电气控制可编程控制技术模块5课件.ppt
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1、模块模块5 2022年11月10日星期四模块模块5 可编程序控制器的程序设计可编程序控制器的程序设计 教学目标教学目标知识目标:知识目标:1.掌握梯形图编程的规则。2.熟练掌握典型单元梯形图程序并能灵活应用。3.掌握根据继电器控制电路设计梯形图方法和顺序控制 设计法。4.了解经验设计法。能力目标:能力目标:1.具有应用顺序控制设计法设计梯形图的能力。2.具有对电动机起动、制动和调速控制电路的PLC改造 的能力。模块模块5 2022年11月10日星期四教学内容教学内容第一部分 理论知识模块模块5 2022年11月10日星期四5.1.1 5.1.1 梯形图的特点梯形图的特点1.软继电器软继电器 P
2、LC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称,如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等,但是它们不是真正的物理继电器,而是一些存储单元(软件继电器),每一个软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态,则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”,其常开触点接通,常闭触点断开,称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态,对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反,称该继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些软继电器称为编程元件。模块模块5 2022年11月10日星期四2.能流能流 图图5-1 梯形图梯形图(a)错误的梯
3、形图 (b)正确的梯形图模块模块5 2022年11月10日星期四3.母线母线 梯形图两侧的垂直公共线称为母线。在分析梯形图的逻辑关系时,为了借用继电器控制电路电路的分析方法,可以假想左右两侧母线(左母线和右母线)之间有一个左正有负的直流电源电压,母线之间有“能流”从左向右流动(一般右母线不画)。模块模块5 2022年11月10日星期四5.1.2 5.1.2 梯形图的编程规则梯形图的编程规则梯形图按自上而下,从左向右的顺序排列。每个继电器的线圈或功能指令为一逻辑行。每一逻辑行总是起于左母线,经触点的连接,然后终止于线圈或功能指令。注意:左母线与线圈或功能指令之间要有触点(也有少数的功能指令直接与
4、左母线相连。例如:FOR、NEXT、FEND等),而线圈与右母线之间则不能有任何触点。梯形图中的触点可以任意串联或并联,且使用次数不受限制,但继电器线圈只能并联不能串联。一般情况下,梯形图中同一元件的线圈只能出现一次。但在含有跳转指令或步进指令的梯形图中允许双线圈输出。模块模块5 2022年11月10日星期四在梯形图中,不允许出现PLC所驱动的负载(如接触器线圈、电磁阀线圈和指示灯等),只能出现相应输出继电器的线圈。梯形图中触点应画在水平方向上(主控触点除外),不能画在垂直分支上。对于垂直分支上出现元件触点的梯形图,应根据其逻辑功能作等效变换。在每一逻辑行中,串联触点多的支路应放在上方,这样可
5、以省去一条ORB指令。图图5-2梯形图编程规则说明梯形图编程规则说明6LD X001AD X002OR X003ANBOUT Y000LD X002OR X003AND X002OUT Y000应该为应该为模块模块5 2022年11月10日星期四在每一逻辑行中,并联触点多的支路应放在该逻辑行的开始处。这样编制的程序简洁明了,语句较少。如图5-3(b)所示。图图5-3 梯形图编程规则说明梯形图编程规则说明7LD X001AD X002AND X003ORBOUT Y000LD X002AND X003LD X001OUT Y000应该为应该为模块模块5 2022年11月10日星期四在梯形图中,当
6、多个逻辑行都具有相同的控制条件时,可将这些逻辑行中相同的部分合并,共用同一控制条件,这样可以节省语句的数量。如图5-4所示。在设计梯形图时,输入继电器的触点状态最好按输入设备全部为常开进行设计更为合适,不易出错。图图5-4 梯形图编程规则说明梯形图编程规则说明8(a)不合理 (b)合理模块模块5 2022年11月10日星期四5.2.1 5.2.1 起动、保持和停止电路起动、保持和停止电路 图图5-5 起动、保持和停止控制程序起动、保持和停止控制程序模块模块5 2022年11月10日星期四图图5-6 自锁与互锁控制程序自锁与互锁控制程序5.2.2 5.2.2 自锁与互锁程序自锁与互锁程序模块模块
