plc控制系统设计PPT课件.ppt
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1、.1.2.3 一、一、PLC控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤 1. 对控制任务作深入的调查研究对控制任务作深入的调查研究弄清哪些是弄清哪些是PLC的输入信号,是模拟量还是开的输入信号,是模拟量还是开关量信号,用什么方式来获取信号;关量信号,用什么方式来获取信号; 哪些是哪些是PLC的输出信号,通过什么执行元件去的输出信号,通过什么执行元件去驱动负载;驱动负载;弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容,;弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容,;.4了解运动部件的驱动方式,是液压、气了解运动部件的驱动方式,是液压、气动还是电动;动还是电动;了解系统是否有周期运行、单周期运行、了解系统是否有周期
2、运行、单周期运行、手动调整等控制要求等;手动调整等控制要求等;了解哪些量需要监控、报警、显示,是了解哪些量需要监控、报警、显示,是否需要故障诊断,需要哪些保护措施等;否需要故障诊断,需要哪些保护措施等;了解是否有通信连网要求等。了解是否有通信连网要求等。.5 2. 确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案在深入了解控制要求的基础上,确定电气控制总在深入了解控制要求的基础上,确定电气控制总体方案。体方案。 确定主回路所需的各电器,确定输入、输出元确定主回路所需的各电器,确定输入、输出元件的种类和数量;件的种类和数量; 3. 确定系统的确定系统的硬件构成硬件构成 确定保护、报警、显示元件的种类和数
3、量;确定保护、报警、显示元件的种类和数量; 计算所需计算所需PLC的输入的输入/输出点数,并参照其他要输出点数,并参照其他要求选择合适的求选择合适的PLC机型。机型。.6 4确定确定PLC的输入的输入/ /输出点分配输出点分配确定各输入确定各输入/输出元件并作出输出元件并作出PLC的的I/O分配表。分配表。 根据控制要求,拟订几个设计方案,经比较后根据控制要求,拟订几个设计方案,经比较后选择出最佳编程方案。选择出最佳编程方案。当控制系统较复杂时,可分成多个相对独立的当控制系统较复杂时,可分成多个相对独立的子任务,分别对各子任务进行编程,最后将各子子任务,分别对各子任务进行编程,最后将各子任务的
4、程序合理地连接起来。任务的程序合理地连接起来。 5设计应用程序设计应用程序.7 6应用程序的调试应用程序的调试编写的程序必须先进行模拟调试。经过反复调试和修编写的程序必须先进行模拟调试。经过反复调试和修改,使程序满足控制要求。改,使程序满足控制要求。在开始制作控制柜及控制盘之前,要画出电气控制在开始制作控制柜及控制盘之前,要画出电气控制主回路电路图。主回路电路图。 7制做电气控制柜和控制盘制做电气控制柜和控制盘要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。在控制柜布置和敷线时,要采取有效的措施抑制各在控制柜布置和敷线时,要采取有效的措施抑制各种干扰信号。种干扰信号
5、。要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。.8 8连机调试程序连机调试程序调试前要制定周密的调试计划,以免由于工作的盲调试前要制定周密的调试计划,以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患。目性而隐藏了故障隐患。程序调试完毕,必须运行实际一段时间,以确认程程序调试完毕,必须运行实际一段时间,以确认程序是否真正达到控制要求。序是否真正达到控制要求。 9编写技术文件编写技术文件整理程序清单并保存程序,编写元件明细表,整理电整理程序清单并保存程序,编写元件明细表,整理电气原理图及主回路电路图,整理相关的技术参数,编气原理图及主回路电路图,整理相关的技术参数,编写控制系统
6、说明书等。写控制系统说明书等。.9 二、二、PLC的应用程序的应用程序 1应用程序的内容应用程序的内容应能最大限度地满足控制要求。应能最大限度地满足控制要求。(1)初始化程序。)初始化程序。将某些数据区清零;使某些数据区恢复所需数据;将某些数据区清零;使某些数据区恢复所需数据;对某些输出位置位对某些输出位置位/复位;显示某些初始状态等。复位;显示某些初始状态等。 初始化程序可以为系统启动作好必要的准备,如:初始化程序可以为系统启动作好必要的准备,如:应用程序还应包括以下内容:应用程序还应包括以下内容:.10(2)检测、故障诊断、显示程序。)检测、故障诊断、显示程序。这些内容可以在程序设计基本完
