可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件

第3部分

綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與工程設(shè)計(jì)

第6章綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6.1三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制。②掌握用計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)脈寬為一個(gè)掃描周期且頻率可變的脈沖發(fā)生器和用位移位指令(SFTR或SFTL)產(chǎn)生時(shí)序脈沖的編程方法和技巧。第3部分

綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與工程設(shè)計(jì)

第6章綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6③訓(xùn)練能綜合各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)某種控制規(guī)律的編程思路和方法。④掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟，從而提高應(yīng)用PLC的能力。6.1.2三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理簡(jiǎn)介(1)概述(2)結(jié)構(gòu)圖6.1三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖③訓(xùn)練能綜合各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)某種控制規(guī)律的編程思路和方法。圖6.步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(步距角)的大小與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)及通電的方式有關(guān)，即(3)旋轉(zhuǎn)1)電流脈沖的施加方式，共有3種。①單相三拍方式——按單相繞組施加電流脈沖(見圖6.2)。圖6.2步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(步距角)的大小與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)及通電的方式有②雙相三拍方式——按雙相繞組施加電流脈沖(見圖6.3)。③三相六拍方式——單相繞組和雙相繞組交替施加電流脈沖(見圖6.4)。圖6.3圖6.4②雙相三拍方式——按雙相繞組施加電流脈沖(見圖6.3)。圖62)本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用六拍工作方式，其工作原理(見圖6.5)如下：①A相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子A-A′級(jí)對(duì)齊(見圖6.5(a))。②在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相，這時(shí)定子B-B′極對(duì)轉(zhuǎn)子齒2-4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是A-A′極繼續(xù)拉住齒1-3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個(gè)磁拉力平衡為止，這時(shí)轉(zhuǎn)子的位置如圖6.5(b)所示，即轉(zhuǎn)子從圖6.5(a)位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過了15°。③A相斷電，B相繼續(xù)通電。這時(shí)轉(zhuǎn)子齒2-4和定子B-B′極對(duì)齊(見圖6.5(c))，轉(zhuǎn)子從圖6.5(b)的位置又轉(zhuǎn)過了15°。其位置如圖6.5(c)所示。2)本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用六拍工作方式，其工作原理(見圖6.1.3三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求①能控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：分慢速、中速、快速和單步4擋，由轉(zhuǎn)換開關(guān)(四擋)SA2選擇，且空擋設(shè)為單步擋。圖6.5三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作原理圖6.1.3三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求圖6.5三相步②可實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制：由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3選擇，且空擋設(shè)為反轉(zhuǎn)擋。電動(dòng)機(jī)只能在停車狀態(tài)時(shí)才可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換。③能控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步數(shù)：分10步、100步兩擋，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4分兩擋選擇。④單步控制通過按鈕SB1進(jìn)行操作。6.1.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置①PLC選型：FX2N-32MT或FP1-C24。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出編址表，如表6.1所示。