plc實訓(xùn)課件第7章

1、第7章可編程序控制器的設(shè)計與應(yīng)用7.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容與步驟7.2PLC的硬件設(shè)計7.3PLC的軟件設(shè)計7.4可編程序控制應(yīng)用舉例7.5可編程序控制應(yīng)用參考選題7.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容與步驟7.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則7.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟7.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容與步驟圖7-1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程圖7.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則1)最大限度地滿足被控對象的控制要求。2)保證控制系統(tǒng)安全可靠。3)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用與維修方便。4)設(shè)計合理、經(jīng)濟(jì)，使系統(tǒng)具有較高的性價比。7.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟1.分

2、析被控對象，提出控制要求2.確定輸入、輸出設(shè)備3.確定PLC的I/O點數(shù)，選擇PLC機(jī)型4.分配I/O點數(shù)，繪制PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖5.程序設(shè)計，繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖6.程序調(diào)試7.整理技術(shù)資料，投入使用1.分析被控對象，提出控制要求被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。設(shè)計PLC控制系統(tǒng)之前，設(shè)計人員首先要深入分析和調(diào)查被控對象，全面詳細(xì)了解被控對象的工藝流程及設(shè)備性能，根據(jù)生產(chǎn)中提出的問題，確定系統(tǒng)需要完成的任務(wù)，從而提出系統(tǒng)的控制要求。系統(tǒng)的控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自身工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和連鎖等，具體包括各項設(shè)計要求、約束條件

3、及控制方式?？刂埔笫钦麄€系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。2.確定輸入、輸出設(shè)備根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。輸入、輸出設(shè)備的確定是PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的內(nèi)容。輸入設(shè)備主要包括操作按鈕、開關(guān)及計量保護(hù)裝置等設(shè)備；輸出設(shè)備主要包括接觸器、電磁閥、指示燈等執(zhí)行元件。3.確定PLC的I/O點數(shù)，選擇PLC機(jī)型根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，從而選擇合適的PLC類型。包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。在選擇機(jī)型PLC時，除了滿足確定的要求外，還應(yīng)留有一定的裕量，以便調(diào)試和日后使用時擴(kuò)展。一般來講，配制好的PLC

4、，其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的，但在設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)預(yù)留出實際I/O點數(shù)的10%30%做備用。4.分配I/O點數(shù)，繪制PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖確定了系統(tǒng)的輸入、輸出信號后，這些輸入信號必須輸入PLC，再由PLC輸出執(zhí)行結(jié)果來驅(qū)動外部負(fù)載，所以給所有的外部輸入信號、系統(tǒng)的輸出信號分配合適的PLC端口是十分必要的，在此過程中，可能用戶需要更改所使用的PLC的類型，因為有時需要的控制功能在以前確定的PLC上無法使用。在對PLC進(jìn)行了I/O分配后，就需要繪制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入、輸出端子接線圖。這個過程是以后硬件施工的基礎(chǔ)。整個控制系

5、統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖設(shè)計的基本原則是所有的輸入、輸出信號必須能夠分別構(gòu)成電流回路，并且要注意所有的輸入、輸出信號的電壓、電流、頻率范圍。5.程序設(shè)計，繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖PLC的軟件設(shè)計包括系統(tǒng)初始化程序；控制程序；檢測、故障診斷和顯示等程序；保護(hù)和聯(lián)鎖程序等。程序設(shè)計時，首先根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，簡單的系統(tǒng)可以用經(jīng)驗法設(shè)計，復(fù)雜的系統(tǒng)一般用順序控制設(shè)計法設(shè)計。6.程序調(diào)試程序調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。模擬調(diào)試可以通過仿真軟件來代替PLC硬件在計算機(jī)上調(diào)試程序。如果有PLC的硬件，可以用小開關(guān)和按鈕模擬PLC的實際輸入信號(如

6、啟動、停止信號)或反饋信號(如限位開關(guān)的接通或斷開)，再通過輸出模擬塊上各輸出位對應(yīng)的指示燈，觀察輸出信號是否滿足設(shè)計要求。需要模擬信號I/O時，可用電位器和萬用表配合進(jìn)行。在編程軟件中可以用狀態(tài)圖或狀態(tài)圖表監(jiān)視程序的運行或強制某些編程元件。7.整理技術(shù)資料，投入使用調(diào)試過程結(jié)束，實際運行結(jié)果證明系統(tǒng)功能滿足要求后，整理技術(shù)資料，準(zhǔn)備投入使用。技術(shù)資料應(yīng)包括：說明書、可編程控制器的外部接線圖等電氣圖樣、電器布置圖、電器元件明細(xì)表、順序功能圖、帶注釋的梯形圖和說明。7.2PLC的硬件設(shè)計7.2.1PLC機(jī)型選擇7.2.2PLC的I/O接口選擇7.2.3CPU的速度7.2.4PLC模塊的選擇7.2

