可编程控制器原理与应用第6章课件.ppt

1、通过工程实例，掌握通过工程实例，掌握PLCPLC在实践中的应用。在实践中的应用。1212个工程控制实例。个工程控制实例。针对每个实例理解设计的步骤，掌握设计需要考针对每个实例理解设计的步骤，掌握设计需要考虑的要点，并能应用于其它的各类生产实际中去。虑的要点，并能应用于其它的各类生产实际中去。讲授、现场教学、课件讲授、现场教学、课件14学时学时 汽车自动清洗机控制系统的示意图如图汽车自动清洗机控制系统的示意图如图6-1所示。汽车所示。汽车清洗机上有启动按钮和一个车辆检测器，当按下启动按钮清洗机上有启动按钮和一个车辆检测器，当按下启动按钮后，汽车清洗机就沿着轨道运动，当车辆检测器检测到有后，汽车清

2、洗机就沿着轨道运动，当车辆检测器检测到有汽车时，就自动打开喷淋器阀门并启动刷子电动机，清洗汽车时，就自动打开喷淋器阀门并启动刷子电动机，清洗完毕自动停止。完毕自动停止。图6-1 汽车自动清洗机控制系统的示意图 根据控制系统的设计要求，结合根据控制系统的设计要求，结合PLCPLC的型号和系统的的型号和系统的电气控制要求，汽车自动清洗机控制电路的梯形图如图电气控制要求，汽车自动清洗机控制电路的梯形图如图6-6-3 3所示。所示。图6-3 汽车自动清洗机控制电路的梯形图 PLC在产品质量检查与分选中的应用的示意图如图在产品质量检查与分选中的应用的示意图如图6-4所示。带所示。带式输送机匀速运转，从前

3、道工序过来的产品按等间距排列，输送机入式输送机匀速运转，从前道工序过来的产品按等间距排列，输送机入口处每进来一个产品，步进传感器就会发一个脉冲，同时，用产品质口处每进来一个产品，步进传感器就会发一个脉冲，同时，用产品质量传感器检测输送机入口处的产品是否合格，如果产品合格，该传感量传感器检测输送机入口处的产品是否合格，如果产品合格，该传感器输出逻辑器输出逻辑“0”信号，如果产品不合格，则输出逻辑信号，如果产品不合格，则输出逻辑“1”信号。不合信号。不合格产品信号被系统记忆下来，当不合格的产品移到电磁铁机构位置时，格产品信号被系统记忆下来，当不合格的产品移到电磁铁机构位置时，电磁铁动作，将不合格的

4、产品推出。当检测到不合格的产品已推出时，电磁铁动作，将不合格的产品推出。当检测到不合格的产品已推出时，次品剔除传感器输出一个脉冲，使电磁铁断电，推杆缩回。次品剔除传感器输出一个脉冲，使电磁铁断电，推杆缩回。图6-4 PLC在产品质量检查与分选中的应用的示意图 根据控制系统的设计要求，结合根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要的型号和系统的电气控制要求，产品质量检查与分选控制电路的梯形图如图求，产品质量检查与分选控制电路的梯形图如图6-6所示。所示。图6-6 产品质量检查与分选控制电路的梯形图 使用工业机械手将传送带使用工业机械手将传送带A上的物品搬到传送带上的物品搬到传送带

5、B上，如图上，如图6-7所所示。机械手的原位是在传送带示。机械手的原位是在传送带B上，开始工作时，先将手臂上升到上上，开始工作时，先将手臂上升到上限位，上升限位开关限位，上升限位开关LS4闭合，手臂左旋，左旋到位后，左旋限位开闭合，手臂左旋，左旋到位后，左旋限位开关关LS2闭合，手臂下降，到达下限位后，下降限位开关闭合，手臂下降，到达下限位后，下降限位开关LS5闭合，传闭合，传送带送带A运行。当光电开关运行。当光电开关PS1检测到物品已进入手指范围时，手指抓检测到物品已进入手指范围时，手指抓住物品。当物品被抓紧后，抓紧限位开关住物品。当物品被抓紧后，抓紧限位开关LS1动作，手臂上升到上限动作，

