第8章PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)（課堂PPT）

第8章PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),內(nèi)容提要,學(xué)習(xí)要求,本章主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、減少PLC輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的方法、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性措施和具體的應(yīng)用事例。,建立PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。掌握減少PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的方法。通過(guò)機(jī)械手控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)事例的學(xué)習(xí)，能夠運(yùn)用所學(xué)基本指令以及功能指令，進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。,8.1PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),8.1.1PLC控制系統(tǒng)的類型,1單機(jī)控制系統(tǒng),2集中控制系統(tǒng),圖8.1單機(jī)控制系統(tǒng),圖8.2集中控制系統(tǒng),8.1PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),8.1.1PLC控制系統(tǒng)的類型,3遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng),圖8.3遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng),8.1PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),8.1.1PLC控制系統(tǒng)的類型,4分布式控制系統(tǒng),圖8.4分布式控制系統(tǒng),8.1PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),8.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則,應(yīng)遵循的基本原則如下：,1最大限度地滿足被控對(duì)象提出的各項(xiàng)性能指標(biāo),2確?？刂葡到y(tǒng)的安全可靠,3力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,4留有適當(dāng)?shù)挠嗔?8.1PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),8.1.3PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟,圖8.5PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟,1明確設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)條件,2選擇PLC機(jī)型,3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),5系統(tǒng)的局部模擬運(yùn)行,6控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試,7編制系統(tǒng)的技術(shù)文件,8.2減少PLC輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的方法,8.2.1減少PLC輸入點(diǎn)數(shù)的方法,1分時(shí)分組輸入,2輸入觸點(diǎn)的合并,圖8.6分時(shí)分組輸入,圖8.7輸入觸點(diǎn)的合并,8.2減少PLC輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的方法,8.2.1減少PLC輸入點(diǎn)數(shù)的方法,3將信號(hào)設(shè)置在可編程序控制器之外,圖8.8將信號(hào)設(shè)置在PLC之外,8.2減少PLC輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的方法,8.2.3減少PLC輸出點(diǎn)數(shù)的方法,（1）一個(gè)輸出點(diǎn)可以控制兩個(gè)或多個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載。,（2）減少數(shù)字顯示所需輸出點(diǎn)數(shù)的方法。,圖8.9PLC數(shù)字顯示電路,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.1PLC的工作環(huán)境,（1）溫度：PLC要求環(huán)境溫度在055。安裝時(shí)不能把發(fā)熱量大的元件放在PLC下面，PLC四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗。（2）濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度一般應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。（3）振動(dòng)：應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的振動(dòng)源?？梢杂脺p振橡膠來(lái)減輕柜內(nèi)和柜外產(chǎn)生的振動(dòng)的影響。（4）空氣：如果空氣中有較濃的粉塵、腐蝕性氣體和鹽霧，在溫度允許時(shí)可以將PLC封閉，或者將PLC安裝在密閉性較好的控制室內(nèi)，并安裝空氣凈化裝置。,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.2對(duì)電源的處理,圖8.10低通濾波器與隔離變壓器,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.2對(duì)電源的處理,1使用隔離變壓器的供電系統(tǒng),圖8.11使用隔離變壓器的供電系統(tǒng),8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.2對(duì)電源的處理,2使用UPS供電系統(tǒng),不間斷電源UPS是電子計(jì)算機(jī)的有效保護(hù)裝置，當(dāng)輸人交流電失電時(shí)，UPS能自動(dòng)切換到輸出狀態(tài)繼續(xù)向控制器供電。,圖8.12使用UPS供電系統(tǒng),8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.2對(duì)電源的處理,3雙路供電系統(tǒng),圖8.13雙路供電系統(tǒng),8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.3對(duì)感性負(fù)載的處理,圖8.14輸入、輸出處理電路,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.3對(duì)感性負(fù)載的處理,圖8.15大容量負(fù)載電路的處理,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.4安裝與布線的注意事項(xiàng),數(shù)字量信號(hào)一般對(duì)信號(hào)電纜無(wú)嚴(yán)格的要求，可選用一般電纜，信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，可選用屏蔽電纜。模擬信號(hào)和高速信號(hào)線（如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤等提供的信號(hào)）應(yīng)選擇屏蔽電纜。通信電纜對(duì)可靠性的要求高，有的通信電纜的信號(hào)頻率很高（如大于等于10MHz），一般應(yīng)選用專用電纜（如光纖電纜），在要求不高或信號(hào)頻率較低時(shí)，也可以選用帶屏蔽的多芯電纜或雙絞線電纜。,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.5PLC的接地,圖8.16PLC接地,8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.6冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng),圖8.17冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng),8.