7、.5PLC外圍設(shè)備7.2.6電源電壓的選擇7.2.1PLC機(jī)型選擇1.結(jié)構(gòu)形式2.安裝方式3.功能要求4.響應(yīng)速度5.系統(tǒng)可靠性6.機(jī)型統(tǒng)一1.結(jié)構(gòu)形式根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，PLC可分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類。整體式PLC是將CPU、存儲器、I/O部件等組成部分集中于一體，安裝在印制電路板上，并連同電源一起裝在一個機(jī)殼內(nèi)，形成一個整體，通常稱為主機(jī)或基本單元。整體式結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點，易于裝置在工業(yè)設(shè)備的內(nèi)部，通常適用于單機(jī)控制。一般小型或超小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。2.安裝方式PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要

8、設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程IO可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程IO電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通信模塊。3.功能要求功能要求是系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù)，也是控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的最終目的。PLC選型的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要?？刂葡到y(tǒng)需要什么功能，就選擇具有什么功能的PLC，同時兼顧維修、備件的通用性。4.響應(yīng)速度PLC的掃描工作方式使其輸出信號與輸入信號之間存在一定的響應(yīng)延遲時間。它最終將影響控制系統(tǒng)的運行速度。所選PL

9、C的指令執(zhí)行速度應(yīng)滿足被控對象對響應(yīng)速度的要求。不同的控制對象對PLC的響應(yīng)速度有不同的要求：控制對象信號速度變化快，要求響應(yīng)速度快；控制對象信號變化速度慢，相應(yīng)的速度可以慢一些。要根據(jù)實際情況來選擇PLC。5.系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)的可靠性就是生命線，任何不能安全可靠工作的系統(tǒng)，都不可能長期投入生產(chǎn)。尤其是在以提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，保證生產(chǎn)安全為目標(biāo)的應(yīng)用場合，必須將可靠性放在首位。PLC是專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的控制裝置，一般不需要采取特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是如果環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強，或安裝使用不當(dāng)，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法安全正常運行。干擾可能使PLC接收到錯誤的信號，造成誤動作，

10、或使PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重時甚至?xí)瓜到y(tǒng)失控。所以在系統(tǒng)中應(yīng)采取相應(yīng)的可靠性措施，以消除或減少干擾的影響，保證系統(tǒng)的正常運行。6.機(jī)型統(tǒng)一一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要優(yōu)點如下：模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高；外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。7.2.2PLC的I/O接口選擇1.輸入器件和輸入接口2.輸出器件和輸出接口3.I/O點數(shù)的確定1.輸入器件和輸入接口1)主令器件：按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)等。2)檢測器件：行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、繼電器觸點，接觸

11、器輔助觸點等。2.輸出器件和輸出接口1)驅(qū)動負(fù)載：接觸器、繼電器、電磁閥等。2)顯示負(fù)載：指示燈、數(shù)字顯示裝置、電鈴、蜂鳴器等。3.I/O點數(shù)的確定I/O點數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的依據(jù)。確定依據(jù)：將與PLC相連的全部輸入、輸出器件根據(jù)所需的電壓、電流的大小和種類分別統(tǒng)計，確定PLC的I/O點數(shù)，選擇PLC的I/O點數(shù)和種類(包括開關(guān)量、模擬量、輸出規(guī)格等)。在滿足控制要求的前提下，還要考慮價格和備用量兩個因素，盡量簡化系統(tǒng)的I/O點數(shù)，選用點數(shù)較少的機(jī)型可以降低成本，但應(yīng)考慮留出10%30的備用余量，以供系統(tǒng)擴(kuò)展時使用。7.2.3CPU的速度CPU模塊是PLC的硬件核心。PLC的主要性能

12、，如速度、規(guī)模都由CPU的性能來體現(xiàn)。CPU模塊由微處理器系統(tǒng)、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器組成。其本質(zhì)為一臺計算機(jī)。該計算機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)程序的調(diào)度、管理、運行和PLC的自診斷，負(fù)責(zé)將用戶程序作出編譯解釋處理以及調(diào)度用戶目標(biāo)程序運行的任務(wù)。7.2.4PLC模塊的選擇1)遠(yuǎn)程I/O模塊。2)高速計數(shù)器模塊。3)定位模塊。4)通信聯(lián)網(wǎng)模塊。5)模擬輸入模塊、輸出模塊。7.2.5PLC外圍設(shè)備1)編程設(shè)備。2)監(jiān)控設(shè)備。3)存儲設(shè)備。4)輸入、輸出設(shè)備。7.2.6電源電壓的選擇1)隔離變壓器。2)交流穩(wěn)壓器。3)UPS。4)晶體管開關(guān)電源。圖7-2隔離變壓器7.3PLC的軟件設(shè)計7.3.1PLC的軟件

