順序控制課件第三章

1、第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第一節(jié) 繼電器邏輯控制原理及實(shí)例一、常用控制電器及符號(hào)二、繼電器原理線路圖繪制的一般原則三、典型應(yīng)用線路圖3-1 報(bào)警線路 圖3-2 聯(lián)鎖控制電路 圖3-3 順序啟動(dòng)線路 圖3-4 備用電源自動(dòng)投入電路 圖3-5 電動(dòng)門控制電路 圖3-6 高壓用電動(dòng)機(jī)控制電路第二節(jié) 可編程序控制器定義和應(yīng)用綜述一、可編程控制器的特點(diǎn)二、可編程序控制器的分類三、編程語(yǔ)言四、編程工具 微型機(jī)微型機(jī) 小型機(jī)小型機(jī) 中型機(jī)中型機(jī) 大型機(jī)大型機(jī) 超大型機(jī)超大型機(jī) 超小型機(jī)超小型機(jī)第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第三節(jié) 可編程序控制器工作過(guò)程和I

2、/O接線圖3-7 PLC的構(gòu)成框圖一、可編程序控制器的工作過(guò)程圖3-8 PLC掃描過(guò)程 圖3-9 PLC用戶程序工作過(guò)程二、可編程序控制器的I/O接線圖3-10 直流輸入電路圖3-11 繼電器輸出單元三、可編程序控制器的I/O接口的抗干擾設(shè)計(jì)圖3-12 輸入漏電流的處理 圖3-13 輸出漏電流的處理 圖3-14 輸出沖擊電流的處理 圖3-15 感性負(fù)載的浪涌抑制器 圖3-16 輸出負(fù)載的抗干擾干接點(diǎn)式和交流式輸入電路干接點(diǎn)式和交流式輸入電路雙極型晶體管和晶閘管輸出單元雙極型晶體管和晶閘管輸出單元第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第四節(jié) 可編程序控制器的軟件及編程語(yǔ)言一、梯形

3、圖（Ladder diagram）圖3-17 繼電器邏輯圖（a）和梯形圖（b） 二、語(yǔ)句表（Instruction list）與圖3-17對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表編程語(yǔ)言：三、功能模塊圖（Function block diagram）圖3-18 功能模塊圖示例 圖3-19 功能塊圖的不同圖例 四、順序功能圖語(yǔ)言（Sequential function chart）圖3-20 順序功能圖示例五、結(jié)構(gòu)文本（Structured text）編程實(shí)例之二：編程實(shí)例之二： 送料小車自動(dòng)控制送料小車自動(dòng)控制步序步序指令符號(hào)指令符號(hào)元件號(hào)元件號(hào)步序步序指令符號(hào)指令符號(hào)元件號(hào)元件號(hào)1LDX14OUTY12ORY15LDI

4、X33ANIX2（與非）6OUTY2編程實(shí)例之一：編程實(shí)例之一： 電機(jī)的電機(jī)的Y運(yùn)行運(yùn)行第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第五節(jié) 可編程序控制器的梯形圖編程和實(shí)例一、梯形圖語(yǔ)言圖3-21 梯形圖的構(gòu)成和規(guī)則 圖3-22 梯形圖的實(shí)例二、梯形圖的基本要求表3-2 接點(diǎn)的特性表3-3 線圈的特性 圖3-23 計(jì)時(shí)的表示方式三、梯形圖的順序控制功能圖3-24 線圈記憶的方法表3-4 順序運(yùn)算功能 表3-5 數(shù)值運(yùn)算功能表3-6 邏輯運(yùn)算功能表3-7 數(shù)據(jù)處理運(yùn)算功能表3-8 程序控制功能 邏輯函數(shù)與梯形圖邏輯函數(shù)與梯形圖第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第五節(jié)

5、 可編程序控制器的梯形圖編程和實(shí)例四、梯形圖的標(biāo)準(zhǔn)五、與繼電器電路圖的比較圖3-25 移位寄存器圖3-26 把梯形圖看作繼電器回路圖六、梯形圖的缺點(diǎn)七、應(yīng)用實(shí)例圖3-27 PLC設(shè)計(jì)應(yīng)用步驟 圖3-28 燃油爐示意圖 圖3-29 啟動(dòng)過(guò)程流程 圖3-30 停止和異常狀態(tài)監(jiān)視流程圖3-31 水位超限保護(hù)框圖 表3-10 I/O點(diǎn)編號(hào)的分配圖3-32 SFC與STL指令 圖3-33 采用步進(jìn)指令編制的程序編程實(shí)例之三：編程實(shí)例之三： 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第六節(jié) 順序功能圖結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 一、SFC的思考方法圖3-34 典型自動(dòng)化系統(tǒng)框圖二、應(yīng)用規(guī)則和結(jié)

