電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課件第七章匯編

1、第7章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用(yngyng)實(shí)例7.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件配置7.3PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序的設(shè)計(jì)7.4順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)方法7.5PLC在工業(yè)(gngy)控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用實(shí)例共五十四頁(yè)7.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容(nirng)和步驟7.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)的內(nèi)容7.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)的步驟共五十四頁(yè)7.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(shj)的內(nèi)容1)分析控制對(duì)象(duxing)、明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。2)選定PLC的型號(hào)及所需的輸入/輸出模塊，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行配置。3)編制PLC的輸入/

2、輸出分配表和繪制輸入/輸出端子接線圖。4)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格要求說(shuō)明書，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言(常用梯形圖)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。5)設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜，選擇所需的電氣元件。6)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和操作使用說(shuō)明書。共五十四頁(yè)7.1.2PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)設(shè)計(jì)的步驟1.系統(tǒng)規(guī)劃2.硬件設(shè)計(jì)3.軟件設(shè)計(jì)4.系統(tǒng)調(diào)試(dio sh)5.技術(shù)文件編制共五十四頁(yè)圖7-1PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)設(shè)計(jì)的步驟共五十四頁(yè)7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件(yn jin)配置7.2.1PLC機(jī)型的選擇7.2.2開關(guān)(kigun)量I/O模塊的選擇7.2.3模擬量I/O模塊的選擇7.2.4智

3、能模塊的選擇共五十四頁(yè)7.2.1PLC機(jī)型的選擇(xunz)性能與任務(wù)相適應(yīng)PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求(yoqi)PLC機(jī)型盡可能統(tǒng)一指令系統(tǒng)共五十四頁(yè)1.性能(xngnng)與任務(wù)相適應(yīng)對(duì)控制速度要求不高的開關(guān)量控制系統(tǒng)，選用小型PLC。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶D/A轉(zhuǎn)換的模擬(mn)輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的小型PLC。 西門子公司的S7-200、S7-1200PLC在進(jìn)行小型數(shù)字、模擬混合系統(tǒng)控制時(shí)具有較高的性能價(jià)格比，實(shí)施起來(lái)也較為方便。對(duì)于比較復(fù)雜、控制功能要求較高

4、的應(yīng)用系統(tǒng)，如需要PID調(diào)節(jié)、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可選用中、大型PLC ，如西門子公司的S7-300、S7-400。共五十四頁(yè)2. 提高(t go)PLC快速響應(yīng)的幾點(diǎn)措施1)選擇CPU速度比較快的PLC，使執(zhí)行一條基本指令的時(shí)間不超過(guò)0.5s。2)優(yōu)化應(yīng)用軟件，縮短掃描周期。3)采用(ciyng)高速響應(yīng)模塊，其響應(yīng)的時(shí)間不受PLC周期的影響，而只取決于硬件的延時(shí)。共五十四頁(yè)3. PLC機(jī)型盡可能統(tǒng)一(tngy) 一個(gè)大型企業(yè)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。因?yàn)橥粰C(jī)型的PLC ，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理，這不僅使模塊通用性好，減少備件量，而且給編程和維修帶來(lái)極大的方便，也給

5、擴(kuò)展系統(tǒng)升級(jí)留有余地；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享，配以上位計(jì)算機(jī)后，可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC連成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)(kn zh x tn)，相互通信，集中管理。共五十四頁(yè)4.指令系統(tǒng)(zh ln x tn)1)指令系統(tǒng)(zh ln x tn)的總語(yǔ)句數(shù)。2)指令系統(tǒng)(zh ln x tn)種類。3)指令系統(tǒng)(zh ln x tn)的表達(dá)方式。4)應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)。共五十四頁(yè)7.2.2開關(guān)(kigun)量I/O模塊的選擇1.開關(guān)量輸入模塊(m kui)的選擇2.開關(guān)量輸出模塊(m kui)的選擇共五十四頁(yè)1.開關(guān)