13、設(shè)計的內(nèi)容7.3.2PLC的軟件設(shè)計的方法7.3.1PLC的軟件設(shè)計的內(nèi)容1.參數(shù)表的定義2.程序框圖的繪制3.程序的編寫4.程序說明書的編寫1.參數(shù)表的定義參數(shù)表的定義就是按一定的格式對系統(tǒng)各接口參數(shù)進(jìn)行規(guī)定和整理，為編制程序做準(zhǔn)備。參數(shù)表的定義包括對輸入信號表、輸出信號表、中間標(biāo)志表和存儲單元表的定義。參數(shù)表的定義格式和內(nèi)容根據(jù)個人的習(xí)慣和系統(tǒng)的情況不盡相同，但所包含的內(nèi)容基本相同?？偟脑瓌t是便于使用，盡可能詳細(xì)。2.程序框圖的繪制程序框圖是指根據(jù)工藝流程而繪制的控制過程框圖。程序框圖包括兩種：程序結(jié)構(gòu)框圖和控制功能框圖。程序結(jié)構(gòu)框圖(狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)是一臺PLC的全部應(yīng)用程序中各功能單元在內(nèi)

14、存中的先后順序，使用中可以根據(jù)此結(jié)構(gòu)框圖了解所有控制功能在整個程序中的位置?？刂乒δ芸驁D(控制流程圖)是描述某一種控制功能在程序中的具體實現(xiàn)方法及控制信號的流程。設(shè)計者根據(jù)控制功能框圖編制實際控制程序。使用者根據(jù)控制功能框圖可以詳細(xì)閱讀程序清單。3.程序的編寫程序的編寫是程序設(shè)計的最重要的階段，是控制功能的具體實現(xiàn)過程。編寫程序時，要選擇合適的語言形式，了解其指令系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計出來的框圖逐條地編寫控制程序。編寫過程中要及時給程序加注釋。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡潔、省時、便于閱讀、便于修改。程序編好后，要測試編寫的程序是否符合工藝要求。常用的編程語言有梯形圖、指

15、令表等。4.程序說明書的編寫程序說明書是對整個程序內(nèi)容的注釋性綜合說明。在說明書中通常要對程序的控制要求、程序的結(jié)構(gòu)、流程圖等給以必要的說明，并且給出程序的安裝操作使用步驟等。7.3.2PLC的軟件設(shè)計的方法1.翻譯法2.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.邏輯設(shè)計法1.翻譯法1)將檢測元件(如行程開關(guān))、按鈕等合理安排，且接入輸入口。2)將被控的執(zhí)行元件(如電磁閥等)接入輸出口。3)將原繼電器邏輯控制圖中的單向二極管用接點或用增加繼電器的辦法取消。4)和繼電器系統(tǒng)一一對應(yīng)選擇PLC軟件中功能相同的器件。5)按接點和器件對應(yīng)關(guān)系畫梯形圖。6)簡化和修改梯形圖，使其符合PLC的特殊規(guī)定和要求，在修改中要適當(dāng)增加器件或

16、接點。圖7-3電機(jī)控制電路圖圖7-4PLC硬件線路圖圖7-5梯形圖程序2.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖1)按照機(jī)械運動或工藝過程的工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出狀態(tài)流程圖。2)在畫出的狀態(tài)流程圖上以PLC輸入點或其他元件定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。3)按照機(jī)械或工藝提供的電氣執(zhí)行元件功能表，在狀態(tài)流程圖上對每個狀態(tài)和動作命令配畫上實現(xiàn)該狀態(tài)或動作命令的控制功能的電氣執(zhí)行元件，并以對應(yīng)的PLC輸出點的編號定義這些電氣執(zhí)行元件。2.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖7-6機(jī)械手控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.邏輯設(shè)計法(1)“與”運算(2)“或”運算(3)“非”運算(1)“與”運算圖7-7“與”運算的邏輯圖(2)“或”運算圖7-8“或”運算的梯形圖(3)“

17、非”運算圖7-9“與或非”運算的梯形圖7.4可編程序控制應(yīng)用舉例7.4.1十字路口的交通信號燈控制7.4.2自動門控制系統(tǒng)7.4.3搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計7.4.4密碼鎖PLC系統(tǒng)的設(shè)計7.4.5三層電梯自動控制7.4.6PID控制的恒壓供水系統(tǒng)7.4.7PLC在機(jī)械手臂控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7.4.8小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計7.4.1十字路口的交通信號燈控制1.控制要求2.功能分析3.I/O分配表4.梯形圖1.控制要求圖7-10十字路口交通燈正常工作時序2.功能分析1)南北綠燈亮25s后，閃爍三次，共計3s，南北綠燈滅的同時，南北黃燈亮2s進(jìn)行警告。2)東西綠燈亮25s，閃爍三次