6、構(gòu)圖3-35 SFC的基本圖形圖3-36 單序列結(jié)構(gòu)圖3-37 選擇結(jié)構(gòu)表3-11 多分支和并行結(jié)構(gòu)的規(guī)則圖3-38 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)圖3-39 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)圖3-40 層次化圖3-41 重復(fù)使用同一序列圖3-42 宏觀化圖3-43 并行分割三、應(yīng)用實(shí)例圖3-44 SFC表達(dá)示例圖3-45 SFC表達(dá)管理進(jìn)程示例第三章第三章 開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用開關(guān)量控制裝置及應(yīng)用第七節(jié) 順序功能圖結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 一、采用具有保持功能 指令或閂鎖繼電器指令的編程方法圖3-46 采用具有保持功能的指令實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-47 采用具有保持功能的指令實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的選擇序列 圖3-48 采用具有保持功能的指令實(shí)現(xiàn)帶循

7、環(huán)的并行序列 二、采用輔助繼電器代替S狀態(tài)寄存器的編程方法圖3-49 采用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-50 采用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的選擇序列 圖3-51 采用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的并行序列 三、采用輔助繼電器代替S狀態(tài)寄存器的方法實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的并行序列圖3-52 采用以轉(zhuǎn)換條件為依據(jù)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-53 采用以轉(zhuǎn)換條件為依據(jù)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的選擇序列 圖3-54 采用以轉(zhuǎn)換條件為依據(jù)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的并行序列 四、采用移位寄存器的編程方法圖3-55 采用移位寄存器的方法實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-1 報(bào)警線路 1KA1X11KA1HLX22KA11KA22KA23KA13KA22KA2HL

8、2SB1SB3KAHA圖3-2 聯(lián)鎖控制電路 M2M12#輸料皮帶1#輸料皮帶1FU1KM35 M1FRM11FR1KM11KM2SB1SB2FU2KM24 M2FRM22FR2KM14SB3SB1KM22KMQ圖3-3 順序啟動(dòng)線路 1FU1KM24 M1FR1MYV2SB1SB2FU2KM1-3 M2FR1SP1KA1HL1KM2KM1KM11FRP1KA2IKA12SP2KA2HLP2KA12KA22FR2M圖3-4 備用電源自動(dòng)投入電路 1FU1KM132FU2KM131QK2QK2KM41KM1KM42KM1#電源2#電源至用電設(shè)備圖3-5電動(dòng)門控制電路 MK5K4K3QK2K1S7

9、S5S3S6S4T閉鎖K4K3K3K2K4K1閉鎖K3K4K5L1 L2 L3NS3HRS8K3K4S4HGK1S1自動(dòng)啟動(dòng)K7K2S2自動(dòng)停止K8K6S3S4S5S6S4K6故障信號(hào)故障信號(hào)Q電動(dòng)機(jī)保護(hù)開關(guān)（自動(dòng)控制開關(guān)）；M三相交流電機(jī)；HR紅色信號(hào)燈；HG綠色信號(hào)燈；T降壓變壓器；S1、S2開閥、關(guān)閥按鈕；S3、S4開閥和關(guān)閥到位行程開關(guān)；S5、S6開閥和關(guān)閥方向力矩開關(guān)；S7溫度開關(guān)；K1、K2開閥和關(guān)閥中間繼電器；K3、K4開閥和關(guān)閥接觸器；K5熱繼電器；K6延時(shí)繼電器；K7、K8開閥和關(guān)閥的自動(dòng)/手動(dòng)切換繼電器的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)；AB 圖3-6 高壓用電動(dòng)機(jī)控制電路 保護(hù)回路Q1.3K4K

10、5.2(V)K5.3S1K1K2K6.3HGR1K6.4閃光信號(hào)K6.5K6.6HRR2K3S2S3K5.4Q1.2Q1.4K5.1(I)K8S2S1K2K3K6.8K6.1K6.2K6.7K7Q1.5Q1高壓用控制電動(dòng)機(jī)油斷路器；Q1.1斷路器Q1的合閘線圈（圖中未畫出）；Q1.2斷路器Q1的分閘線圈；Q1.3、Q1.4、Q1.5表明斷路器Q1狀態(tài)的動(dòng)開或動(dòng)閉觸電；S1、S2手動(dòng)合閘、分閘雙聯(lián)按鈕；S3就地事故按鈕；K1聯(lián)鎖合閘按鈕；K2、K3程控裝置來(lái)合閘、分閘雙聯(lián)觸電；K4合閘接觸器；K5.1、K5.2防跳躍繼電器K5的電流線圈和電壓線圈；K5.3、K5.4防跳躍繼電器K5的觸點(diǎn)；K6.