7、5 2022年11月10日星期四5.2.3 5.2.3 延时闭合、延时断开程序延时闭合、延时断开程序 模块模块5 2022年11月10日星期四定时器定时器 当X000闭合时,T1线圈得电并开始延时,当到达3000s时,T1常开触点闭合,又使T1线圈得电并开始计时,再延时3000s后,T1的常开触点闭合,才能使Y000线圈得电。5.2.4 5.2.4 定时时间的扩展定时时间的扩展(a)梯形图(b)波形图模块模块5 2022年11月10日星期四图图5-9定时器和计数器的组合扩展延时定时器和计数器的组合扩展延时 当X000闭合时,定时器T0产生周期为30S的脉冲序列,作为计数器C0的计数输入,当C0
8、计数到达300次,其常开触点闭合使Y000接通。模块模块5 2022年11月10日星期四 M8012给C0提供周期为0.1s的计数输入脉冲。X000接通时,C0开始计数,计满500次(50s)时,C0的常开触点闭合,使C1计数1次,同时又使C0自己复位,重新开始计数。C0是产生周期为50s的脉冲序列,送给C1计数。当C1计满100次时,C0动作,Y000得电接通。模块模块5 2022年11月10日星期四5.2.4 5.2.4 闪烁程序的实现闪烁程序的实现 当X000接通后,定时器T0线圈通电并开始延时,2s后T0的常开触点闭合Y000通电(灯亮),同时定时器T1线圈接通并开始延时,3s后T1常
9、闭触点断开,T0线圈断电其常开触点断开Y000(灯灭)。T1线圈断电其常闭触点复位接通T0线圈。又经过2s,T0的常开触点闭合接通T1和Y000,又经过3s,T1的常闭触点断开使T0线圈断电,T0的常开触点断开T1和Y000,T1的常闭触点又接通T0的线圈。这样,输出Y000所接的灯,以接通3s,断开2s的频率不停的闪烁,直到输入信号X000断开为止。若要想改变闪光电路的频率,只要改变两个时间继电器的时间常数即可。模块模块5 2022年11月10日星期四5.3.1 5.3.1 根据继电器控制电路设计梯形图方法根据继电器控制电路设计梯形图方法(1)应遵守梯形图语言中的语法规定。例如,在继电器控制
10、电路中,触点可以放在线圈的左边或右边,而在梯形图中,触点只能放在线圈的左边,线圈必须与右母线连接。(2)常闭触点提供的输入信号的处理。在继电器控制电路中使用的常闭触点,如果在梯形图转换过程中仍采用常闭触点,使其与继电器控制电路相一致,那么在输入信号接线时就一定要接本触点的常开触点。继电器继电器模块模块5 2022年11月10日星期四(3)外部联锁电路的设定。为了防止外部2个不可同时动作的接触器等同时动作,除了在梯形图中设立软件互锁外,还应在PLC外部设置硬件互锁电路。时间继电器瞬动触点的处理。对于有瞬动触点的时间继电器,可以在梯形图的定时器线圈的两端并联辅助继电器,这个辅助继电器的触点可以当作
11、时间继电器的瞬动触点使用。热继电器过载信号的处理。如果热继电器为自动复位型,其触点提供的过载信号就必须通过输入点将信号提供给PLC;如果热继电器为手动复位型,可以将其常闭触点串联在PLC输出电路中的交流接触器的线圈上。当然,过载时接触器断电,电动机停转,但PLC的输出依然存在,因为PLC没有得到过载的信号。模块模块5 2022年11月10日星期四【例例1】将图5-12所示电动机正反转继电接触器控制电气原理图转换为PLC控制梯形图程序。图图5-12 电动机正反转电气控制原理图电动机正反转电气控制原理图模块模块5 2022年11月10日星期四输入输出SB1X000KM1Y000SB2X001KM2
12、Y001SB3X002FRX003模块模块5 2022年11月10日星期四0 LDI X0004 OR Y0008 OUT Y00012 ANB1 ANI X0035 ANB9 MPP13 ANI X0012 MPS6 ANI X00210 LD X00214 ANI Y0003 LD X0017 ANI Y00111 OR Y00115 OUT Y001模块模块5 2022年11月10日星期四 经验设计法经验设计法就是依据设计者的经验进行设计的方法。采用经验设计法设计程序时,将生产机械的运动分成各自独立的简单运动,分别设计这些简单运动的控制程序,再根据各自独立的简单运动,设计必要的联锁和保护