18、，共計3s，東西綠燈滅的同時，東西黃燈亮2s進(jìn)行警告。3)重復(fù)1)、2)。3.I/O分配表表7-2I/O分配表4.梯形圖圖7-11交通信號燈控制梯形圖7.4.2自動門控制系統(tǒng)1.控制要求2. I/O分配表3.梯形圖1.控制要求人靠近自動門時，紅外感應(yīng)器為ON，高速開門繼電器驅(qū)動電動機(jī)高速開門，碰到開門減速開關(guān)時，變?yōu)榈退匍_門，碰到開門極限開關(guān)時電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，開始延時。若在0.5s內(nèi)紅外感應(yīng)器檢測到無人，高速關(guān)門繼電器驅(qū)動電動機(jī)高速關(guān)門，碰到關(guān)門減速開關(guān)時，該為低速關(guān)門，碰到關(guān)門極限開關(guān)時，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。在關(guān)門期間若感應(yīng)器檢測到有人，停止關(guān)門，0.5s后自動轉(zhuǎn)換為高速開門。2. I/O分配表

19、表7-3自動門控制系統(tǒng)的I/O分配表3.梯形圖圖7-12自動門控制梯形圖7.4.3搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1.設(shè)備概況2.控制要求3. I/O分配表4.梯形圖1.設(shè)備概況實用搶答器的這一產(chǎn)品是各種競賽活動中不可缺少的設(shè)備，無論是學(xué)校、工廠、軍隊還是益智性電視節(jié)目，都會舉辦各種各樣的智力競賽，都會用到搶答器。目前市場上已有的各種各樣的智力競賽搶答器絕大多數(shù)是早期設(shè)計的，只是具有搶答鎖定功能的一個電路，以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)品。這部分搶答器已相當(dāng)成熟?，F(xiàn)在的搶答器具有倒計時、定時、自動(或手動)復(fù)位、報警(聲響提示，有的以音樂的方式來體現(xiàn))、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功

20、能。但功能越多的電路相對來說就越復(fù)雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡單(有的甚至沒有顯示電路)，無法判斷提前搶按按鈕的行為，不便于電路升級換代。本設(shè)計是利用PLC作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號的產(chǎn)生，用PLC本身的優(yōu)勢使競賽真正達(dá)到公正、公平、公開。2.控制要求1)搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1S8表示。2)設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3)搶答器具有鎖存與顯示功能。4)搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定(如10s)。5)參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清除

21、為止。6)如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示0。3. I/O分配表表7-4I/O分配表4.梯形圖圖7-13搶答系統(tǒng)梯形圖7.4.4密碼鎖PLC系統(tǒng)的設(shè)計1.控制要求2. I/O分配表3.梯形圖1.控制要求1)按下啟動按鈕，此系統(tǒng)可進(jìn)行使用。2)設(shè)定/輸入密碼按鈕為ON時，可進(jìn)行密碼的設(shè)定，密碼值由數(shù)字鍵進(jìn)行輸入，每個數(shù)字可重復(fù)使用。3)設(shè)定/輸入密碼按鈕為OFF時，可由數(shù)字鍵輸入密碼值進(jìn)行開鎖，密碼輸入結(jié)束后，按下確認(rèn)鍵，則系統(tǒng)將輸入值與設(shè)定值進(jìn)行比較，以確定是否開鎖。4)錯誤燈亮后，按下清除按鈕，重新輸入密碼，連續(xù)輸入錯誤密碼3次后，無法再輸入。5

22、)若要更改密碼，則按下清除密碼設(shè)置值按鈕，再按設(shè)定輸入密碼按鈕，進(jìn)行密碼重新設(shè)定，然后按下啟動按鈕，重新使用。2. I/O分配表表7-5I/O分配表3.梯形圖圖7-14密碼鎖梯形圖3.梯形圖圖7-14密碼鎖梯形圖(續(xù))7.4.5三層電梯自動控制1.控制要求2. I/O分配表3.梯形圖1.控制要求1)電梯運行時，電梯開門與關(guān)門按鈕不起作用，電梯到達(dá)停在各樓層時，電梯開門與關(guān)門動作可由電梯開門與關(guān)門按鈕控制。2)每節(jié)電梯采用轎廂外呼叫、轎廂內(nèi)按鈕控制方式的自動控制形式。3)電梯運行方向是由上行方向燈E1和下行方向燈E2指示的，當(dāng)電梯運行方向確定后，在關(guān)門信號和門鎖信號符合要求的情況下，電梯開始啟動

