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四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院《電氣傳動(dòng)與可編程控制器》實(shí)習(xí)報(bào)告書專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化準(zhǔn)考證號(hào):***********填表日期:年月日四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院制《電氣傳動(dòng)與可編程控制器》實(shí)習(xí)報(bào)告書時(shí)間:年月日至月日學(xué)時(shí):實(shí)習(xí)內(nèi)容:1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則2.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟實(shí)習(xí)計(jì)劃:1.繪制系統(tǒng)的功能圖,設(shè)計(jì)梯形圖程序2.根據(jù)梯形圖程序?qū)懗鲋噶畋沓绦?,?duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試,直到滿足控制要求為止目標(biāo):1.鞏固FX系列基本指令、步進(jìn)指令2.能正確選用PLC型號(hào)要求:1.了解PLC的基本組成、工作原理、特點(diǎn)、用途2.掌握PLC的指令系統(tǒng)和編程方法及應(yīng)用實(shí)例教師評(píng)語:成績(jī)考核:教師簽名:時(shí)間:年月日PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比,PLC控制系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性,控制柔性,維修方便性,隨著PLC的普及和推廣,其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。特別是在許多新建項(xiàng)目和設(shè)備的技術(shù)改造中,常常采用PLC作為控制裝置。一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求和工藝需要,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此,在設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循以下基本原則:1.充分發(fā)揮PLC功能,最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。2.在滿足控制要求的前提下,力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。3.保證控制系統(tǒng)安全可靠。4.應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn),在選擇PLC的型號(hào)、I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí),應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?,以利于系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),首先是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì),即根據(jù)被控對(duì)象的功能和工藝要求,明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。然后是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能分析,即通過分析系統(tǒng)功能,提出PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,控制信號(hào)的種類、數(shù)量,系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果,具體的確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行。1.熟悉被控對(duì)象,制定控制方案分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn),了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合,確定被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求。2.確定I/O設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求,確定用戶所需的輸入(如按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)等)和輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等)由此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。3.選擇PLC選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)型、容量、I/O模塊、電源的選擇。4.分配PLC的I/O地址根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)需要,確定控制按鈕,選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量;根據(jù)所選的PLC的型號(hào)列出輸入/輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對(duì)照表,以便繪制PLC外部I/O接線圖和編制程序。5.設(shè)計(jì)軟件及硬件進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì),進(jìn)行控制柜(臺(tái))等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行,因此,PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短,而對(duì)于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。6.聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。開始時(shí),先不帶上輸出設(shè)備(接觸器線圈、信號(hào)指示燈等負(fù)載)進(jìn)行調(diào)試。利用編程器的監(jiān)控功能,采分段調(diào)試的方法進(jìn)行。各部分都調(diào)試正常后,再帶上實(shí)際負(fù)載運(yùn)行。如不符合要求,則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可,全部調(diào)試完畢后,交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行,如果工作正常、程序不需要修改則應(yīng)將程序固化到EPROM中,以防程序丟失。7.整理技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用說明書等。三、PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟如下:1.對(duì)于較復(fù)雜系統(tǒng),需要繪制系統(tǒng)的功能圖;對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)也可省去這一步。2.設(shè)計(jì)梯形圖程序。3.根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。4.對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改,直到滿足控制要求為止。調(diào)試過程中,可采用分段調(diào)試的方法,并利用編程器的監(jiān)控功能。四、硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工的步驟如下:1.設(shè)計(jì)控制柜及操作面板電器布置圖及安裝接線圖。2.控制系統(tǒng)各部分的電氣互連圖。3.根據(jù)圖樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線,并檢查。五、PLC的選擇隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,PLC產(chǎn)品的種類也越來越多,而且功能也日趨完善。近年來,從德國(guó)、日本、美國(guó)等引進(jìn)的PLC產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)廠家組裝自行開發(fā)的產(chǎn)品,已有幾十個(gè)、上百種型號(hào)。PLC的品種繁多,其結(jié)構(gòu)形式/性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同,適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此,合理選擇PLC,對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。(一)PLC的機(jī)型選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。1.合理的結(jié)構(gòu)型式整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小,所以一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中;而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,I/O點(diǎn)數(shù)量、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面,選擇余地較大。維修時(shí)只要更換模塊,判斷故障的范圍也很方便。因此,模塊式PLC一般適用于較復(fù)雜系統(tǒng)和環(huán)境差(維修量大)的場(chǎng)合。2.安裝方式的選擇根據(jù)PLC的安裝方式,系統(tǒng)分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式和多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低。大型系統(tǒng)經(jīng)常采用遠(yuǎn)程I/O式,因?yàn)樗鼈兊难b置分布范圍很廣,遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在I/O裝置附近,I/O連線比集中式的短,但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源。多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合,可以選用小型PLC,但必須要附加通信模塊。3.