②可實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制：由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3選擇，(2)程序設(shè)計(jì)1)程序功能分析①轉(zhuǎn)速控制：(2)程序設(shè)計(jì)圖6.6圖6.7圖6.8圖6.6圖6.7圖6.8②正、反轉(zhuǎn)控制：2)梯形圖①采用三菱FX系列編制的梯形圖程序如圖6.9所示。②采用松下FP1系列編制的梯形圖程序如圖6.10所示。6.2Z3050搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)Z3050搖臂鉆床的控制。②掌握用PLC改造傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)對(duì)輸入和輸出信號(hào)的確定原則和方法。②正、反轉(zhuǎn)控制：圖6.9三相步進(jìn)電機(jī)控制(三菱FX系列)圖6.10三相步進(jìn)電機(jī)控制(松下FP1系列)圖6.9三相步進(jìn)電機(jī)控制(三菱FX系列)圖6.10③學(xué)會(huì)選擇關(guān)鍵信號(hào)構(gòu)成主控程序和故障信號(hào)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法。④訓(xùn)練用PLC改造傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)的編程的思路和綜合分析問題的能力。6.2.2機(jī)床概況6.2.3控制要求圖6.11Z3050搖臂鉆床外形圖③學(xué)會(huì)選擇關(guān)鍵信號(hào)構(gòu)成主控程序和故障信號(hào)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法。圖6.12Z3050搖臂鉆床的電氣原理圖圖6.12Z3050搖臂鉆床的電氣原理圖(1)控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(2)搖臂升降及夾緊、放松控制工作流程如下：①放松流程：②上升(或下降)流程：③夾緊流程：(3)立柱與主軸箱的夾緊及放松工作流程如下：①按下松開按鈕SB5→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M正轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁閥YA不通電(其提供的壓力油(1)控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

經(jīng)二位六通電磁閥YA的另一油路，推動(dòng)活塞和菱形塊使立柱和主軸箱松開)→松開到位→行程開關(guān)SQ4動(dòng)作→松開指示燈HL2亮，松開SB5→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M停止。②按下夾緊按鈕SB6→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M反轉(zhuǎn)(反向推動(dòng)活塞和菱形塊使立柱和主軸箱夾緊)→夾緊到位→行程開關(guān)SQ4復(fù)位→夾緊指示燈HL1亮，松開SB6→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M停止。(4)升降限位及過載保護(hù)(5)延時(shí)轉(zhuǎn)換經(jīng)二位六通電磁閥YA的另一油路，推動(dòng)活塞和菱形塊使立6.2.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置①PLC選型:根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為15個(gè)開關(guān)量，輸出信號(hào)為11個(gè)開關(guān)量，故選PLC型號(hào)為FX2N-32MR或FP1-C40。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出表，如表6.2所示。(2)程序設(shè)計(jì)①采用三菱FX系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.13所示。②采用松下FP1系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.14所示。6.2.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件圖6.13搖臂鉆床控制（三菱FX系列）圖6.14搖臂鉆床控制（松下FP1系列）圖6.13搖臂鉆床控制（三菱FX系列）圖6.16.3機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.3.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的手動(dòng)、自動(dòng)控制。②用PLC設(shè)計(jì)具有多種操作方式的電控系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)。③掌握一般控制系統(tǒng)操作方式切換時(shí)保持系統(tǒng)狀態(tài)連續(xù)的程序設(shè)計(jì)思路和方法。④讀者參考原程序后自行設(shè)計(jì)手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步、單周期和自動(dòng)5種工作方式下的控制程序。6.3.2設(shè)備概況6.3機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)工藝介紹圖6.15機(jī)械手動(dòng)作示意圖(1)工藝介紹圖6.15機(jī)械手動(dòng)作示意圖(2)操作面板6.3.3控制要求圖6.16操作方式面板布置圖(2)操作面板圖6.16操作方式面板布置圖(1)液壓系統(tǒng)油泵啟動(dòng)及停車(2)機(jī)械手工作方式①手動(dòng)：②回原點(diǎn)：③單步：④單周期：⑤自動(dòng)：(3)系統(tǒng)保護(hù)和報(bào)警功能6.3.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置(1)液壓系統(tǒng)油泵啟動(dòng)及停車①PLC選型:根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為24個(gè)開關(guān)量，輸出信號(hào)為13個(gè)開關(guān)量，故選PLC型號(hào)為FX2N-48MR或FP1-C40。