23、運行。4)樓層呼叫按鈕及電梯內(nèi)按鈕按下，電梯未達(dá)到相應(yīng)樓層或未得到相應(yīng)的響應(yīng)時，相應(yīng)指示燈一直接通指示。2. I/O分配表表7-6I/O分配表2. I/O分配表表7-6I/O分配表3.梯形圖圖7-15電梯控制梯形圖3.梯形圖圖7-15電梯控制梯形圖(續(xù)一)3.梯形圖圖7-15電梯控制梯形圖(續(xù)二)7.4.6PID控制的恒壓供水系統(tǒng)1.功能要求2. I/O分配表3.梯形圖1.功能要求1)該供水系統(tǒng)有兩臺水泵自動輪流運行，自動運行時泵運行累計100h輪換一次，手動時不切換。2)兩臺水泵分別由M1、M2電動機(jī)拖動，電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，由KM1、KM2控制。3)切換后起動和停電后起動須

24、5s報警，運行異?？勺詣忧袚Q到備用泵，并報警。4)PLC采用PID調(diào)節(jié)指令。5)水壓在010kg可調(diào)，通過觸摸屏(F940)輸入調(diào)節(jié)。6)觸摸屏可以顯示設(shè)定水壓、實際水壓、水泵的運行時間、轉(zhuǎn)速、報警信號等。7)變頻器(使用三菱FR-A540)采用PLC的特殊功能單元FXON-3A的模擬輸出，調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器參數(shù)自行設(shè)計。2. I/O分配表表7-7I/O分配表3.梯形圖圖7-16恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖3.梯形圖圖7-16恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖(續(xù)一)3.梯形圖圖7-16恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖(續(xù)二)7.4.7PLC在機(jī)械手臂控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1.控制要求2.功能分析3.元件分配4.繪制狀態(tài)流程圖

25、5.程序清單7.4.7PLC在機(jī)械手臂控制系統(tǒng)中的應(yīng)用圖7-17機(jī)械手臂控制系統(tǒng)1.控制要求1)工件的補充使用人工控制，可直接將工件放在D點(LS0動作)。2)只要D點有工件，機(jī)械手臂即先下降(B缸動作)將工件抓取(C缸動作)后上升(B缸復(fù)位)，再將工件搬運(A缸動作)到E點上方，機(jī)械手臂再次下降(B缸動作)后放開(C缸復(fù)位)工件，機(jī)械手臂上升(B缸復(fù)位)，最后機(jī)械手臂再回到原點(A缸復(fù)位)。3)A、B、C缸均為單作用氣缸，使用電磁控制。4)C缸在抓取或放開工件后，都需有1s的間隔，機(jī)械手臂才能動作。5)當(dāng)E點有工件且B缸已上升到LS4時，傳送帶電動機(jī)轉(zhuǎn)動以運走工件，經(jīng)2s后傳送帶電動機(jī)自動停

26、止。6)LS0D點有無工件偵測用限制開關(guān)2.功能分析1)原點復(fù)位：選定以A缸退回至右極限位置(LS2 ON)、B缸上升至上極限位置(LS4 ON)及C缸松開為機(jī)械手臂的原點。2)工件搬運流程：依題意其動作為一循環(huán)式單一順序流程。3)傳送帶流程：在偵測到E點有工件且B缸在上極限位置時，應(yīng)驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動。4)上述兩個流程可以同時進(jìn)行，因此使用并進(jìn)分支流程來完成組合。3.元件分配D點工件傳感器LS0，使用輸入繼電器X0；A缸左限位傳感器LS1，使用輸入繼電器X1。A缸右限位傳感器LS2，使用輸入繼電器X2；B缸下限位傳感器LS3，使用輸入繼電器X3。B缸上限位傳感器LS4，使用輸入繼電器X4；E點工

27、件傳感器LS5，使用輸入繼電器X5。A缸驅(qū)動，使用輸出繼電器Y0；B缸驅(qū)動，使用輸出繼電器Y1。C缸驅(qū)動，使用輸出繼電器Y2；傳送帶驅(qū)動，使用輸出繼電器Y3。4.繪制狀態(tài)流程圖)原點復(fù)位流程圖如圖7-19所示。2)工件搬運流程圖如圖7-20所示。3)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)階梯圖如圖7-21所示。圖7-18元件分配圖圖7-19原點復(fù)位流程圖圖7-20工件搬運流程圖7-21步進(jìn)階梯圖5.程序清單表7-8程序清單表表7-8程序清單表7.4.8小型SBR廢水處理PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計1.系統(tǒng)介紹2. SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計過程1.系統(tǒng)介紹(1) SBR廢水處理工藝的技術(shù)要求(2)SBR廢水處理系統(tǒng)動力

