能图设计步骤（1）确定I/O点数、种类，选择PLC机型，并绘制I/O端子接线图。（2）根据工作确定步。（3）画出顺序功能图。（4）用SCR指令、S/R指令、SHRB指令等编写相应的程序。（5）将编写好的程序进行整理和修改。（6）联机调试程序。第三十三页，共80页。8.4PLC控制系统的应用举例8.4.1PLC在智力竞赛抢答装置中的应用1.控制要求（1）主持人一个开关控制三个抢答桌。主持人说出题目后，谁先按按钮，谁的桌子上的灯即亮。只有当主持人按按钮后灯才熄灭，否则一直亮着。（2）共有三组参加竞赛的队员，每组2个人，每桌上有两个按钮，是并联形式，无论按哪一只，桌上的灯都亮；（3）当主持人将转换开关闭合时，15s之内若有人抢答按按钮，电铃响。第三十四页，共80页。I/O分配表输入信号第一组队员按钮开关1：S1I0.0第一组队员按钮开关2：S2I0.1第二组队员按钮开关1：S3I0.2第二组队员按钮开关2：S4I0.3第三组队员按钮开关1：S5I0.4第三组队员按钮开关2：S6I0.5主持人按钮开关：S7I0.6转换开关：SAI0.7输出信号第一组指示灯：HL1Q0.0第二组指示灯：HL2Q0.1第三组指示灯：HL3Q0.2电铃BQ0.3第三十五页，共80页。PLC接线图（简图）第三十六页，共80页。PLC接线图第三十七页，共80页。PLC程序串联去掉第三十八页，共80页。三组抢答，第一组用于儿童组，桌上两个按钮，无论按哪一个，桌上灯都亮；第二组用于学生组，桌上一个按钮，按下灯即亮；第三组用于成人组，桌上两个按钮，只有两个按钮都按下灯才亮。试修改以上程序。思考？第三十九页，共80页。8.4.2PLC在混料罐控制系统中的应用YV1YV2YV3L1（H）L2（M）L3（L）M第四十页，共80页。输入信号起动按钮：SB1I0.0停止按钮：SB2I0.1急停按钮：SB3I0.2高液位信号H：L1I0.3中液位信号M：L2I0.4低液位信号L：L3I0.5输出信号加A液体电磁阀：YV1Q0.1加B液体电磁阀：YV2Q0.2放混合液体C电磁阀：YV3Q0.3搅拌电机MQ0.4I/O分配表第四十一页，共80页。控制过程分析I0.0接通，辅助继电线圈M1.0接通并自锁，同时产生一个上升沿使M2.0微分输出，使Q0.1接通并自锁，加入A液体；当I0.4接通，Q0.2接通并自锁，同时Q0.1断开，A液体停止加入，开始加入B液体；第四十二页，共80页。控制过程分析（续）当I0.3接通时，T37开始计时，Q0.4接通，搅拌机开始工作，延时30S后，辅助继电器线圈M1.1接通，同时定时器T37断开，Q0.4断开，Q0.3接通。第四十三页，共80页。控制过程分析（续）如果I0.2接通，也使Q0.3接通，混合液体C放出；当I0.5接通，定时器T39工作，延时10S后，M1.2接通，Q0.3断开，Q0.1接通，开始下一循环。第四十四页，共80页。8.4.3PLC在在燃油锅炉控制系统中的应用第四十五页，共80页。1.控制要求（1）按下起动按钮，燃油首先通过燃油预热器预热，1min后，接通点火变压器，打开瓦斯阀门，同时由鼓风机送风，持续3s后，喷油泵喷油，持续3s后，点火变压器和瓦斯阀门同时关闭。（2）按下停止按钮，燃油预热器关闭，喷油泵关闭，鼓风机继续送风持续15s后送风停止。（3）锅炉燃烧过程中，当出现异常情况时（即蒸气压力超过允许值或水位通过上限或低于下限），燃油预热器关闭，喷油泵关闭，鼓风机继续送风持续15s后送风停止；异常情况消失后，又能自动接起燃烧程序重新点火燃烧。（4）锅炉水位控制，锅炉工作起动后，当水位低于下限时，进水阀打开，排水阀关闭，当水位高于上限时，排水阀打开，进水阀关闭。第四十六页，共80页。输入信号起动按钮：SB1I0.0停止按钮：SB2I0.1蒸汽压力开关：SB3I0.2水位上限开关：SB4I0.3水位下限开关：SB5I0.4输出信号燃油预热器接触器：KM1Q0.0鼓风机接触器：KM2Q0.1点火变压器：KM3Q0.2瓦斯阀：YV1Q0.3喷油泵接触器：KM4Q0.4进水阀：YV2Q0.5排水阀：YV3Q0.6I/O分配表第四十七页，共80页。I/O接线简图第四十八页，共80页。程序设计第四十九页，共80页。4.控制过程分析起动时，按下起动按钮I0.0即I0.0接通,辅助继电器线圈M1.0接通并自保。在正常情况下，当I0.2、I0.3、I0.4的常闭触点闭合（即蒸气压力在允许值范围内，水位在上、下限之间）时，M1.1接通，Q0.0接通，燃油预热器工作，燃油预热；定时器T37开始计时，1min后，T37的常开触点闭合，M1.2接通，Q0.1、Q0.2、Q0.3接通，开始送风、点火变压器接通、瓦斯阀打开；定时器T39开始计时，3S后，T39的常开触点闭合，Q0.4接通，喷油燃烧；同时定时器T40开始计时，3S后，T40的常闭触点断开，Q0.2、Q0.3断开，点火变压器和瓦斯阀关闭，继续送风，燃油继续燃烧。停止时，按下停止按钮I0.1即I0.1的常开触点闭合，常闭触点断开，M1、M1.1断开，Q0.0断开，燃油预热停止；I0.1的常开触点闭合，M1.3接通并自保，定时器T41开始计时。同时M1.3的常闭触点断开，定时器T39断开，Q0.4断开，停止喷油；M1.3的常开触点闭合，Q0.1继续接通，进行送风清炉。定时器T41计时到15S后，T41的常闭触点断开，M1.3断开Q0.1断开，停止送风，清炉完毕。