7、成时再进行添加。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。有时,它们也是相对独立的程序段。有时,它们也是相对独立的程序段。(3)保护、连锁程序。其作用为:)保护、连锁程序。其作用为: 杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱,保证系统安杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱,保证系统安全、可靠地运行。全、可靠地运行。 通常在通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。外部也要设置连锁和保护措施。.11 2应用程序的质量应用程序的质量(1)程序的正确性。)程序的正确性。 正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验。正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验。(2)程序的可靠性。)程序的可靠性。能保证系统在正常和非正
8、常(短时掉电、某些被能保证系统在正常和非正常(短时掉电、某些被控量超标、某个环节有故障等)情况下都能安全可控量超标、某个环节有故障等)情况下都能安全可靠地运行。靠地运行。能保证在出现非法操作(如按动或误触动了不该能保证在出现非法操作(如按动或误触动了不该动作的按钮等)情况下不至于出现系统失控。动作的按钮等)情况下不至于出现系统失控。.12(3)参数的易调整性好。)参数的易调整性好。经常修改的参数,在程序设计时必须考虑怎样编写经常修改的参数,在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。才能易于修改。(4)程序结构简练。)程序结构简练。 简练的程序,可以减少程序扫描时间、提高简练的程序,可以减少程序
9、扫描时间、提高PLC对对输入信号的响应速度。输入信号的响应速度。(5)程序的可读性好。)程序的可读性好。.13 根据控制功能,将输入与输出信号之间建立起根据控制功能,将输入与输出信号之间建立起逻辑函数关系(可先列出逻辑状态表);逻辑函数关系(可先列出逻辑状态表); 对上述所得的逻辑函数进行化简或变换;对上述所得的逻辑函数进行化简或变换; 对化简后的函数,利用对化简后的函数,利用PLC的逻辑指令实现其的逻辑指令实现其函数关系(作出函数关系(作出I/O分配,画出分配,画出PLC梯形图);梯形图); 逻辑设计法的基本步骤逻辑设计法的基本步骤 添加特殊要求的程序。添加特殊要求的程序。 上机调试程序,进
10、行修改和完善。上机调试程序,进行修改和完善。.14 逻逻 辑辑 设设 计计 法法 举举 例例 之一之一某系统中有某系统中有3台通风机,欲用一台指示灯显示通风机台通风机,欲用一台指示灯显示通风机的各种运行状态。的各种运行状态。 要求:要求:2台及台及2台以上风机开机时,指示灯常亮;若台以上风机开机时,指示灯常亮;若只有一个台开机时,指示灯以只有一个台开机时,指示灯以0.5Hz的频率闪烁;全的频率闪烁;全部停机时,指示灯以部停机时,指示灯以2Hz的频率闪烁。用一个开关控的频率闪烁。用一个开关控制系统的工作。制系统的工作。分析控制要求可知:分析控制要求可知:反映台风机运行状态的信号是反映台风机运行状
11、态的信号是PLC的输入信号;的输入信号;要用要用PLC的输出信号来控制指示灯的亮、灭。的输出信号来控制指示灯的亮、灭。.15 对逻辑关系简单的控制,可以直接进行对逻辑关系简单的控制,可以直接进行I/O分配。分配。I/O分配为如下:分配为如下: 输输 入入 输输 出出 风机风机1 风机风机2风机风机3 控制开关控制开关 指示灯指示灯 00000 00001 00002 00003 01000.16用辅助继电器用辅助继电器2000020002表示指示灯的几种状态。表示指示灯的几种状态。 输输 入入 输输 出出 00000 00001 00002 20000 20001 20002 0 0 0 0
12、0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0由表可看出:由表可看出:20001=2000020002常亮常亮2 Hz闪闪0.5 Hz闪闪风机风机1风机风机3风机风机2设开机为设开机为1、停为、停为0 ;指示灯亮和闪为;指示灯亮和闪为1,灭为,灭为0。20000= 00000 00001 00002 + 00000 00001 00002 00000 00001 00002 + 00000 00001 0000220002= 00000 00001 00002.17