28、設(shè)備(3)SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計要求(1) SBR廢水處理工藝的技術(shù)要求圖7-22SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖(2)SBR廢水處理系統(tǒng)動力設(shè)備SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動力設(shè)備(水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動閥)，均采用三相交流異步電動機(jī)，電動機(jī)和電磁閥(AC220V選配)選配防水防潮型。1#清水泵：立式離心泵LS50-10-A，揚程10m，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：立式離心泵LS40-32.1，揚程30m，流量16m3/h，3kW。曝氣羅茨風(fēng)機(jī)：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。電動閥：閥體D97A1X5-10ZB-125mm，電動裝置LQ20-1，AC380V，60W。

29、(3)SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計要求1)控制裝置選用PLC作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)工藝要求合理選配PLC機(jī)型和I/O接口。2)可執(zhí)行手動和自動兩種方式，應(yīng)能按照工藝要求編輯程序并可實時整定參數(shù)。3)電動閥上驅(qū)動電動機(jī)為正、反轉(zhuǎn)雙向運行，因此要在PLC控制回路加互鎖功能。4)PLC的接地應(yīng)按手冊中的要求設(shè)計，并在圖中表示或說明。5)為了設(shè)備安全運行，考慮必要的保護(hù)措施，入如電動機(jī)過熱保護(hù)、控制系統(tǒng)短路保護(hù)等。6)繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路，編制PLC的I/O接口功能表。7)選擇電器元件、編制元器件目錄表。8)繪制接線圖、電控柜布置圖和配線圖、控制面板布置圖和配線圖等

30、。9)采用梯形圖或指令表編制PLC控制程序。2. SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計過程(1)總體方案說明(2) SBR廢水處理電氣控制原理圖設(shè)計(3)SBR廢水處理系統(tǒng)電氣工藝設(shè)計(1)總體方案說明1)SBR廢水處理系統(tǒng)控制對象電動機(jī)均由交流接觸器完成起、?？刂疲妱娱y電動機(jī)要采用正、反轉(zhuǎn)控制。2)污水池、清水池、中水水箱水位檢測開關(guān)，在選型時考慮抗干擾性能，選用電極考慮耐腐蝕性。3)電動閥上驅(qū)動電動機(jī)，其內(nèi)部設(shè)有過載保護(hù)開關(guān)，為常閉觸點，作為電動閥過載保護(hù)信號，PLC控制電路考慮該信號邏輯關(guān)系。4)1#清水泵、2#清水泵、羅茨風(fēng)機(jī)電動機(jī)、電動閥電動機(jī)分別采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護(hù)，其熱繼電器

31、的常開觸點通過中間繼電器轉(zhuǎn)換后，作為PLC的輸入信號，用以完成各個電動機(jī)系統(tǒng)的過載保護(hù)。5)羅茨風(fēng)機(jī)的控制要求在無負(fù)載條件下起動或停機(jī)，需要在曝氣管路上設(shè)置排空電磁閥。6)主電路用斷路器，各負(fù)載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實現(xiàn)短路保護(hù)。7)電控箱設(shè)置在控制室內(nèi)。(1)總體方案說明8)PLC選用繼電器輸出型。9)PLC自身配有24V直流電源，外接負(fù)載時需考慮其供電容量。(2) SBR廢水處理電氣控制原理圖設(shè)計1)主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風(fēng)機(jī)M3；交流接觸器KM4、KM5控制電動閥電動機(jī)M4，通過正、反轉(zhuǎn)完成開起閥門和關(guān)閉

32、閥門的功能。2)電動機(jī)M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)過載保護(hù)。3)QF為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護(hù)，又起到分?jǐn)嗳嘟涣麟娫吹淖饔?，使用和維修方便。4)熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4實現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。(2) SBR廢水處理電氣控制原理圖設(shè)計圖7-23SBR廢水處理電氣控制系統(tǒng)主電路圖7-24SBR廢水處理系統(tǒng)交流控制電路圖7-25SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制電路原理圖表7-9SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸入接口功能表表7-10SBR廢水處理系統(tǒng)PLC輸出接口功能表表7-11SBR廢水處理系統(tǒng)元器件目錄表圖7-26SBR廢水處理系統(tǒng)控制流程圖

33、(3)SBR廢水處理系統(tǒng)電氣工藝設(shè)計1)先根據(jù)控制系統(tǒng)要求和電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)，確定電器元器件的總體布局以及電控箱內(nèi)裝配板與控制面板上應(yīng)安裝的電器元件。2)依據(jù)用戶要求滿足操作方便、美觀大方、布局均勻?qū)ΨQ等設(shè)計原則，繪制電控箱電器板元件布置圖、電器面板元件布置圖、電氣接線圖等，如圖7-28、圖7-29所示。3)依據(jù)電器元件布置圖及電器元器件的外形尺寸、安裝尺寸，繪制電器板(絕緣板、鍍鋅鐵板或架)、控制面板(有機(jī)玻璃板、鋁板或鐵板等)、墊板(有機(jī)械強度的絕緣板或鍍鋅板)等零部件加工圖。4)依據(jù)電器安裝板、控制面板尺寸設(shè)計電控箱，繪制電控箱安裝圖。圖7-27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序圖7-