6、量輸入模塊(m kui)的選擇1)選擇工作電壓等級(jí)(dngj)。2)選擇模塊密度。3)門坎電平。共五十四頁(yè)2.開關(guān)(kigun)量輸出模塊的選擇1)輸出方式的選擇(xunz)。2)輸出電流的選擇(xunz)。共五十四頁(yè)7.2.3模擬量I/O模塊(m kui)的選擇1.模擬量輸入模塊(m kui)的選擇2.模擬量輸出模塊(m kui)的選擇共五十四頁(yè)1.模擬量輸入模塊(m kui)的選擇1)模擬量值的輸入范圍。2)模擬量輸入模塊的分辨率、輸入精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間(shjin)等參數(shù)指標(biāo)應(yīng)符合具體的系統(tǒng)要求。3)在應(yīng)用中要注意抗干擾措施。共五十四頁(yè)2.模擬量輸出模塊的選擇(xunz)模擬量輸出模塊的輸出

7、類型有電壓(diny)輸出和電流輸出兩種，輸出范圍有010V、10V、020mA等。模擬量輸出模塊的輸出精度、分辨率、抗干擾措施等都與模擬量輸入模塊的情況類似。S7-200 PLC提供了EM231 4路模擬量輸入模塊、EM231 4路輸入熱電偶、EM231 2路熱電阻(RTD)、EM232 2路模擬量輸出模塊、EM235 4輸入/1輸出組合模塊，可根據(jù)實(shí)際需要選用。共五十四頁(yè)7.2.4智能(zh nn)模塊的選擇 一般的智能模塊(m kui)包括PROFIBUS-DP模塊(如EM277模塊)、工業(yè)以太網(wǎng)模塊(如CP243-1、CP243-1 IT)、調(diào)制解調(diào)器模塊(如EM241模塊)、定位模塊

8、(如EM253模塊)等。 需要注意：一般智能模塊價(jià)格比較昂貴，而有些功能采用一般I/O模塊也可以實(shí)現(xiàn)，只是要增加軟件的工作量，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定取舍。共五十四頁(yè)7.3PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序(chngx)的設(shè)計(jì)7.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)(shj)法7.3.2順序控制設(shè)計(jì)(shj)法與順序功能圖共五十四頁(yè)7.3.1經(jīng)驗(yàn)(jngyn)設(shè)計(jì)法1.考慮不周、設(shè)計(jì)(shj)麻煩、設(shè)計(jì)(shj)周期長(zhǎng)2.梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護(hù)困難共五十四頁(yè)圖7-2運(yùn)料小車(xioch)控制系統(tǒng)共五十四頁(yè)7.3.2順序(shnx)控制設(shè)計(jì)法與順序(shnx)功能圖1.順序功能(gngnng)圖2.順序功能(gngnng)圖

9、的基本結(jié)構(gòu)3.順序功能(gngnng)圖法共五十四頁(yè)1.順序(shnx)功能圖(1)步與動(dòng)作(2)有向連線(lin xin) (3)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件圖7-3順序功能圖舉例共五十四頁(yè)2.順序功能圖的基本(jbn)結(jié)構(gòu)(1)單序列(xli)結(jié)構(gòu)(2)選擇序列(xli)結(jié)構(gòu)(3)并行序列(xli)結(jié)構(gòu)共五十四頁(yè)(1)單序列(xli)結(jié)構(gòu)單序列由一系列相繼激活的步組成。每步的后面僅有一個(gè)(y )轉(zhuǎn)換條件，每個(gè)轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步，如圖7-4所示。圖7-4單序列結(jié)構(gòu)共五十四頁(yè)(2)選擇(xunz)序列結(jié)構(gòu)選擇序列的開始稱為分支。某一步的后面有幾個(gè)(j )步，當(dāng)滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時(shí)，轉(zhuǎn)向不同的步，如圖7-5

10、a所示。選擇序列的結(jié)束稱為合并。幾個(gè)選擇序列合并到同一個(gè)序列上，各個(gè)序列上的步在各自轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)步，如圖7-5b所示。圖7-5選擇序列的分支與合并共五十四頁(yè)并行序列的開始稱為分支。當(dāng)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)，這些序列稱為并行序列。它們被同時(shí)激活后，每個(gè)序列中的活動(dòng)步的進(jìn)展將是獨(dú)立的，如圖7-6a所示。并行序列中，水平連線用雙線表示，用以表示同步實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。并行序列的分支中只允許(ynx)有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，并標(biāo)在水平雙線之上。并行序列的結(jié)束稱為合并。在并行序列中，處于水平雙線以上的各步都為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)步，如圖7-6b所示。并行序列的合并只允許有一個(gè)