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施,8.3.7故障的檢測(cè)與診斷,1超時(shí)檢測(cè),2邏輯錯(cuò)誤檢測(cè),8.4塔架起重機(jī)加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),8.4.1大車行走控制系統(tǒng),1塔機(jī)加裝夾軌器前大車運(yùn)行控制機(jī)構(gòu),（1）大車行走警聲燈，它一共有4組，分別安裝在塔機(jī)臺(tái)車外側(cè)顯眼的地方，通過(guò)聲音和燈光提醒大家注意安全（2）拖動(dòng)大車的電動(dòng)機(jī)及電力液壓推桿制動(dòng)器。拖動(dòng)大車運(yùn)行的是8臺(tái)繞線式的異步電動(dòng)機(jī)，采用串電抗器啟動(dòng)，制定采用液壓推桿制動(dòng)器，大車運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)液壓電機(jī)，打開制動(dòng)包扎，大車停止時(shí)由彈簧推動(dòng)推桿進(jìn)行制動(dòng)。（3）拖動(dòng)電纜卷筒的力矩電動(dòng)機(jī)，用于電纜的收放，由一臺(tái)力矩電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。（4）大車左、右運(yùn)行設(shè)極限限位保護(hù)。,8.4塔架起重機(jī)加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),8.4.1大車行走控制系統(tǒng),2塔機(jī)加裝夾軌器后大車運(yùn)行控制機(jī)構(gòu),3塔機(jī)大車行走控制技術(shù)要求和動(dòng)作過(guò)程,8.4塔架起重機(jī)加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),8.4.2現(xiàn)場(chǎng)控制柜盤面布置,現(xiàn)場(chǎng)控制柜安裝在塔吊臺(tái)車主橫梁上方，與上行扶梯臨近。圖8.18所示為現(xiàn)場(chǎng)控制柜操作面板布置圖。,圖8.18控制柜操作面板布置圖,8.4塔架起重機(jī)加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),8.4.3PLC外部接線圖及輸入/輸出端子地址分配,圖8.19PLC接線圖和輸入/輸出端子分配,8.4塔架起重機(jī)加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),8.4.4設(shè)計(jì)大車行走控制系統(tǒng)程序,圖8.20大車運(yùn)行的整體程序,8.4塔架起重機(jī)加裝夾軌器后的大車行走控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),8.4.4設(shè)計(jì)大車行走控制系統(tǒng)程序,圖8.21大車司機(jī)室控制梯形圖程序,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.1機(jī)械手控制系統(tǒng),機(jī)械手的動(dòng)作示意圖如圖8.22所示，它是一個(gè)水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，用來(lái)將工件由左工作臺(tái)搬到右工作臺(tái)。,圖8.22機(jī)械手的動(dòng)作示意圖,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.1機(jī)械手控制系統(tǒng),1工藝過(guò)程與控制要求,圖8.23機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.1機(jī)械手控制系統(tǒng),機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.2操作面板布置,圖8.24操作面板布置圖,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.3輸入/輸出端子地址分配,圖8.25輸入/輸出端子分配,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.4整體程序結(jié)構(gòu),圖8.26機(jī)械手的整體程序結(jié)構(gòu),8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.5整體順序功能流程圖,圖8.27順序功能流程圖,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.6實(shí)現(xiàn)單操作工作的程序,圖8.28單操作工作的梯形圖程序,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.7自動(dòng)順序操作控制程序,（1）PLC上電，用傳送指令復(fù)位從S0.0開始的一個(gè)字，本例中，復(fù)位S0.0S1.0。（2）點(diǎn)位置必須是機(jī)械手在上限位開關(guān)和左限位都閉合的位置，所有的操作必須從原點(diǎn)位置開始。（3）從順序功能流程圖上看，上升和下降在一個(gè)循環(huán)周期中出現(xiàn)兩次，使用S7-200PLC的順控指令時(shí)不能有雙線圈輸出，所以在本例中用了位存儲(chǔ)器M2.0、M2.1來(lái)控制Q0.0輸出，用了位存儲(chǔ)器M2.2、M2.3來(lái)控制Q0.1輸出。,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.7自動(dòng)順序操作控制程序,（4）右行到位后由右行限位開關(guān)斷開右行，然后光電開關(guān)檢測(cè)右工作臺(tái)無(wú)工件時(shí)，才進(jìn)入步S0.5，機(jī)械手開始下降，所以在右行控制梯級(jí)中串入了I0.3的常閉接點(diǎn)。（5）由位存儲(chǔ)器的狀態(tài)來(lái)決定執(zhí)行連續(xù)或單操作過(guò)程。機(jī)械手自動(dòng)順序操作也可以用移位寄存器指令來(lái)編程，每一步的滿足條件作為下一步的啟動(dòng)條件，順序操作，這里不再列出程序，請(qǐng)讀者自行設(shè)計(jì)。,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.7自動(dòng)順序操作控制程序,圖8.29機(jī)械手自動(dòng)順序操作的梯形圖,8.5機(jī)械手控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),8.5.8機(jī)械手步進(jìn)操作功能流程圖,圖8.30步進(jìn)操作功能圖,本章小結(jié),本章8.1節(jié)主要介紹了以下內(nèi)容：（1）根據(jù)控制任務(wù)的特點(diǎn)，確定PLC控制系統(tǒng)的類型。（2）PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：根據(jù)控制任務(wù)，在最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制要求的前提下，要求運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。（3）PLC控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)步驟：明確設(shè)計(jì)任務(wù)，制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇機(jī)型，可靠性分析和設(shè)計(jì)，應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，程序分段調(diào)試，交付使用。,本章小結(jié),本章8.2節(jié)主要介紹了減少PLC輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的方法，常用的減少PLC輸入點(diǎn)數(shù)的方法有：分時(shí)分組輸入，輸入觸點(diǎn)的合并，將信號(hào)設(shè)置在可編程序控制器之外等。減少PLC輸出點(diǎn)數(shù)的方法一般有通過(guò)外部的或PLC控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，由一個(gè)輸出點(diǎn)控制兩個(gè)或多個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載