34、27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序(續(xù)一)圖7-27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序(續(xù)二)圖7-27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序(續(xù)三)圖7-27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序(續(xù)四)圖7-27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序(續(xù)五)圖7-27SBR廢水處理系統(tǒng)PLC控制梯形圖程序(續(xù)六)圖7-28電控箱電器板元件布置圖圖7-29電控箱電器面板元件布置圖7.5可編程序控制應(yīng)用參考選題7.5.1鍋爐車間輸煤機(jī)組控制7.5.2千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制7.5.3旋轉(zhuǎn)式濾水器電氣控制系統(tǒng)7.5.4鍋爐車間輸煤機(jī)組控制7.5.5鍋爐車間輸煤機(jī)組控制7.5.1鍋

35、爐車間輸煤機(jī)組控制1.輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)2.輸煤機(jī)組控制要求3.設(shè)計任務(wù)1.輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)圖7-30輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖1.輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)表7-12輸煤機(jī)組控制信號說明2.輸煤機(jī)組控制要求(1)手動開車/停車功能(2)自動開車/停車功能(3)相關(guān)參數(shù)(1)手動開車/停車功能SA1手柄指向左45時，接點SA1-1接通，通過SB4SB9控制按鈕，對輸煤機(jī)組單臺設(shè)備獨立調(diào)試與維護(hù)使用，任何一臺單機(jī)開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時人身和設(shè)備安全。(2)自動開車/停車功能1)正常開車。2)正常停車。3)過載保護(hù)。4)緊急停車。5)系統(tǒng)正常運行指示。(3)相關(guān)參數(shù)1)M1M6及磁選料器YA功

36、率如圖7-30中所示。2)指示燈HL：0.25W，DC24V。3)電鈴HA：8W，AC220V。3.設(shè)計任務(wù)1)根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2)根據(jù)控制要求，編制輸煤機(jī)組PLC控制程序，有條件可以利用模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運行。3)編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括：設(shè)計過程和有關(guān)說明；基于PLC的輸煤機(jī)組電氣控制系統(tǒng)電路圖；PLC控制程序(梯形圖和指令表)；電器元器件的選擇和有關(guān)計算；電氣設(shè)備明細(xì)表；參考資料、參考書及參考手冊；其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。7.5.2千斤頂

37、液壓缸加工機(jī)床電氣控制1.機(jī)床概況2.控制要求3.設(shè)計任務(wù)1.機(jī)床概況1)工件定位。2)工件夾緊。3)滑臺入位。4)加工零件。5)滑臺復(fù)位。6)夾具松開。表7-13電磁閥動作要求2.控制要求1)左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機(jī)M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機(jī)同時運轉(zhuǎn)。2)只有在液壓泵電動機(jī)M3工作，油壓達(dá)到一定壓力(壓力繼電器檢測)后，才能進(jìn)行其他的控制。3)機(jī)床既能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進(jìn)行調(diào)整。4)要求有必要的電氣連鎖與保護(hù)，還有顯示與安全照明。5)控制信號說明見表7-14。6)相關(guān)參數(shù)：動力頭電動機(jī)M1：Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A；冷卻泵電動機(jī)M2：JCB-

38、22，0.15kW，AC380V，0.43A；液壓泵電動機(jī)M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A；電磁閥YV1YV5：100mA，AC220V；指示燈HL1HL8：10mA，DC24V；安全照明：10W，6.3V。表7-14控制信號說明3.設(shè)計任務(wù)1)根據(jù)控制要求，進(jìn)行機(jī)床電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2)根據(jù)控制要求，編制機(jī)床控制PLC應(yīng)用程序，有條件可以利用模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運行。3)編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括：設(shè)計過程和有關(guān)說明；基于PLC的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)電路圖；PLC控制程序(梯形圖和指令表)；電器元器件的選擇和有關(guān)計算；電

39、氣設(shè)備明細(xì)表；參考資料、參考書及參考手冊；其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。7.5.3旋轉(zhuǎn)式濾水器電氣控制系統(tǒng)1.設(shè)備概況2.控制要求3.設(shè)計任務(wù)1.設(shè)備概況圖7-31旋轉(zhuǎn)式濾水器控制框圖2.控制要求(1)手動調(diào)試和檢修(2)人工除雜排污(3)定時自動除雜排污(4)差壓自動除雜排污(5)超壓停機(jī)(6)計數(shù)功能(7)減速機(jī)潤滑(8)除雜排污閥門的電動裝置(9)其他必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對象運行狀態(tài)顯示等(10)相關(guān)參數(shù)(1)手動調(diào)試和檢修SA1手柄指向左45時，接點SA1-1接通，通過SB1、SB2控制按鈕，手動開/關(guān)電動閥，

