PLC控制系统的设计x课件.ppt
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1、2022-9-26主要内容主要内容PLC控制系统设计的控制系统设计的基本步骤基本步骤常用的几种常用的几种编程方法编程方法设计实例设计实例主要内容主要内容PLC控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤常用的几种常用的几种编程方法编程方法l常用的梯形图程序常用的梯形图程序l逻辑设计法逻辑设计法l时序图设计法时序图设计法l经验设计法经验设计法l顺序控制设计法顺序控制设计法l继电器控制电路图转换设计法继电器控制电路图转换设计法l具有多种工作方式的系统的编程方法具有多种工作方式的系统的编程方法设计实例设计实例1 PLC控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤2 PLC的应用程序的应用程序开始开始
2、分析控制方案分析控制方案分配分配I/O点点配置配置PLC硬件系统硬件系统绘制流程图绘制流程图设计外部电路设计外部电路现场施工现场施工设计程序设计程序整体调试整体调试满足要求?满足要求?编写说明书编写说明书交付使用交付使用模拟调试模拟调试调试正常?调试正常?修改修改确定确定I/O设备设备6.1.2 PLC6.1.2 PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置 1 PLC机型选择机型选择 l(1)结构合理:整体式结构合理:整体式 模块式模块式PLC l(2)功能上要适当功能上要适当l(3)机型统一机型统一l(4)是否在线编程是否在线编程l(5)对网络通信的要求对网络通信的要求2 I/O分配分配lI
3、/O 点数的估算点数的估算 lI/O 模块的选择模块的选择(1)开关量输入模块的选择PLC的输入模块用来检测来自现场的输入模块用来检测来自现场(如按钮、行程开关、如按钮、行程开关、温控开关、压力开关等温控开关、压力开关等)电平信号电平信号,并将其转换为并将其转换为PLC内内部的低电平信号。部的低电平信号。开关量输入模块按输入点数分,常用的有开关量输入模块按输入点数分,常用的有8点、点、12点、点、16点、点、32点等;点等;按工作电压分按工作电压分,常用的有直流常用的有直流5V、12V、24V,交流交流110V、220V等;等;按外部接线方式又可分为汇点输入、分隔输入等。按外部接线方式又可分为
4、汇点输入、分隔输入等。(2)开关量输出模块的选择输出模块的任务是将输出模块的任务是将PLC内部低电平的控内部低电平的控制信号转换为外部所需电平的输出信号制信号转换为外部所需电平的输出信号,驱驱动外部负载动外部负载.输出模块有输出模块有3 种方式种方式:l继电器输出继电器输出l双向可控硅输出双向可控硅输出l晶体管输出晶体管输出.除了开关量信号以外,工业控制中还要对温度、除了开关量信号以外,工业控制中还要对温度、压力、液位、流量等过程变量进行检测和控制。压力、液位、流量等过程变量进行检测和控制。模拟量输入、模拟量输出以及温度控制模块就是模拟量输入、模拟量输出以及温度控制模块就是用于将过程变量转换为
5、用于将过程变量转换为PLC可以接收的数字信号可以接收的数字信号以及将以及将PLC内的数字信号转换成模拟信号输出。内的数字信号转换成模拟信号输出。6.1.3 PLC6.1.3 PLC的应用程序的应用程序PLCPLC常用的几种编程方法常用的几种编程方法逻辑设计法逻辑设计法时序图设计法时序图设计法经验设计法经验设计法顺序控制设计法顺序控制设计法继电器控制电路图转换设计法继电器控制电路图转换设计法具有多种工作方式的系统的编程方法具有多种工作方式的系统的编程方法6.2 6.2 逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法基础是逻辑设计法基础是逻辑代数逻辑代数方法:方法:在程序设计时,对控制任务进行逻辑分析和综合,将控