6、手臂上升到上限位，上升限位开关位，上升限位开关LS4闭合，手臂右旋，右旋到位后，右旋限位开关闭合，手臂右旋，右旋到位后，右旋限位开关LS3闭合，手臂下降，下降到先限位时，下降限位开关闭合，手臂下降，下降到先限位时，下降限位开关LS5闭合，手闭合，手指放开，物品被放到传送带指放开，物品被放到传送带B上。延时上。延时2 s时间到，一个循环结束，再时间到，一个循环结束，再自动重复。自动重复。图6-7 工业机械手工作的示意图 根据控制系统的设计要求，结合根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要的型号和系统的电气控制要求，工业机械手控制电路的梯形图如图求，工业机械手控制电路的梯形图如图

7、6-10所示。所示。图6-10 工业机械手控制电路的梯形图 液压动力滑台是组合机床中用以完成进给运动的部件，具有一次进液压动力滑台是组合机床中用以完成进给运动的部件，具有一次进给线路的液压动力滑台的工作过程如图给线路的液压动力滑台的工作过程如图6-11所示。所示。液压动力滑台控制要求如下：液压动力滑台控制要求如下：（1）动力滑台在原位，按启动按钮）动力滑台在原位，按启动按钮SB3，这时接通电磁阀，这时接通电磁阀YV1，动力，动力滑台快进。滑台快进。（2）动力滑台碰到行程开关）动力滑台碰到行程开关SQ1后，接通电磁阀后，接通电磁阀YV1和和YV2，动力，动力滑台工进。滑台工进。（3）动力滑台碰到

8、行程开关）动力滑台碰到行程开关SQ2时，时，YV1和和YV2断电，并开始延时。断电，并开始延时。（4）延时）延时1.5 s后，接通电磁阀后，接通电磁阀YV3，动力滑台快退。，动力滑台快退。（5）动力滑台回到原位碰到行程开关）动力滑台回到原位碰到行程开关SQ0时停止。时停止。图6-11 液压动力滑台工作工程 根据控制系统的设计要求，结合根据控制系统的设计要求，结合PLCPLC的型号和系统的电气控制要的型号和系统的电气控制要求，液压动力滑台控制电路的梯形图如图求，液压动力滑台控制电路的梯形图如图6-136-13所示。所示。图6-13 液压动力滑台控制电路的梯形图 用用PLC来启动和停止分段传送带的

9、驱动电动机，使那些载物的传来启动和停止分段传送带的驱动电动机，使那些载物的传送带运行，没有载物的传送带停止运行，以节省能源。如图送带运行，没有载物的传送带停止运行，以节省能源。如图6-14所示，所示，传送带传送带3的电动机始终保持运转，金属板正在传送带的电动机始终保持运转，金属板正在传送带3上输送。在两段上输送。在两段传送带相邻接的地方装有接近开关传感器，一旦金属板进入传感器传送带相邻接的地方装有接近开关传感器，一旦金属板进入传感器3的检测范围，传送带的检测范围，传送带2的电动机便开始工作。当金属板前端进入传感的电动机便开始工作。当金属板前端进入传感器器2的检测范围，传送带的检测范围，传送带1

10、的电动机便开始工作。当金属板后端移出传的电动机便开始工作。当金属板后端移出传感器感器2的检测范围时，定时器开始延时，经一定时间后传送带的检测范围时，定时器开始延时，经一定时间后传送带2的电动的电动机停止运行。当金属板后端移出传感器机停止运行。当金属板后端移出传感器1的检测范围时，经延时后传的检测范围时，经延时后传送带送带1的电动机停止运行。的电动机停止运行。图6-14 分段传送带的示意图 根据控制系统的设计要求，结合根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要的型号和系统的电气控制要求，分段传送带控制电路的梯形图如图求，分段传送带控制电路的梯形图如图6-16所示。所示。图6-16