40、通過SB3、SB4控制按鈕，手動開/關(guān)濾水器電動機(jī)，以便于系統(tǒng)調(diào)試和檢修。(2)人工除雜排污SA1手柄指向右45時，接點SA1-2接通，人工起動、停止旋轉(zhuǎn)式濾水器進(jìn)行除雜排污。(3)定時自動除雜排污SA1手柄回零位時，若原水中雜物較少，固體漂浮物也較少。因此，水處理車間的旋轉(zhuǎn)式濾水器長時間正常濾水，不能進(jìn)行差壓自動除雜排污。由于旋轉(zhuǎn)式濾水器長時間置于水中，各個機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)會銹蝕，影響過濾和除雜排污或?qū)е滦D(zhuǎn)式濾水器損壞，因此，需要具有定時自動除雜排污功能。(4)差壓自動除雜排污SA1手柄回零位時，若濾水器進(jìn)、出水口產(chǎn)生的壓力差高于差壓控制器設(shè)定值時，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動進(jìn)行除雜排污，直到濾水器進(jìn)、

41、出水口產(chǎn)生的壓力小于差壓控制器設(shè)定值時，旋轉(zhuǎn)式濾水器自動停止除雜排污，恢復(fù)正常濾水狀態(tài)。(5)超壓停機(jī)旋轉(zhuǎn)式濾水器內(nèi)部的過濾孔被小顆粒雜物堵死無法排出，進(jìn)、出水口的壓力差較高，雖然進(jìn)行了除雜排污，但是進(jìn)、出水口的壓力差仍然未能降到正常值，差壓控制器內(nèi)微動開關(guān)長時間動作(810min)，需要立即停車，并發(fā)出聲光報警。(6)計數(shù)功能該設(shè)備不管進(jìn)行了哪種形式的除雜排污，每次進(jìn)行除雜排污后都要有記錄。因此需要記錄除雜排污次數(shù)(5位)。(7)減速機(jī)潤滑在旋轉(zhuǎn)式濾水器上裝有行星擺線針輪減速機(jī)，由輸油泵將油室中的潤滑油源源地送入減速機(jī)，液壓泵拖動電動機(jī)與濾水器電動機(jī)同步運行。(8)除雜排污閥門的電動裝置內(nèi)設(shè)

42、三相交流異步電動機(jī)380V/60W、閥門限位開關(guān)和電動機(jī)過熱保護(hù)，通過正、反相運行實現(xiàn)開閥、關(guān)閥功能。(9)其他必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對象運行狀態(tài)顯示等其他必要的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，受控對象運行狀態(tài)顯示等(10)相關(guān)參數(shù)1)濾水器電動機(jī)M1：Y系列，AC380V，1.5kW，6極；液壓泵電動機(jī)M2：Y系列，AC380V，70W，4極；減速機(jī)4極減速；電動閥電動機(jī)M3：AC380V，60W，電動閥自帶。2)差壓變送器測量范圍：0.30.8MPa可調(diào)，電感性電接點輸出：AC220V，1A。3)指示燈HL：10mA，DC24V。4)電鈴HA：8W，AC220V。表7-15控制信號說明3.設(shè)計任務(wù)1)

43、根據(jù)控制要求，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式濾水器電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2)根據(jù)控制要求，編制旋轉(zhuǎn)式濾水器控制PLC應(yīng)用程序，有條件可以利用模擬開關(guān)板調(diào)試程序，模擬運行。3)編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括：設(shè)計過程和有關(guān)說明；基于PLC的旋轉(zhuǎn)式濾水器電氣控制系統(tǒng)電路圖；PLC控制程序(梯形圖和指令表)；電器元器件的選擇和有關(guān)計算；電氣設(shè)備明細(xì)表；參考資料、參考書及參考手冊；其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對課程設(shè)計的認(rèn)識和建議等。7.5.4鍋爐車間輸煤機(jī)組控制1.設(shè)備概況2.控制要求3.設(shè)計任務(wù)1.設(shè)備概況鉆床可以進(jìn)行多種形式的加工，如鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸運動和進(jìn)給運動有較寬的調(diào)速范圍。Z3040型搖臂鉆床的主軸的調(diào)速范圍為50 1，正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速為40r/min，最高為2000r/min，進(jìn)給范圍為0.051.60r/min。它的調(diào)速