11、1、K6.2雙位繼電器K6的啟動(dòng)線圈和復(fù)歸線圈；K6.3K6.8雙位繼電器K6的觸點(diǎn)；K7事故繼電器；K8聯(lián)鎖分閘觸點(diǎn)；HR紅色信號(hào)燈；HG綠色信號(hào)燈；R1、R2不動(dòng)作限流電阻圖3-7 PLC的構(gòu)成框圖 圖3-8 PLC掃描過(guò)程 圖3-9 PLC用戶程序工作過(guò)程 輸入端子輸出端子輸入映像寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存電路X1Y1X2Y1X3Y2輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新讀讀讀寫圖3-10 直流輸入電路 CCOMLEDR2R1內(nèi)部電路PLC24VDC圖3-11 繼電器輸出單元 COMLEDR輸出鎖存器PLC負(fù)載內(nèi)部電路圖3-12 輸入漏電流的處理 傳感器輸入電源PLC泄放電阻R圖3-13 輸出漏電流

12、的處理 負(fù)載電源PLCCOMOUT泄放電阻R負(fù)載圖3-14 輸出沖擊電流的處理 負(fù) 載 電 源PLCCOMOUT負(fù) 載 電 源PLCCOMOUT泄 放 電 阻R泄 放 電 阻R(a)(b)圖3-15 感性負(fù)載的浪涌抑制器 圖3-16 輸出負(fù)載的抗干擾負(fù)載負(fù)載交流電源時(shí)：C：0.5F20%,min耐壓：最小1500VR：5030%,0.5w直流電源時(shí)：選擇一個(gè)二極管，其擊穿電壓和額定電流取決于負(fù)載(a)(b)1KA1KA1S1S2SQ2KMX1X2Y1Y2X3Y1圖3-17 繼電器邏輯圖（a）和梯形圖（b） 圖3-18 功能模塊圖示例 X1X2X3Y1Y2圖3-19 功能塊圖的不同圖例 &

13、;AND=ORNOT與門電路 或門電路 非門電路 圖3-20 順序功能圖示例 步1步2步3動(dòng)作（或命令）1動(dòng)作（或命令）2轉(zhuǎn)換條件1轉(zhuǎn)換條件2圖3-21 梯形圖的構(gòu)成和規(guī)則 I1Q1I5Q2I7I12I2I3I6I10I8I13I4I11I9Q3接點(diǎn)、線、線圈的粗線部表示ON狀態(tài)圖3-22 梯形圖的實(shí)例 表3-2 觸點(diǎn)的特性 類型符號(hào)動(dòng)作a接點(diǎn)b接點(diǎn)正方向變化檢測(cè)接點(diǎn)負(fù)方向變化檢測(cè)接點(diǎn)XXXPXNa接點(diǎn)ONOFFX10ON10OFFb接點(diǎn)X1100接點(diǎn)右接點(diǎn)右T1100接點(diǎn)右接點(diǎn)右T注：T：控制周期變化檢測(cè)接點(diǎn)用于記憶接點(diǎn)左側(cè)的狀態(tài)表3-3 線圈的特性 圖3-23 計(jì)時(shí) 圖3-24 記憶 表3

14、-4 順序運(yùn)算功能 順序運(yùn)算功能內(nèi) 容1邏輯運(yùn)算信號(hào)與、或、非及串行、并行的執(zhí)行2輸出把邏輯運(yùn)算結(jié)果送到外部輸出或內(nèi)存3置位與復(fù)位只在信號(hào)變化時(shí)把輸出置位（開）、復(fù)位（關(guān)）4移位把ON、OFF信號(hào)順序送到移位寄存器5脈沖（微分）檢測(cè)信號(hào)的上升沿、下降沿變化6主控制程序的塊切換7計(jì)時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)8計(jì)數(shù)由計(jì)數(shù)器記錄信號(hào)變化的次數(shù)表3-5 數(shù)值運(yùn)算功能數(shù)值運(yùn)算功能內(nèi) 容1四則運(yùn)算加減乘除的固定小數(shù)點(diǎn)或浮點(diǎn)小數(shù)的運(yùn)算2加、減指定運(yùn)算對(duì)象的內(nèi)容加1或減13函數(shù)運(yùn)算三角函數(shù)、對(duì)數(shù)、開方運(yùn)算4PID運(yùn)算模擬量數(shù)值化的比例（P）、積分（I）、微分（D）運(yùn)算5求補(bǔ)運(yùn)算二進(jìn)制的正負(fù)數(shù)間的符號(hào)變換6比較運(yùn)算判定數(shù)