11、 分段传送带控制电路的梯形图 6.6.1 顺序启停控制一顺序启停控制一 现有现有4台电动机台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动，要求四台电动机顺序启动和顺序停止。启、停的顺序均为机顺序启动和顺序停止。启、停的顺序均为M1M2M3M4。顺序启动时的时间间隔为。顺序启动时的时间间隔为1 min，顺，顺序停止时的时间间隔为序停止时的时间间隔为30 s。经过仔细的分析，根据控制。经过仔细的分析，根据控制系统的设计要求，并结合系统的设计要求，并结合PLC的型号，的型号，4台电动机顺序启台电动机顺序启停控制电路一的梯形图如图停控制电路一的梯形图如图6-19所示。所示。图6-19 4台电动机顺序启停

12、控制电路一的梯形图6.6.2 顺序启停控制二顺序启停控制二 现有现有4台电动机台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动机，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。启动时的顺序为顺序启动和顺序停车。启动时的顺序为M1M2M3M4，时间间隔为，时间间隔为1 min；顺序停止时的顺；顺序停止时的顺序为序为M4M3M2M1，时间间隔为，时间间隔为30 s。用用PLC实现对节日彩灯的控制，结构比较简单，且实现对节日彩灯的控制，结构比较简单，且变幻的形式多样、价格低廉，是在实际中优先选择的控变幻的形式多样、价格低廉，是在实际中优先选择的控制方案。尽管彩灯的形式及变幻花样繁多，但其负载类制方案。尽管彩灯的形式

13、及变幻花样繁多，但其负载类型不外乎型不外乎3种种长通类负载、变幻类负载和流水类负载。长通类负载、变幻类负载和流水类负载。长通类负载是指彩灯中用以照明或起衬托底色作用的负长通类负载是指彩灯中用以照明或起衬托底色作用的负载。这类负载的特点是只要投入工作，则长期接通。变载。这类负载的特点是只要投入工作，则长期接通。变幻类负载是指某些在整个工作过程中定时进行花样变换幻类负载是指某些在整个工作过程中定时进行花样变换（如字形的变换，色彩的变换或位置变换等）的负载，（如字形的变换，色彩的变换或位置变换等）的负载，其特点是定时通断，但频率不高。流水类负载是指变换其特点是定时通断，但频率不高。流水类负载是指变换

14、速度快，定时通断，但频率较高的负载。速度快，定时通断，但频率较高的负载。本例所选的彩灯变幻花样比较简单，用本例所选的彩灯变幻花样比较简单，用PLC控制控制3个个霓虹灯霓虹灯HL1、HL2、HL3，工作过程如下：，工作过程如下：（1）HL1灯亮灯亮1 s。（2）HL1灯暗，灯暗，HL2灯亮灯亮1 s。（3）HL2灯暗，灯暗，HL3灯亮灯亮1 s。（4）三个灯全暗）三个灯全暗1 s。（5）三个灯全亮）三个灯全亮1 s。（6）三个灯全暗）三个灯全暗1 s。（7）三个灯全亮）三个灯全亮1 s。（8）三个灯全暗）三个灯全暗1 s。然后（然后（1）（）（8）反复循环，用一个工作开关控制，）反复循环，用一个

15、工作开关控制，开关闭合时灯工作；开关断开时灯停止工作。开关闭合时灯工作；开关断开时灯停止工作。按照霓虹灯的工作过程，每个循环分为按照霓虹灯的工作过程，每个循环分为8个时间段，个时间段，可用可用8个定时器个定时器T1T8控制。霓虹灯闪烁控制电路的时序控制。霓虹灯闪烁控制电路的时序图如图图如图6-23所示。所示。可以从中寻求出该电路的控制规律。首先，可以看出在一个控可以从中寻求出该电路的控制规律。首先，可以看出在一个控制循环周期内，霓虹灯制循环周期内，霓虹灯HL1共由三段高电平组成，其中第一段高电平共由三段高电平组成，其中第一段高电平可由输入继电器可由输入继电器X1的波形与定时器的波形与定时器T1