13、将将2000020002的逻辑表达式化简:的逻辑表达式化简:化简得:化简得: 20000=00000 00001+ 00000 00002 + 00001 0000220002=00000 00001 0000220001=20000 2000220000= 00000 00001 00002 + 00000 00001 00002 00000 00001 00002 + 00000 00001 00002.18设计梯形图程序设计梯形图程序20002=00000000010000220000 = 00000 00001 + 00000 00002 + 00001 0000220001=2000
14、020002常亮常亮控制开关控制开关2 Hz闪闪0.5 Hz闪闪00003 00001 000022000020002200010100000000 00002 00000 00001 00000 00001 0000220000 2000220001 TIM00020002 TIM002 TIM001 TIM000 #0010 TIM001 #0010 TIM00020000a TIM003 #0003 TIM002 TIM002 #0002 TIM003a.19 逻逻 辑辑 设设 计计 法法 举举 例例 之二之二 某系统中有某系统中有4台通风机,欲用两台指示灯显示通台通风机,欲用两台指示灯
15、显示通风机的各种运行状态。风机的各种运行状态。要求:要求:3台及台及3台以上风机开机时,绿灯常亮;两台台以上风机开机时,绿灯常亮;两台开机时,绿灯以开机时,绿灯以5Hz的频率闪烁;一台开机时,红灯的频率闪烁;一台开机时,红灯以以5Hz的频率闪烁;全部停机时,红灯常亮。的频率闪烁;全部停机时,红灯常亮。分析控制要求得知:分析控制要求得知:反映各台风机运行状态的信号是反映各台风机运行状态的信号是PLC的输入信号;的输入信号;要用要用PLC的输出信号来控制各指示灯的亮、灭。的输出信号来控制各指示灯的亮、灭。上述几种运行情况可分开考虑,以简化程序设计。上述几种运行情况可分开考虑,以简化程序设计。.20
16、 本例,用本例,用A、B、C、D表示表示4台通风机,红灯为台通风机,红灯为F1,绿灯为绿灯为 F2;设灯亮为;设灯亮为“1”、灯灭为、灯灭为“0”; 风机开为风机开为“1”、停为、停为“0” 。 1. 1. 红灯(红灯(F1)常亮的程序设计)常亮的程序设计当当4台风机都不开机时,红灯常亮,其台风机都不开机时,红灯常亮,其逻辑关系可列表为:逻辑关系可列表为:由表可得函数:由表可得函数:F1 = A B C D (1)A B C DF1由式(由式(1)可画出梯形图如下:)可画出梯形图如下: A B C D F1 0 0 0 0 1.21 2. . 绿灯(绿灯(F2)常亮的程序设计)常亮的程序设计
17、A B C D F2 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1能引起绿灯常亮的情况有能引起绿灯常亮的情况有5种,列逻辑状态表如下:种,列逻辑状态表如下:由此得逻辑函数为:由此得逻辑函数为:将式(将式(2)化简为:)化简为:F2 = AB(D+C)+CD(A+B) (3)F2 = ABCD + ABCD + ABCD+ ABCD + ABCD (2)根据式(根据式(3)画梯形图:)画梯形图:F2 C A BDA C DB.22 3. . 红灯(红灯(F1)闪烁的程序设计)闪烁的程序设计A B C D F1 0 0 0 1 1 0 0 1
18、0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1根据红灯闪烁的情况列表如下(根据红灯闪烁的情况列表如下(设闪烁为设闪烁为“1”1” ):):由表得逻辑函数为:由表得逻辑函数为:将式(将式(4)化简为:)化简为:F1 = ABCD + ABCD + ABCD + ABCD (4)根据式(根据式(5)画梯形图:)画梯形图:F1C D A B 25501 C DA B C DA BF1 = AB(CD + CD)+ CD(AB + AB)()(5)25501产生产生5Hz的脉冲的脉冲.23 4. . 绿灯(绿灯(F2)闪烁的程序设计)闪烁的程序设计A B C D F20 0 1 1 10 1 0 1
19、10 1 1 0 11 0 0 1 1 0 1 0 111 1 0 0 1根据绿灯闪烁的情况列表如下(根据绿灯闪烁的情况列表如下(设闪烁为设闪烁为“1”1” ):):由此得逻辑函数为:由此得逻辑函数为:将式(将式(6)化简为:)化简为:F2 = ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD (6)F2 = (AB + AB)(CD + CD)+ AB CD + AB CD (7).24F2 = (AB + AB)(CD + CD)+ AB CD + AB CD (7) 根据式(根据式(7)画梯形图如下:)画梯形图如下:F2 A B C D 25501 A B