6、制在程序设计时,对控制任务进行逻辑分析和综合,将控制电路中电路中元件元件的通、断电状态视为以的通、断电状态视为以触点触点通、断状态为逻辑通、断状态为逻辑变量的逻辑函数变量的逻辑函数对逻辑函数化简对逻辑函数化简利用利用PLC的逻辑指令进行设计。的逻辑指令进行设计。使用场合:使用场合:当主要对开关量进行控制时,使用逻辑设计法当主要对开关量进行控制时,使用逻辑设计法比较好。比较好。逻辑设计法举例某系统中有四台通风机,要求在以下几种运行状态下发出不某系统中有四台通风机,要求在以下几种运行状态下发出不同的显示信号:同的显示信号:三台及三台以上开机时,三台及三台以上开机时,绿灯绿灯常亮;常亮;两台开机时,
7、两台开机时,绿灯绿灯以以5 Hz5 Hz的频率闪烁;的频率闪烁;一台开机时,一台开机时,红灯红灯以以5 Hz5 Hz的频率闪烁;的频率闪烁;全部停机时,全部停机时,红灯红灯常亮。常亮。解:设四台通风机分别为A、B、C、D,红灯为F1,绿灯为F2。将几种运行情况分开进行程序设计。1.红灯常亮的程序设计设灯常亮为“1”、灭为“0”,通风机开机为“1”、停为“0”(下同)。其状态表为:由状态表可得F1 逻辑函数:F1=A B C D (1)根据逻辑函数(1)容易画出其梯形图如图6.1所示。A B C D F10 0 0 0 1F1图6.1 红灯常亮的梯形图A B C D2.绿灯常亮的程序设计 能引起
8、绿灯常亮的情况有5 种,列状态表为:ABCDF20111110111110111110111111由状态表可得F2的逻辑函数为:F2=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD (2)对逻辑函数(2)进行简化,如下:F2=AB(D+C)+CD(A+B)(3)根据(3)画出的梯形图如图6.2所示。F2图6.2 绿灯常亮的梯形图C A BA C DDB由状态表可得F1的逻辑函数为:F1=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD (4)ABCDF1000110010101001100013.红灯闪烁的程序设计红灯闪烁的程序设计 设红灯闪烁为设红灯闪烁为“1”,列状态表为:,列状态表为:将(4)简
9、化为:F1=A B(CD+CD)+C D(AB+AB)(5)由(5)画出的梯形图如图6.3所示。其中25501能产生0.2s即5Hz的脉冲信号。F1CCCDDDAAABBB25501图6.3 红灯闪烁的梯形F1M0.0T33T34T33F1()10IN TONPT 10msT3310IN TONPT 10msT34CCCDDDAAABBBM0.0()4.绿灯闪烁的程序设计绿灯闪烁的程序设计 设绿灯闪烁为“1”,列状态表为:ABCDF2001110101101101100111010111001由状态表可得F2的逻辑函数为:F2=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD (6)
10、将(6)化简为:F2=(AB+AB)(CD+CD)+ABCD+ABCD (7)根据(7)画出其梯形图如图6.4所示。F2AACBBDAACDBB25501CDCD图6.4 绿灯闪烁的梯形图5.选择选择PLC机型,作机型,作I/O点分配点分配I/O分配如表6.1所示:由I/O分配即图6.1、6.2、6.3、6.4,综合在一起便得到总梯形图6.5。输入输入输出输出ABCDF1F200101 00102 00103 00104 01101 011020110100103 00104 00101 00102001030010300104 00104001010010100102001022550100
11、101 0010200103 00104红灯图图6.5 通风机运行状态显示的梯形图通风机运行状态显示的梯形图a00103 0010400101 0010200101 0010200103 001042550100101 00102 00103 0010400101 00102 00103 00104011020010300101001020010400103001030010200104a 如果如果PLC各输出信号的状态变化有一各输出信号的状态变化有一定的时间顺序,可用时序图设计法设计定的时间顺序,可用时序图设计法设计程序。程序。在十字路口上设置的红、黄、绿交通信号灯,其布置如图6.6 所示。