16、波形的波形的“非非”（即将定时器（即将定时器T1波形翻转）进行逻辑波形翻转）进行逻辑“与与”而得到；第二段高电平可由定时器而得到；第二段高电平可由定时器T4和和T5波形的波形的“非非”进行逻辑进行逻辑“与与”而得到；第三段高电平可由定时器而得到；第三段高电平可由定时器T6和和T7波形的波形的“非非”进行逻辑进行逻辑“与与”而得到。而得到。图6-23 霓虹灯闪烁控制电路的时序图 按照上述逻辑按照上述逻辑关系，并结合关系，并结合8个定个定时器的先后动作顺时器的先后动作顺序，可得霓虹灯闪序，可得霓虹灯闪烁控制电路的梯形烁控制电路的梯形图如图图如图6-24所示。所示。图6-24 霓虹灯闪烁控制电路的梯

17、形图 交通信号灯的设置示意图如交通信号灯的设置示意图如6-25图所示。它的控制要求是：图所示。它的控制要求是：（1）接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北向红灯，东西向绿）接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北向红灯，东西向绿灯同时亮。灯同时亮。（2）东西向绿灯亮）东西向绿灯亮25 s后，闪烁后，闪烁3次（次（1 s/次），接着东西向黄灯次），接着东西向黄灯亮，亮，2 s后东西向红灯亮，后东西向红灯亮，30 s后东西向绿灯又亮后东西向绿灯又亮如此不断循环，如此不断循环，直至停止工作。直至停止工作。（3）南北向红灯亮）南北向红灯亮30 s后，南北向绿灯亮，后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁后南

18、北向绿灯闪烁3次（次（1 s/次），接着南北向黄灯亮，次），接着南北向黄灯亮，2 s后南北向红灯又亮后南北向红灯又亮如此不如此不断循环，直至停止工作。断循环，直至停止工作。图6-25 交通信号灯的设置示意图 按此控制要求，交通信号灯控制电路的时序图如图按此控制要求，交通信号灯控制电路的时序图如图6-26所示。所示。根据该控制系统的设计要求，结合根据该控制系统的设计要求，结合PLC的型号，将南北红灯设的型号，将南北红灯设置为置为HL1、HL2；南北绿灯设置为；南北绿灯设置为HL3、HL4；南北黄灯设置为；南北黄灯设置为HL5、HL6；东西红灯设置为；东西红灯设置为HL7、HL8；东西绿灯设置为；

19、东西绿灯设置为HL9、HL10；东西黄灯设置为东西黄灯设置为HL11、HL12均并联后共用一个输出点，结合系统均并联后共用一个输出点，结合系统的电气控制要求，交通信号灯控制电路的梯形图如图的电气控制要求，交通信号灯控制电路的梯形图如图6-28所示。所示。图6-26 交通信号灯控制电路的时序图图6-28 交通信号灯控制电路的梯形图 遥控自卸车模型是工程车仿真模型系列中的一种，这种系列模型遥控自卸车模型是工程车仿真模型系列中的一种，这种系列模型基本是按基本是按1：30的比例制作而成的，它可以实现前进、后退、左转、的比例制作而成的，它可以实现前进、后退、左转、右转、料斗上升、下降等规定动作，并且模型

20、具有减振器、后桥差速右转、料斗上升、下降等规定动作，并且模型具有减振器、后桥差速器等。遥控自卸车模型的示意图如图器等。遥控自卸车模型的示意图如图6-30所示。所示。图6-30 遥控自卸车模型的示意图 本例中本例中X0X0为启动按钮为启动按钮SBSB所对应的输入端子，输出信号共所对应的输入端子，输出信号共6 6个，分配个，分配的地址分别是的地址分别是Y0Y0前进、前进、Y1Y1后退、后退、Y2Y2翻斗抬升、翻斗抬升、Y3Y3翻斗下降、翻斗下降、Y4Y4左转、左转、Y5Y5右转。小车一个周期内要完成的一组动作为：小车前右转。小车一个周期内要完成的一组动作为：小车前进、调头、倒车到位、翻斗卸料后，调