15、值間的大于、小于、等于7常數(shù)產(chǎn)生產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)、BCD碼8碼制變換二進(jìn)制數(shù)和BCD碼變換圖3-25 移位寄存器 圖3-26 把梯形圖看作繼電器回路圖時(shí) 2100634175891011101圖3-27 PLC設(shè)計(jì)應(yīng)用步驟 符合設(shè)計(jì)要求？確定控制任務(wù)和設(shè)計(jì)要求PC機(jī)型的選擇控制流程的設(shè)計(jì)安裝、配線等軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試交付使用調(diào)整軟、硬件是否圖3-28 燃油爐示意圖 圖3-29 啟動(dòng)過(guò)程流程 圖3-30 停止和異常狀態(tài)監(jiān)視流程 圖3-31 水位超限保護(hù)框圖 表3-10 I/O點(diǎn)編號(hào)的分配輸入設(shè)備輸入點(diǎn)編號(hào)輸出設(shè)備輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕X0燃油預(yù)熱器接觸器Y0停止按鈕X1鼓風(fēng)機(jī)接觸器Y1蒸

16、汽壓力開關(guān)X2點(diǎn)火變壓器接觸器Y2水位上限開關(guān)X3瓦斯閥Y3水位下限開關(guān)X4噴油泵接觸器Y4圖3-32 SFC與STL指令 圖3-33 采用步進(jìn)指令編制的程序 控控制制裝裝置置控控制制對(duì)對(duì)象象（機(jī)機(jī)械械、傳傳感感器器、傳傳動(dòng)動(dòng)裝裝置置）操作者指令原材料指令報(bào)告報(bào)警產(chǎn)品圖3-34 典型自動(dòng)化系統(tǒng)框圖 圖3-35 SFC的基本圖形03c命令A(yù)04d命令B命令A(yù)命令B(a)(b)圖3-36 單序列結(jié)構(gòu) 圖3-37 選擇結(jié)構(gòu) 表3-11 多分支和并行結(jié)構(gòu)的規(guī)則 圖3-38 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)圖3-39 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu) 圖3-40 層次化圖3-41 重復(fù)使用同一序列圖3-42 宏觀化圖3-43 并行分割 圖3

17、-44 SFC表達(dá)示例 圖3-45 SFC表達(dá)管理進(jìn)程示例 圖3-46 采用具有保持功能的指令實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-47 采用具有保持功能的指令實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的選擇序列 圖3-48 采用具有保持功能的指令實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的并行序列 圖3-49 采用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-50 采用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的選擇序列 圖3-51 采用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的并行序列 圖3-52 采用以轉(zhuǎn)換條件為依據(jù)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 圖3-53 采用以轉(zhuǎn)換條件為依據(jù)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的選擇序列 圖3-54 采用以轉(zhuǎn)換條件為依據(jù)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的并行序列 圖3-55 采用移位寄存器的方法實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)的單序列 微型機(jī)OMRON公司

18、的公司的SP系列系列小型機(jī)OMRON公司的公司的CPM1A、CQM系列系列松下公司的松下公司的FP1系列系列中型機(jī)OMRON公司的公司的C200H西門子公司的西門子公司的S7-300大型機(jī)OMRON公司的公司的C1000H松下公司的松下公司的FP3COMRON公司的公司的2000H超大型機(jī) 美國(guó)美國(guó)GEGE公司的公司的90709070機(jī)，其點(diǎn)數(shù)可達(dá)機(jī)，其點(diǎn)數(shù)可達(dá)2400024000點(diǎn)，另外還點(diǎn)，另外還有有80008000路的模擬量。路的模擬量。超小型PLCSPLC/uPLC 3入3出干接點(diǎn)式 交流輸入式雙極型晶體管式 晶閘管式如圖所示，送料小車在限位開關(guān)X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行，