13、环节。这种设计方法要求设计者掌握大量的控制系统的实例和典型的控制程序。设计程序时,还需要经过反复修改和完善,才能符合控制要求。这种设计方法没有规律可以遵循,具有很大的试探性和随意性,最后的结果因人而异,不是惟一的。一般用于较简单的控制系统程序设计。模块模块5 2022年11月10日星期四【例2】运料小车自动控制的梯形图程序设计运料小车自动控制的梯形图程序设计图5-15所示的送料小车在限位开关SQ1(X003)处装料,20s后装料结束,开始右行,碰到限位开关SQ2(X004)后停下来卸料,25s后左行,碰到限位开关SQ1后又停下来装料;这样不停地循环工作,直到按下停止按钮SB3(X002)。小车
14、的右行和左行起动分别用按钮SB1(X000)和SB2(X001)实现。模块模块5 2022年11月10日星期四图图5-15 运料小车运行示意图运料小车运行示意图图图5-16 送料小车自动控制送料小车自动控制I/O接线图及梯形图程序接线图及梯形图程序(a)I/O接线图 (b)梯形图程序模块模块5 2022年11月10日星期四5.3.3 5.3.3 顺序控制设计法顺序控制设计法1.概述概述 顺序控制设计法:顺序控制设计法: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地有秩序地进行操作。顺序控制设计法顺序控制设计法最基本的思想是将系统
15、的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段,这些分阶段称为步(Step),并用编程元件(例如内部辅助继电器M和状态继电器S)来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的。模块模块5 2022年11月10日星期四顺序控制设计法的设计基本步骤及内容顺序控制设计法的设计基本步骤及内容(2)转换条件的确定)转换条件的确定(1)步的划分)步的划分是使系统从当前步进入下一步的信号。转换条件可能是外部输入信号,也可能是PLC内部产生的信号,还可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。(a)步的划分1(b)步的划分2图图5-17 步的划分步的划分模块模块5 2022年11月10日星期四(3)顺序功能图的绘制)顺序功
16、能图的绘制 划分了步并确定了转换条件后,就应根据以上分析和被控对象的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出顺序控制功能图。(4)梯形图的绘制)梯形图的绘制 根据顺序功能图,采用某种编程方式设计出梯形图程序。如果PLC支持功能图语言,则可直接使用功能图作为最终程序。模块模块5 2022年11月10日星期四 通用逻辑指令的编程方式又称为起保停电路的编程方式。所谓通用逻通用逻辑指令辑指令是指PLC最基本的与触点和线圈有关的指令,如LD、AND、OR、OUT等。任何一种可编程序控制器的指令系统都有这一类指令,因此这是一种通用的编程方法,可以用于任意型号的可编程序控制器。3.3.顺序控制设计方法梯形图的编程
17、方式顺序控制设计方法梯形图的编程方式(1)使用通用逻辑指令的编程方式)使用通用逻辑指令的编程方式 根据顺序功能图设计梯形图时,可以用辅助继电器M来代表各步.某一步为活动步时,对应的辅助继电器为1,某一转换条件实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步.由于转换条件大都是短信号,即它存在的时间比它激活后续步的时间短,因此应使用有记忆(保持)功能的电路来控制代表步的辅助继电器。属于这类电路的有“起保停电路”和具有相同功能的使用SET、RST指令的电路。模块模块5 2022年11月10日星期四图图5-18 使用起保停电路的编程方式使用起保停电路的编程方式 通用逻辑指令编程的关键是找出的它的
18、起动条件和停止条件。逻辑关系用逻辑表达式表示为:,式中i-1表示第i步,i-1表示i前一步,i+1表示i后序步,Xi表示第i步成为活动步的转换条件。模块模块5 2022年11月10日星期四图5-19是某小车运动的示意图、小车初始停在X002位置,当按下起动按钮X003时,小车开始左行,左行至X001位置,小车改为右行,右行至X002位置,小车又改为左行,左行至X000位置时停下,小车开始右行,右行至X002位置停下并停在原位。单序列:单序列:动作一个接一个完成,每步仅连接一个转移,每个转移也仅连接着一个步。模块模块5 2022年11月10日星期四图图5-19 使用起保停电路单序列的编程使用起保
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