21、头回到出发时的原位，等待装进、调头、倒车到位、翻斗卸料后，调头回到出发时的原位，等待装料。行驶路线如下图所示。如果将小车的动作顺序细分则基本工步分料。行驶路线如下图所示。如果将小车的动作顺序细分则基本工步分别为：小车启动别为：小车启动直进直进2 m2 m右转右转9090短直进短直进短停短停短直后退短直后退左转左转9090直退直退2 m2 m停车及翻斗抬升卸料和翻斗下降复位停车及翻斗抬升卸料和翻斗下降复位直进直进2 2 mm左转左转9090短直进短直进短停短停短直后退短直后退右转右转9090直退回原位直退回原位结束。结束。从以上工步和图从以上工步和图6-336-33来看，遥控自卸车的行驶路线实际

22、上就是一来看，遥控自卸车的行驶路线实际上就是一个顺序控制的过程，因此，可以使用个顺序控制的过程，因此，可以使用STLSTL指令来实现控制，具体的状指令来实现控制，具体的状态流程图如图态流程图如图6-346-34所示。所示。图6-33 遥控自卸车的行驶路线图6-34 遥控自卸车模型电路的SFC遥控自卸车模型控制电路的梯形图如图遥控自卸车模型控制电路的梯形图如图6-35所示。所示。一个由三个参赛组构成的抢答显示系统的示意图如图一个由三个参赛组构成的抢答显示系统的示意图如图6-366-36所示。所示。图6-36 抢答显示系统的示意图 该系统的控制要求如下：参赛者若要回答主持人所提问题，需抢该系统的控

23、制要求如下：参赛者若要回答主持人所提问题，需抢先按下桌上的按钮；当抢答成功组的指示灯亮后，需等到主持人按下先按下桌上的按钮；当抢答成功组的指示灯亮后，需等到主持人按下复位键复位键SB4SB4，灯才熄灭；，灯才熄灭；3 3个参赛组具有不同的优先级别，儿童组在按个参赛组具有不同的优先级别，儿童组在按下下SB11SB11、SB12SB12两个按钮中的任意一个，指示灯两个按钮中的任意一个，指示灯HL1HL1都亮；学生组在按都亮；学生组在按下下SB2SB2后，指示灯后，指示灯HL2HL2亮，表示抢答成功；教师必须同时按下亮，表示抢答成功；教师必须同时按下SB31SB31、SB32SB32两个按钮，指示灯

24、两个按钮，指示灯HL3HL3才亮；如果参赛者在主持人打开才亮；如果参赛者在主持人打开SASA开关的开关的8 8秒钟内压下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，表示参赛者获得一次幸运秒钟内压下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，表示参赛者获得一次幸运机会。机会。通过分析可知，该抢答显示系统有通过分析可知，该抢答显示系统有7 7个输入设备（包括个输入设备（包括6 6个按钮和个按钮和1 1个开关，需占用个开关，需占用7 7个输入端子）和个输入端子）和4 4个输出设备（包括个输出设备（包括3 3个指示灯和一个指示灯和一个电磁线圈，需占用个电磁线圈，需占用4 4个输出端子）。综合上面分析，抢答显示系统个输出端子）。综合上

25、面分析，抢答显示系统控制电路的梯形图如图控制电路的梯形图如图6-386-38所示。所示。图6-38 抢答显示系统控制电路的梯形图 如图如图6-396-39所示为一台用于钻孔、攻丝两工位组合机床的结构示所示为一台用于钻孔、攻丝两工位组合机床的结构示意图。该机床能自动完成工件的钻孔和攻丝加工。机床主要由床身、意图。该机床能自动完成工件的钻孔和攻丝加工。机床主要由床身、移动工作台、夹具、钻孔滑台、钻孔动力头、攻丝滑台、攻丝动力头、移动工作台、夹具、钻孔滑台、钻孔动力头、攻丝滑台、攻丝动力头、滑台移动控制凸轮和液压系统等组成。滑台移动控制凸轮和液压系统等组成。图6-39 钻孔、攻丝两工位组合机床的结构