20、C DA B C DA B C D.25 5. . 根据所选用的根据所选用的PLC机型,作出机型,作出I/O分配分配表。用表。用PLC的的I/O点编号替换梯形图中的变量。点编号替换梯形图中的变量。(1)作)作I/O分配表(本例使用的分配表(本例使用的PLC是是CPM1A):): 输输 入入 输输 出出 A B C D F1 F2 00101 00102 00103 00104 01101 01102(2)将上面各梯形图中的)将上面各梯形图中的A、D、C、D、F1、F2用用 表中的表中的PLC输入输入/输出点编号替换。输出点编号替换。作其梯形图如下:作其梯形图如下:A B C DF100101
21、00102 00103 0010401101F1 = A B C D.26 下面以红灯的程序为例说明合并的方法。下面以红灯的程序为例说明合并的方法。00101 00102 00103 00104F1F100103 00104 00101 00102 25501 00103 0010400101 00102 00103 0010400101 00102 6. . 综合几个综合几个梯形图,得出最后的程序。梯形图,得出最后的程序。两张图的合并应作如图处理。两张图的合并应作如图处理。照此处理绿灯及整个照此处理绿灯及整个程序。程序。 红灯的程序红灯的程序7. 上机调试程序,进上机调试程序,进一步修改、完
22、善。一步修改、完善。.27若若PLC各输出信号的状态变化有一定的时间各输出信号的状态变化有一定的时间顺序,可由时序图入手进行程序设计。顺序,可由时序图入手进行程序设计。 (1) 根据各输入、输出信号之间的时序关系,画出输根据各输入、输出信号之间的时序关系,画出输入和输出信号的工作时序图。入和输出信号的工作时序图。 (2) 把时序图划分成若干个区段,确定各区段的时间把时序图划分成若干个区段,确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点,弄清分界点处各输出长短。找出区段间的分界点,弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。信号状态的转换关系和转换条件。一般方法为:一般方法为:.28 (3) 确定
23、所需的定时器个数,分配定时器号,确定确定所需的定时器个数,分配定时器号,确定各定时器的设定值。各定时器的设定值。 (4) 明确各定时器开始定时和定时到两个时刻各输明确各定时器开始定时和定时到两个时刻各输出信号的状态。最好作一个状态转换明细表出信号的状态。最好作一个状态转换明细表 。 (5) 作作PLC的的I/O分配表。分配表。 (6) 根据时序图、状态转换明细表和根据时序图、状态转换明细表和I/O分配表,画分配表,画出出PLC梯形图。梯形图。 (7) 作模拟实验,进一步修改、完善程序。作模拟实验,进一步修改、完善程序。.29 时序图设计法举例时序图设计法举例图为十字路口上的红、黄、绿图为十字路
24、口上的红、黄、绿交通信号灯。绿灯亮放行、红交通信号灯。绿灯亮放行、红灯亮禁行。灯亮禁行。 控制要求:控制要求: 放行时间:南北方向为放行时间:南北方向为30秒,东西方向为秒,东西方向为20秒。秒。禁行预告:欲禁行方向的黄灯和欲放行方向的红灯禁行预告:欲禁行方向的黄灯和欲放行方向的红灯 以以5Hz的频率闪烁的频率闪烁5秒,秒, 5秒后另一个方向放行。秒后另一个方向放行。 只用一个控制开关对系统进行运行控制。只用一个控制开关对系统进行运行控制。南南北北西西东东.30(1)分析控制要求,确定输入和输出信号。)分析控制要求,确定输入和输出信号。原则:在满足控制要求的原则:在满足控制要求的前提下,应尽量
25、少占用前提下,应尽量少占用PLC的的I/O点数。点数。对本例,由控制开关输入的信号是输入信号;指示灯对本例,由控制开关输入的信号是输入信号;指示灯的亮、灭由的亮、灭由PLC的输出信号控制。的输出信号控制。由于同方向的同色灯在同一时间亮、灭,可将同色灯由于同方向的同色灯在同一时间亮、灭,可将同色灯并联,用一个输出信号控制。这样只占并联,用一个输出信号控制。这样只占6个输出点。个输出点。南南北北西西东东.31(2)画出各方向三色灯的工作时序图。)画出各方向三色灯的工作时序图。 5s 5s 南北黄灯南北黄灯南北绿灯南北绿灯 30 s 30 s 5s东西红灯东西红灯 5s 20s 20 s东西绿灯东西
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