11、轉(zhuǎn)換條件，并標(biāo)在水平雙線之下。(3)并行序列(xli)結(jié)構(gòu)圖7-6并行序列的分支與合并共五十四頁(yè)3.順序(shnx)功能圖法 順序功能圖法首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)順序功能圖，然后再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)順序控制程序。在順序功能圖中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換時(shí)使前級(jí)步的活動(dòng)結(jié)束(jish)而使后續(xù)步的活動(dòng)開始，步之間沒有重疊。這使系統(tǒng)中大量復(fù)雜的聯(lián)鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決。而對(duì)于每步的程序段，只需處理極其簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。因而這種編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)、規(guī)律性強(qiáng),設(shè)計(jì)出的控制程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好，程序的調(diào)試、運(yùn)行也很方便，可以極大地提高工作效率。 S7-200 PLC采用順序功能圖法設(shè)計(jì)時(shí)，可用置位/復(fù)位(S/R)指

12、令、順序控制繼電器(SCR)指令、移位寄存器(SHRB)指令等實(shí)現(xiàn)編程。共五十四頁(yè)7.4順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)(shj)方法7.4.1置位、復(fù)位指令(zhlng)編程7.4.2順序控制繼電器指令編程7.4.3具有多種工作方式的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法共五十四頁(yè)7.4.1置位、復(fù)位指令(zhlng)編程交通燈控制1.控制要求2.輸入、輸出信號(hào)地址分配3.設(shè)計(jì)(shj)順序功能圖和梯形圖程序共五十四頁(yè)1.控制(kngzh)要求1)接通起動(dòng)按鈕后，信號(hào)燈開始工作，南北向紅燈、東西向綠燈同時(shí)(tngsh)亮。2)東西向綠燈亮25s后，閃爍3次(1s/次)，接著東西向黃燈亮，2s后東西向紅燈亮，30s后東西

13、向綠燈又亮如此不斷循環(huán)，直至停止工作。3)南北向紅燈亮30s后，南北向綠燈亮，25s后南北向綠燈閃爍3次(1s/次)，接著南北向黃燈亮，2s后南北向紅燈又亮如此不斷循環(huán)，直至停止工作。共五十四頁(yè)圖7-7交通(jiotng)信號(hào)燈控制示意圖共五十四頁(yè)2.輸入、輸出信號(hào)(xnho)地址分配表7-1交通信號(hào)燈控制I/O地址(dzh)分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)起動(dòng)按鈕SB1I01南北紅燈HL1、HL2Q00停止按鈕SB2I02南北綠燈HL3、HL4Q04南北黃燈HL5、HL6Q05東西紅燈HL7、HL8Q03東西綠燈HL9、HL10Q01東西黃燈HL11、HL12Q02共五十四頁(yè)圖7-8I/O接線圖共五十

14、四頁(yè)3.設(shè)計(jì)(shj)順序功能圖和梯形圖程序圖7-9交通(jiotng)信號(hào)燈控制順序功能圖共五十四頁(yè)圖7-10交通(jiotng)信號(hào)燈梯形圖程序共五十四頁(yè)7.4.2順序控制繼電器指令編程深孔鉆組合(zh)機(jī)床1.深孔鉆組合機(jī)床控制要求2. I/O信號(hào)(xnho)地址分配和接線圖3.畫出順序功能圖4.由順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖共五十四頁(yè)1.深孔鉆組合(zh)機(jī)床控制要求 刀具進(jìn)退與行程開關(guān)示意圖如圖7-11所示。 在起始位置O點(diǎn)時(shí)，行程開關(guān)SQ1被壓合，按起動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，刀具前進(jìn)。退刀由行程開關(guān)控制，當(dāng)動(dòng)力頭依次壓在SQ3、SQ4、SQ5上時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)(fn zhun)，刀具會(huì)自