26、示意图 机床上有五台电动机分别为钻孔动力头电动机机床上有五台电动机分别为钻孔动力头电动机M1M1、攻丝动力头、攻丝动力头电动机电动机M2M2、液压泵电动机、液压泵电动机M3M3、凸轮控制电动机、凸轮控制电动机M4M4和冷却泵电动机和冷却泵电动机M5M5。机床工作台的左、右移动，工件的夹紧、放松，钻孔滑台和攻丝滑台机床工作台的左、右移动，工件的夹紧、放松，钻孔滑台和攻丝滑台的前、后移动，均由电气的前、后移动，均由电气液压联合控制。其中钻孔滑台和攻丝滑台液压联合控制。其中钻孔滑台和攻丝滑台移动的液压系统由滑台移动凸轮控制，工作台移动和工件的夹紧、放移动的液压系统由滑台移动凸轮控制，工作台移动和工件

27、的夹紧、放松由电磁阀松由电磁阀YV1YV1YV4YV4控制。控制。机床启动前，工作台处于钻孔工位，限位开关机床启动前，工作台处于钻孔工位，限位开关SQ1SQ1动作；钻孔滑动作；钻孔滑台和攻丝滑台也在原位，限位开关台和攻丝滑台也在原位，限位开关SQ2SQ2、SQ4SQ4均动作。在液压系统工作均动作。在液压系统工作正常的情况下，机床加工的动作程序如下：正常的情况下，机床加工的动作程序如下：（1 1）工件夹紧。）工件夹紧。（2 2）钻孔加工。）钻孔加工。（3 3）工作台右移。）工作台右移。（4 4）攻丝加工。）攻丝加工。（5 5）工作台左移（复位）。）工作台左移（复位）。由机床加工的动作程序可知，电

28、动机是由编号为由机床加工的动作程序可知，电动机是由编号为KM1KM6接接触器控制的。选择开关触器控制的。选择开关SA，限位开关，限位开关SQ1SQ8分别用于检测工作台、分别用于检测工作台、钻孔滑台、攻丝滑台的位置及工件的夹紧、放松状态，并且对系统实钻孔滑台、攻丝滑台的位置及工件的夹紧、放松状态，并且对系统实施控制。施控制。因此，该控制系统的输入设备包含选择开关因此，该控制系统的输入设备包含选择开关1个，占个，占2个输入端子，个输入端子，启动、停止、加工启动启动、停止、加工启动3个按钮，液压压力检测开关个按钮，液压压力检测开关1个，限位开关个，限位开关8个和手动按钮个和手动按钮10个，共需个，共

29、需24个输入端子。输出设备包含个输入端子。输出设备包含5个电动机的个电动机的控制，电磁铁的控制，控制，电磁铁的控制，4个电磁阀的控制和各种状态指示灯个电磁阀的控制和各种状态指示灯10个，共个，共需需21个输出端子。在实际应用时，个输出端子。在实际应用时，I/O点数的选择都要留有一定的余点数的选择都要留有一定的余量。量。综合上面分析，选用三菱综合上面分析，选用三菱FX2N-48MR型型PLC，可满足该控制系，可满足该控制系统的要求。根据以上控制要求，程序可分为公共程序、自动程序和手统的要求。根据以上控制要求，程序可分为公共程序、自动程序和手动程序动程序3个模块。各模块程序分开编写，结构简单，思路清晰，便于个模块。各模块程序分开编写，结构简单，思路清晰，便于调试和修改。公共程序是系统共用程序，包含系统的启动、停止控制调试和修改。公共程序是系统共用程序，包含系统的启动、停止控制和执行自动、手动程序的跳转控制。手动控制程序用于实现机床的点和执行自动、手动程序的跳转控制。手动控制程序用于实现机床的点动控制和状态指示。这两段程序均较简单，其梯形图如图动控制和状态指示。这两段程序均较简单，其梯形图如图6-41所示。所示。图6-41 两工位组合机床公共及手动控制的梯形图