19、碰到X3后停下來(lái)卸料，25s后左行，碰到X4后又停下來(lái)裝料，這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕X2。按鈕X0和X1分別用來(lái)啟動(dòng)小車右行和左行。設(shè)小車在啟動(dòng)時(shí)是空車，按下左行啟動(dòng)按鈕X1，Y1得電，小車開始左行，碰到左限位開關(guān)時(shí)，X4的常閉觸點(diǎn)斷開，使Y1失電，小車停止左行。X4的常開觸點(diǎn)接通，使Y2和T0的線圈得電，開始裝料和延時(shí)。20s后T0被復(fù)位。對(duì)右行和卸料過(guò)程的分析與上面的基本相同。如果小車正在運(yùn)行時(shí)按停止按鈕X2，小車將停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)停止工作。表3-6 邏輯運(yùn)算功能序號(hào)序號(hào)邏輯運(yùn)算功能邏輯運(yùn)算功能內(nèi)容內(nèi)容1AND數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位間的邏輯與2OR數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)位間的邏輯或3Exclusive O

20、R (XOR)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)間的異或數(shù)據(jù)不一致的檢測(cè)4異或非數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)間的異或的否定數(shù)據(jù)一致的檢測(cè)5NOT數(shù)據(jù)各位的1和0的非表3-7 數(shù)據(jù)處理運(yùn)算功能序號(hào)序號(hào)功能功能內(nèi)容內(nèi)容1傳送把運(yùn)算對(duì)象的內(nèi)容（數(shù)據(jù)）傳送給其他運(yùn)算對(duì)象根據(jù)傳送地點(diǎn)的不同，有輸出、保存、設(shè)定等數(shù)據(jù)群的一次傳送，同一數(shù)據(jù)的一次傳送，1、0反轉(zhuǎn)的否定傳送2轉(zhuǎn)移把數(shù)據(jù)群一次性向舊標(biāo)號(hào)或者新編號(hào)移動(dòng)3交換輸入數(shù)據(jù)間兩個(gè)數(shù)據(jù)的交換4檢索從數(shù)據(jù)群檢索具有指定數(shù)據(jù)內(nèi)容的對(duì)象編號(hào)，運(yùn)算對(duì)象個(gè)數(shù)5計(jì)數(shù)記錄數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)6譯碼把數(shù)值變換成位碼7編碼把位碼變換成數(shù)值8置位、復(fù)位把位碼變換成數(shù)值9分離使字?jǐn)?shù)據(jù)變成4位一組的獨(dú)立數(shù)據(jù)10結(jié)合使4位一組的

21、數(shù)據(jù)結(jié)合成16位數(shù)據(jù)11FIFO先入先出，寄存器的讀出和寫入12移位字?jǐn)?shù)據(jù)中位信息的左右移動(dòng)13旋轉(zhuǎn)字?jǐn)?shù)據(jù)群的一次性左右移動(dòng)14碼交換英文數(shù)據(jù)的ASCII碼變換及其逆變換表3-8 程序控制功能序號(hào)序號(hào)功能功能內(nèi)容內(nèi)容1轉(zhuǎn)移把程序的執(zhí)行移到指定的步驟編號(hào)2條件轉(zhuǎn)移如果條件成立，則把程序的執(zhí)行移往指定的步驟編號(hào)3調(diào)用子程序、返回轉(zhuǎn)移到子程序，處理結(jié)束后返回4調(diào)用微機(jī)程序調(diào)用微處理器的機(jī)器語(yǔ)言程序5循環(huán)在指定的程序區(qū)間按指定次數(shù)反復(fù)執(zhí)行6切換主程序、子程序的切換7中斷的許可與禁止中斷許可與禁止的指令8結(jié)束宣告程序結(jié)束，進(jìn)行內(nèi)部處理按下啟動(dòng)按鈕SB2,KM1、KM3、KT通電并自保，電動(dòng)機(jī)接成Y型啟動(dòng)，2s后，KT動(dòng)作，使KM3斷電，KM2通電吸合，電動(dòng)機(jī)接成型運(yùn)行。按下停止按鈕、SB1，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。SB1：I0.0 SB2：I0.1KM1：Q0.0 KM2：Q0.1KM3：Q0.2FR:I0.2按照梯形圖語(yǔ)言中的語(yǔ)法規(guī)定簡(jiǎn)化和修改梯形圖。為了簡(jiǎn)化電路，當(dāng)多個(gè)線圈都受到某一串聯(lián)電路控制時(shí)，可在梯形圖中設(shè)置該電路控制的存儲(chǔ)器的位，如M0.0。步進(jìn)電機(jī)控制