12、由于东西方向的车流量较小,南北方向的车流量较大,所以南北方向的放行(绿灯亮)时间为30s,东西方向的放行时间(绿灯亮)为20s。当在东西(或南北)方向的绿灯灭时,该方向的黄灯与南北(或东西)方向的红灯一起以1Hz 的频率闪烁5s,以提醒司机和行人注意。闪烁5s之后,立即开始另一个方向的放行。要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。绿 黄 红红 黄 绿红黄绿绿黄红南西北东图图6.6 交通灯布置图交通灯布置图编程思路:编程思路:(1)分析)分析PLC的输入和输出信号,以作为选择的输入和输出信号,以作为选择PLC机型的依据之一。机型的依据之一。(2)弄清各灯之间亮、)弄清各灯之间亮、灭的时间关系,画
13、出灭的时间关系,画出时序图时序图。(3)由)由时序图时序图分析各输出信号之间的时间关系。分析各输出信号之间的时间关系。(4)4个时间区段必须用个时间区段必须用4个定时器来控制。可列出个定时器来控制。可列出定时器功能明细表定时器功能明细表(5)进行)进行PLC的的I/O分配。分配。(6)画出的梯形图如图)画出的梯形图如图6.8所示所示启动南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯南北红灯30s30s5s5s5s20s20s5s一个循环一个循环t0t1t2t3 t430s+5s5s20s+5s5s30s+5s20s各定时器一个循环中的功能定时器t0t1t2t3t4TIM000定时30s开始定时南北绿
14、灯、东西红灯亮定时到,输出ON且保持。南北绿灯灭;南北黄、东西红灯闪ONON开始下一循环定时TIM001定时35s开始定时继续定时定时到,输出ON且保持。南北黄、东西红灯灭;ON开始下一循环定时TIM002定时55s开始定时继续定时继续定时定时到,输出ON且保持。东西绿灯灭;南北绿、东西红灯亮开始下一循环定时TIM003定时60s开始定时继续定时继续定时继续定时定时到,输出ON且保持。东西绿灯灭;南北绿、东西红灯亮Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0南北绿灯输 出输入I/O的分配:的分配:南北黄灯南北红灯南北红灯东西黄灯东西红灯东西绿灯控制开关控制开关I0.0南北绿灯、东西红灯亮3
15、0s定时南北黄灯、东西红灯闪5s定时东西绿灯、南北红灯亮20s定时东西黄灯、南北红灯闪5s定时南北绿灯I0.0T40T37T37 TON300T38 TON350T39 TON550T40 TON600Q0.0()东西红灯亮30s,闪5s南北黄灯闪5s东西绿灯亮20s南北红灯亮20s,闪5s东西黄灯闪5s图图6.8 交通信号灯控制梯形图交通信号灯控制梯形图Q0.0Q0.1T37 SM0.5 T38T38 T39Q0.3Q0.4T39 SM0.5 T40Q0.1()Q0.2()Q0.3()Q0.4()Q0.5()时序图设计法步骤时序图设计法步骤详细分析控制要求,确定各输入/输出信号个数,合理选择
16、机型。明确输入和输出信号之间的时序关系,画出工作时序图。根据时序图划分时间段,并确定各段的时间长短。根据时间区段确定定时器的个数,定时器号及其设定值。对PLC进行I/O分配。根据定时器的功能明细表、时序图和I/O分配画出梯形图。模拟运行程序,对不合理之处进行修改。分析控制要求、选择控制原则;分析控制要求、选择控制原则;设计主令和检测元件,确定输入输出设备;设计主令和检测元件,确定输入输出设备;设计执行元件的控制程序;设计执行元件的控制程序;检查修改和完善程序。检查修改和完善程序。起保停电路的功能也可以用起保停电路的功能也可以用S S和和R R指令来实现指令来实现例例1 1:用定时器设计延时接通
17、延时断开电路,要:用定时器设计延时接通延时断开电路,要求输入求输入I0.0I0.0和输出和输出Q0.1Q0.1的波形如图所示。的波形如图所示。例例2 2:用计数器扩展定时器的定时范围。如进:用计数器扩展定时器的定时范围。如进行行10000h10000h的定时控制(如图波形图所示)。的定时控制(如图波形图所示)。3s3s2sQ0.0例例1 1:例例2 2 送料小车自动控制的梯形图程序设计送料小车自动控制的梯形图程序设计 X4X4处装料,处装料,25s25s后装料结束,开始右行,碰到后装料结束,开始右行,碰到X3X3后停下卸后停下卸料,料,20s20s后左行,碰到后左行,碰到X4X4后又停下装料,