在出现异常情况时，当I0.2、0.3、0.4的常闭触点断开（即蒸气压力超过允许值、水位低于下限或水位高于上限时），M1.1断开，M1.3接通，定时器T41开始计时，T37、Q0.0、Q0.2、Q0.3、Q0.4断开，点火变压器、瓦斯阀关闭以及停止喷油，继续送风清炉。定时器T41计时到15S后，M1.3断开，清炉结束。异常情况排除后，M1.1又接通，又从燃油预热开始按照起燃顺序进行工作。锅炉工作起动后，当水位低于下限值时，I0.4的常开触点断开，I0.4的常闭触点闭合，I0.3的常闭触点闭合，I0.3常开触点断开，Q0.6断开，Q0.5接通，排水阀关闭，进水阀打开。当水位高于上限值时，I0.3的常闭触点闭合，I0.3常开触点断开，I0.4常开触点闭合，I0.4的常闭触点断开，Q0.6接通，Q0.5断开，排水阀打开，进水阀关闭。第五十页，共80页。8.4.4PLC在机床控制中的应用用PLC控制系统取代CA6140普通车床的电气控制系统的设计方法。第五十一页，共80页。1.控制要求（1）按起动时，按下起动按钮，主电动机M1运转。当加工工件到达指定位置时，快速移动电动机M3采用点动控制且只有M1起动后，才能起动快速移动电动机M3；当加工工件需要冷却时，用转换开关SA1控制冷却泵电动机M2。（2）停止时，按下停止按钮，电动机M1、M2停止运转。（3）照明灯由转换开关SA2控制。第五十二页，共80页。继电接触控制系统第五十三页，共80页。输入信号停止按钮：SB1I0.0起动按钮：SB2I0.1点动按钮：SB3I0.2电动机M1过载保护：FR1I0.3电动机M2过载保护：FR2I0.4电动机M2过载保护：FR3I0.5冷却泵电动机起动开关：SA1I0.6照明灯起动开关：SA2I0.7输出信号接触器：KM1Q0.0接触器：KM2Q0.1接触器：KM3Q0.2照明灯：ELQ0.3I/O分配表第五十四页，共80页。I/O接线简图第五十五页，共80页。程序设计第五十六页，共80页。PLC工艺训练升降机密码控制系统控制要求（1）控制升降机上升/下降；轿箱（2）控制轿箱门打开/关闭；电动机正反转；电磁阀控制；第五十七页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第五十八页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第五十九页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十一页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十二页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十三页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十四页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十五页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十六页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十七页，共80页。升降机动作过程PLC工艺训练第六十八页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升PLC工艺训练第六十九页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升控制要求（3）输入正确密码，密码正确指示灯亮，允许升降机运行；PLC工艺训练第七十页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升控制要求（4）输入错误密码，密码错误指示灯亮，不允许升降机运行；PLC工艺训练第七十一页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升控制要求（5）连续输入3次错误密码，系统报警；PLC工艺训练第七十二页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升控制要求（6）按下复位按钮，系统恢复原始状态。PLC工艺训练第七十三页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升2.系统的硬件配置（1）确定系统控制点数，选择PLC及其它控制电器。PLC工艺训练第七十四页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升2.系统的硬件配置（2）画出电气原理图及接线图。PLC工艺训练第七十五页，共80页。7894561230确认正确错误报警下降开门上升3.系统的软件设计（1）编制PLC控制程序。（2）现场调试PLC工艺训练第七十六页，共80页。PLC工艺训练升降机密码控制系统部分电路图第七十七页，共80页。PLC工艺训练升降机密码控制系统部分电路图第七十八页，共80页。PLC工艺训练升降机密码控制系统部分电路图第七十九页，共80页。PLC工艺训练升降机密码控制系统部分电路图第八十页，共80页。