相當(dāng)?shù)墓δ芤笠话阈⌒停ǖ蜋n)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能,對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可選用能帶A/D和D/A單元。具有加減算術(shù)運(yùn)算。數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜,要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴,一般大型機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。4.響應(yīng)速度的要求PLC的掃描工作方式引起的延遲可達(dá)2-3個(gè)掃描周期。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合來說,PLC的響應(yīng)速度都可以滿足要求,不是主要問題。然而對(duì)于某些個(gè)別場(chǎng)合,則要求考慮PLC的響應(yīng)速度。為了減少PLC的I/O響應(yīng)的延遲時(shí)間,可以選用掃描速度高的PLC,或選用具有高速I/O處理功能指令的PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。5.系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。6.機(jī)型統(tǒng)一一個(gè)企業(yè),應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮以下三個(gè)方面的問題:(l)同一機(jī)型的PLC,其編程方法相同,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。(2)同一機(jī)型的PLC,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購和管理。(3)同一機(jī)型的PLC,其外圍設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。(二)PLC的容量選擇PLC的容量包括I/O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。1.I/O點(diǎn)數(shù)PLC的I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高,因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量,在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用I/O點(diǎn)最少,但必須留有一定的備用量。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要,再加上10%-15%的備用量來確定。2.用戶存儲(chǔ)容量用戶存儲(chǔ)容量是指PLC用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量。需要的用戶存儲(chǔ)容量的大小由用戶程序的長(zhǎng)短決定。一般可按下式估算,再按實(shí)際需要留適當(dāng)?shù)挠嗔浚?0%-30%)來選擇。存儲(chǔ)容量=開關(guān)量I/O點(diǎn)總數(shù)X10十模擬量通道數(shù)X100絕大部分PLC均能滿足上式要求。應(yīng)當(dāng)要注意的是:當(dāng)控制系統(tǒng)較復(fù)雜。數(shù)據(jù)處理量較大時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)容量不夠的問題,這時(shí)應(yīng)特殊對(duì)待。六、I/O模塊的選擇一般I/O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。不同的I/O模塊,其電路及功能也不同,直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格。下面僅介紹有關(guān)開關(guān)量I/O模塊的選擇。(一)開關(guān)量輸入模塊的選擇PLC的輸入模塊是用來檢測(cè)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的信號(hào),并將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)。1.輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)的選擇常用的開關(guān)量輸入模塊的信號(hào)類型有三種:直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入。選擇時(shí)一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)及周圍環(huán)境來決定。交流輸入模塊接觸可靠,適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用;直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短,還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接。PLC的開關(guān)量輸入模塊按輸入信號(hào)的電壓大小分類有:直流5V、24V、48V、60V等;交流110V、220V等。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來決定。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合。如:5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10m距離,較遠(yuǎn)的應(yīng)選用電壓等級(jí)較高的模塊。2.輸入接線方式選擇接輸入電路接線方式的不同,開關(guān)量輸入模塊可分為匯點(diǎn)式輸入和分組式輸入兩種。匯點(diǎn)式輸入模塊的輸入點(diǎn)只共用一個(gè)COM端;而分組式輸入模塊是將分成若干組,一組共用一個(gè)COM,每組之間是分隔的。分組式輸入模塊的每點(diǎn)價(jià)格教高,如果輸入信號(hào)之間不需要分開,應(yīng)選擇匯點(diǎn)式。3.同時(shí)接通的輸入點(diǎn)的數(shù)量對(duì)于選用高密度的輸入模塊(32點(diǎn)、48點(diǎn)),應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的輸入點(diǎn)的數(shù)量一般不超過點(diǎn)數(shù)的60%。(二)開關(guān)量輸出模塊的選擇輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部輸出設(shè)備所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。選擇時(shí)主要應(yīng)該考慮負(fù)載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載的狀態(tài)變化是否頻繁等。1.輸出方式的選擇開關(guān)量輸出模塊有三種輸出方式:繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。繼電器輸出的價(jià)格便宜,既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載,又可用于直流負(fù)載,而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小,同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)。但它屬于有觸點(diǎn)元件,其動(dòng)作速度較慢、壽命短,可靠性較差,因此,只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí),其觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不超過1Hz。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載,應(yīng)該選用雙向晶閘管輸出或晶體管輸出,它們屬于無觸點(diǎn)元件。但雙向晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載,而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2.輸出接線方式的選擇按PLC的輸出接線方式的不同,一般有分組式輸出和分隔式輸出兩種。分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組,共用一個(gè)公共端,各組之間是分隔的,可分別使用不同的電源。而分隔式輸出的每一個(gè)輸出點(diǎn)有一個(gè)公共端,各輸出點(diǎn)之間相互隔離,每個(gè)輸出點(diǎn)可使用不同的電源。主要應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電源種類的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出,也有分隔式輸出。3.輸出電流的選擇輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于負(fù)載的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)載電流的大小選擇模塊的輸出電流。如果實(shí)際負(fù)載電流較大,輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng),可增加中間放大環(huán)節(jié)。4.同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量選擇輸出模塊時(shí),還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值。如一個(gè)220V/2A的8點(diǎn)輸出模塊,每個(gè)輸出點(diǎn)可以通過2A的電流,但輸出公共端允許通過的電流不是16A(8X2)通常要比此值小得多。一般來說,同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60%。5.輸出的最大負(fù)載電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素的關(guān)系表為FX系列PLC的輸出技術(shù)指標(biāo),它與不同的負(fù)載密切相關(guān)。另外,雙向晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低,在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。表-FX2系列PLC的輸出技術(shù)指標(biāo)(三)、電源模塊及其它外設(shè)的選擇1.電源模塊的選擇電源模塊的選擇較為簡(jiǎn)單,只需考慮電源的額定輸出電流就可以了。電源模塊的額定電流必須大于CPU模塊、I/O模塊、及其它模塊的總消耗電流。電源模塊選擇僅對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言,對(duì)于整體式
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