15、動(dòng)退刀，退刀到起始位置時(shí)，SQ1被壓合，退刀結(jié)束，又自動(dòng)進(jìn)刀，直到三個(gè)過(guò)程全部結(jié)束。圖7-11深孔鉆組合機(jī)床工作示意圖共五十四頁(yè)2. I/O端子(dun z)接線圖圖7-12深孔鉆控制(kngzh)I/O接線圖共五十四頁(yè)3. 順序(shnx)功能圖根據(jù)深孔鉆組合機(jī)床工作示意圖，可畫出順序(shnx)功能圖如圖7-13所示。圖7-13深孔鉆順序功能圖共五十四頁(yè)4.由順序(shnx)功能圖設(shè)計(jì)梯形圖圖7-14深孔鉆控制(kngzh)梯形圖共五十四頁(yè)7.5PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用(yngyng)實(shí)例7.5.1節(jié)日彩燈(ci dn)的PLC控制7.5.2恒溫控制共五十四頁(yè)7.5.1節(jié)日(jir

16、)彩燈的PLC控制1.彩燈閃爍(shn shu)一般控制方法環(huán)形分配器原理2.環(huán)形分配器法編程3.編寫彩燈“花式”節(jié)拍輸出分配表程序共五十四頁(yè)1.彩燈閃爍(shn shu)一般控制方法環(huán)形分配器原理圖7-23環(huán)形(hun xn)分配器示意“鐘”共五十四頁(yè)表7-3節(jié)日彩燈(ci dn)“步進(jìn)單閃”花式節(jié)拍輸出分配表長(zhǎng)針節(jié)拍中間輸出V20V21V22V23V24V25V26V27M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+共五十四頁(yè)表7-4節(jié)日彩燈“奇偶跳變(tio bin)”花式節(jié)拍輸出分配表長(zhǎng)針節(jié)拍中間輸出V20V21V22V23V24V25V26V27M20+M21+M2

17、2+M23 +M24+M25+M26+M27+共五十四頁(yè)2.環(huán)形(hun xn)分配器法編程(1) 時(shí)基(2) 單步環(huán)形移位(3) “長(zhǎng)針”周期(zhuq)觸發(fā)、“短針”單步環(huán)形移位共五十四頁(yè)3.編寫彩燈“花式(hu sh)”節(jié)拍輸出分配表程序圖7-24節(jié)日(jir)彩燈控制程序共五十四頁(yè)7.5.2恒溫(hngwn)控制1.恒溫控制的基本思路2.數(shù)據(jù)的變換與處理(chl)3.設(shè)計(jì)梯形圖程序共五十四頁(yè)1.恒溫(hngwn)控制的基本思路圖7-25溫度控制系統(tǒng)(kn zh x tn)硬件示意圖共五十四頁(yè)2.數(shù)據(jù)(shj)的變換與處理(1)數(shù)據(jù)輸入變換過(guò)程(guchng)(2)控制量輸出變換過(guò)程圖7

18、-26420mA模擬量變換坐標(biāo)共五十四頁(yè)3.設(shè)計(jì)(shj)梯形圖程序1)主程序(OB1)：網(wǎng)絡(luò)1將溫度信號(hào)輸入值轉(zhuǎn)換成025600存入(cn r)VW162，以及再轉(zhuǎn)換成0100范圍并存入(cn r)VW170，該溫度值可用于數(shù)碼顯示或后面的“比較器”數(shù)值比較。2)子程序0(SBR0)：初始化變量存儲(chǔ)器，其中VD160、VW170開機(jī)清零；VW180置最大輸出調(diào)控量32000(20mA)；VW182置0輸出調(diào)控量(4mA)。3)子程序1(SBR1)：填寫除給定值以外其他PID回路表參數(shù)。4)中斷0(INT0)完成以下功能：將VW162以上16位補(bǔ)0成為雙字整數(shù)，再劃為實(shí)數(shù)，并除以25600.0使之成為0.01.0的過(guò)程變量(PVn)；I0.0置1時(shí)PID回路指令有效；將0.01.0的輸出轉(zhuǎn)換成025600的整數(shù)，再加6400，成為640032000的輸出，其中還有