18、这样不停地循环工后又停下装料,这样不停地循环工作。按钮作。按钮X0X0和和X1X1分别用来起动小车右行和左行。分别用来起动小车右行和左行。X2 X2停车。停车。p以众所周知的电动机正反转控制的梯形图为基础,设以众所周知的电动机正反转控制的梯形图为基础,设计出的小车控制梯形图。计出的小车控制梯形图。p为使小车自动停止,将为使小车自动停止,将X3X3和和X4X4的常闭触点分别与的常闭触点分别与Y0Y0和和Y1Y1的线圈串联。的线圈串联。p为使小车自动起动,将控制装、卸料延时的定时器为使小车自动起动,将控制装、卸料延时的定时器T0T0和和T1T1的常开触点,分别与手动起动右行和左行的的常开触点,分别
19、与手动起动右行和左行的X0X0、X1X1的常开触点并联的常开触点并联;p用两个限位开关对应的用两个限位开关对应的X4X4和和X3X3的常开触点分别接通装的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。料、卸料电磁阀和相应的定时器。右行启动右行启动左行启动左行启动1.对各种继电器、电磁阀等的处理对各种继电器、电磁阀等的处理交直流接触器、电磁阀、电磁铁的线圈交直流接触器、电磁阀、电磁铁的线圈 输出继电输出继电器器中间继电器中间继电器 内部辅助继电器内部辅助继电器2.对常开、常闭按钮的处理对常开、常闭按钮的处理 对停车按钮而言对停车按钮而言SB2SB200001000013.对热继电器触点的处理对
20、热继电器触点的处理 分配分配PLC的输入点或接入的输入点或接入PLC外部的控制电路外部的控制电路4.对时间继电器的处理对时间继电器的处理KTKAKMKTKMKMI0.0I0.1I0.1T3850IN TONPT 100msT38Q0.1()KM1SB1KM1SB2KM1KM2KTSQKAKM2KTKM1KTKM2KASB2SB1KM1KM1SQKM2KT输入输出SB100000KM101000SB200001KM201001SQ00002I/O分配表分配表TIM000 SV01000 00002TIM00001001 200000100000000 010000000101001由由I/O分配
21、表画出的分配表画出的PLC梯形图梯形图输入器件:指连接到输入器件:指连接到PLC输入接线端子用于产生输入输入接线端子用于产生输入 信号的器件。信号的器件。分类分类 主令器件主令器件 检测器件检测器件 有源触点输入器件有源触点输入器件 无源触点输入器件无源触点输入器件输入信号输入信号 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 开关信号开关信号压力传感器、温度传感器压力传感器、温度传感器数字开关数字开关按钮、转换开关、形成开关、按钮、转换开关、形成开关、触点触点输出器件:指连接到输出器件:指连接到PLC输出接线端子用于执输出接线端子用于执行程序运行结果的器件。行程序运行结果的器件。分类:分类:驱动负载驱
22、动负载 显示负载显示负载 输出端口:输出端口:继电器输出继电器输出 晶体管输出晶体管输出 晶闸管输出晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀接触器、继电器、电磁阀指示灯、数字显示装置、电指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器铃、蜂鸣器交直流负载交直流负载直流负载直流负载交流负载交流负载PLC I/O端口选择端口选择电源电压的选择电源电压的选择n 三台电动机三台电动机M1、M2、M3,按下面的要求运行:,按下面的要求运行:1.启动时,启动时,M1、M2同时启动,此后同时启动,此后5分钟分钟M3才能启才能启动;动;2.停车时,停车时,M3必须先停,必须先停,M3停后停后2分钟分钟M1、M2同同时停。时停。按上
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