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出編址表，如表6.3所示。(2)程序設(shè)計(jì)①程序設(shè)計(jì)僅考慮手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作方式，此時(shí)X0=ON為手動(dòng)，X4=ON為自動(dòng)。②采用三菱FX和松下FP1編制的參考程序的梯形圖分別如圖6.17、圖6.18所示。①PLC選型:根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為24個(gè)開關(guān)量，輸出信可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)圖6.18機(jī)械手控制程序(松下ＦＰ１系列)圖6.18機(jī)械手控制程序(松下ＦＰ１系列)6.4鑄造機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.4.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造機(jī)的控制。②掌握用PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)對(duì)輸入和輸出信號(hào)的確定原則和方法。③學(xué)會(huì)使用傳感器的檢測(cè)信號(hào)構(gòu)成主控程序和故障信號(hào)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法。④訓(xùn)練用PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的編程思路和綜合分析問題的能力。6.4.2設(shè)備概況6.4鑄造機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1)試模合模缸退到2位→發(fā)合模缸進(jìn)1指令→合模缸向前進(jìn)→上、下模合模壓力到上限→合模缸退到１位2)裝模圖6.19鑄造機(jī)結(jié)構(gòu)圖1)試模圖6.19鑄造機(jī)結(jié)構(gòu)圖人工放入模具→發(fā)合模缸進(jìn)2指令→合模缸從1位向前進(jìn)→上、下模合模壓力到上限→旋轉(zhuǎn)缸進(jìn)(鑄模前傾)同時(shí)人工倒入鑄液3)鑄造鑄液凝固(保壓一段時(shí)間)→旋轉(zhuǎn)缸退(鑄模后傾)→合模缸退到2位4)脫模脫模缸進(jìn)(脫模)→脫模缸進(jìn)到位→脫模缸退→脫模缸退到位→人工取出鑄件6.4.3控制要求(1)開機(jī)人工放入模具→發(fā)合模缸進(jìn)2指令→合模缸從1位向前進(jìn)→上、下模①合上PLC控制柜內(nèi)的所有空氣開關(guān)，接通PLC電源及直流24V供電電源。②將手動(dòng)/順控轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動(dòng)位置，按下油泵啟停按鈕，電機(jī)在卸荷狀態(tài)下啟動(dòng)(再次按下油泵啟停按鈕，油泵電機(jī)停止運(yùn)行)，其控制由PLC自動(dòng)完成，此時(shí)可進(jìn)行鑄造機(jī)運(yùn)行操作。(2)系統(tǒng)運(yùn)行操作1)手動(dòng)方式2)順控方式(3)系統(tǒng)保護(hù)及報(bào)警①合上PLC控制柜內(nèi)的所有空氣開關(guān)，接通PLC電源及直流24①系統(tǒng)設(shè)有短路保護(hù)。②油泵電機(jī)設(shè)有過載保護(hù)和回油濾油器堵指示信號(hào),并設(shè)有相應(yīng)的聲音報(bào)警，按下報(bào)警解除按鈕，即可解除報(bào)警聲。③系統(tǒng)設(shè)有完善的互鎖保護(hù)。6.4.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置①PLC選型根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為23個(gè)開關(guān)量，輸出信號(hào)為13個(gè)開關(guān)量，故選PLC型號(hào)為FX2N-48MR或FP1-C40。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出編址表，如表6.4所示。①系統(tǒng)設(shè)有短路保護(hù)。(2)程序設(shè)計(jì)①采用三菱FX系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.20所示。②采用松下FP1系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.21所示。(2)程序設(shè)計(jì)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)續(xù)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)續(xù)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)第7章PLC電控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)7.1PLC電控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概述7.1.1工程設(shè)計(jì)步驟(1)需求分析(2)總體方案設(shè)計(jì)(3)選型設(shè)計(jì)(4)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電控柜安裝(5)控制程序設(shè)計(jì)(6)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與測(cè)試(7)工程驗(yàn)收和技術(shù)歸檔第7章PLC電控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)7.1PLC電控系統(tǒng)圖7.1PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖7.1PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程7.1.2總體方案設(shè)計(jì)(1)確定技術(shù)途徑(2)確定技術(shù)方法(3)劃分子系統(tǒng)和主要功能塊(4)確定系統(tǒng)組成框圖(5)系統(tǒng)的綜合與檢查7.1.3PLC選型設(shè)計(jì)(1)I/O點(diǎn)數(shù)的估算(2)存儲(chǔ)器容量的估算7.1.2總體方案設(shè)計(jì)(3)功能的選擇1)運(yùn)算功能2)控制功能3)通信功能4)編程功能5)診斷功能6)處理速度(4)機(jī)型的選擇1)PLC的類型2)I/O模塊的選擇(3)功能的選擇3)電源的選擇4)存儲(chǔ)器的選擇5)冗余功能的選擇6)經(jīng)濟(jì)性考慮7.2電氣系統(tǒng)及電氣圖的設(shè)計(jì)7.2.1電氣圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(1)電氣圖的分類(2)電氣圖設(shè)計(jì)軟件(3)電氣圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)7.2.2電氣圖設(shè)計(jì)原則和方法(1)PLC輸入/輸出編址表3)電源的選擇可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件(2)主電路圖主電路設(shè)計(jì)的一般原則和方法如下：①進(jìn)入系統(tǒng)的三相電源首先經(jīng)過主電路向其他各電路或回路供電，因此，在主電路的三線電源進(jìn)線處必須配置一個(gè)總電源空開。②一張主電路圖可能包括多臺(tái)電機(jī)的主回路，每臺(tái)電機(jī)的主回路一般應(yīng)包括空開、接觸器、熱繼電器和電機(jī)等電氣符號(hào)。③如果要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，則需要使用兩個(gè)接觸器，但只需一個(gè)熱繼電器。兩個(gè)接觸器由兩個(gè)中間繼電器驅(qū)動(dòng)，必須利用兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)互鎖其控制線圈。(2)主電路圖④導(dǎo)線截面積的標(biāo)注。對(duì)于小功率電機(jī)，可將電機(jī)電纜視為控制電纜統(tǒng)一考慮，這種情況下，可不在主電路圖中標(biāo)注電纜的截面積，而代之以文字說明。對(duì)功率互不相同，且功率較大的電機(jī)，由于電機(jī)電纜的成本相對(duì)較高，此時(shí)應(yīng)該針對(duì)電機(jī)的實(shí)際功率選擇并標(biāo)出相應(yīng)的柜內(nèi)安裝導(dǎo)線或柜外電機(jī)電纜的截面積。(3)PLC系統(tǒng)電源圖①對(duì)采用220VAC供電的PLC,為了提高抗擾能力,一般需要配置一臺(tái)隔離變壓器,以隔離PLC系統(tǒng)電源和主電路電源的電氣關(guān)系。④導(dǎo)線截面積的標(biāo)注。對(duì)于小功率電機(jī)，可將電機(jī)電纜視為控制電纜②在工廠不提供零線的情況下，必須配置一臺(tái)隔離變壓器，以便將380V的線電壓轉(zhuǎn)為PLC系統(tǒng)所需要的AC220V。③為了便于控制PLC系統(tǒng)的電源，一般須在隔離變壓器輸入側(cè)配置一個(gè)空開。④直流電源用于為PLC的輸出回路、中間繼電器線圈或電磁閥供電，電磁閥的電流一般為0.5～2A，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)查閱相關(guān)手冊(cè)。對(duì)于電磁閥較多的系統(tǒng)，直流電源的容量主要取決于電磁閥的個(gè)數(shù)。⑤為了便于控制或維修，直流電源的輸入側(cè)和輸出側(cè)都應(yīng)該配置相應(yīng)的空開。②在工廠不提供零線的情況下，必須配置一臺(tái)隔離變壓器，以便將3⑥當(dāng)采用直流供電的PLC時(shí)，也需要配置相應(yīng)的直流電源，此時(shí)，一般不再配置隔離變壓器，因?yàn)橹绷麟娫幢旧硎歉綦x的。(4)PLC輸入回路圖PLC輸入回路是輸入信號(hào)進(jìn)入PLC的通路，設(shè)計(jì)輸入回路時(shí)可參考以下原則和方法：①規(guī)劃每張輸入回路圖的輸入點(diǎn)數(shù)。②按照輸入編址表的順序依次設(shè)計(jì)輸入回路圖。③從外部輸入到電控柜的信號(hào)，必須分配接線端子，屬于柜內(nèi)的輸入信號(hào)，如按鈕、選擇開關(guān)等，則不經(jīng)過端子。⑥當(dāng)采用直流供電的PLC時(shí)，也需要配置相應(yīng)的直流電源，此時(shí)，④為了清楚地表達(dá)輸入回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)而屬于其他系統(tǒng)的電氣元件和連接關(guān)系，此時(shí)應(yīng)將這些元件放在虛線框內(nèi)。⑤對(duì)于24V電平信號(hào)或低頻脈沖信號(hào)，其信號(hào)的負(fù)端或低端和三菱FX系列PLC的COM端連接，正端或高端和PLC的輸入端連接。⑥對(duì)于NPN型接近開關(guān)，如果采用三線制，則電源接PLC的24VDC，接近開關(guān)的公共端和PLC的COM端連接，信號(hào)輸出端接PLC的輸入端。如果是PNP型接近開關(guān)，則需增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。④為了清楚地表達(dá)輸入回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)⑦對(duì)于非24V的電平信號(hào)或交流信號(hào)，增加相應(yīng)的中間繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)中間繼電器的線圈，將中間繼電器的觸點(diǎn)連接到PLC的輸入和COM端。⑧矩陣式輸入回路的設(shè)計(jì)。圖7.2矩陣式輸入回路的設(shè)計(jì)⑦對(duì)于非24V的電平信號(hào)或交流信號(hào)，增加相應(yīng)的中間繼電器進(jìn)⑨模擬量輸入回路。(5)PLC輸出回路圖PLC輸出回路是PLC輸出控制信號(hào)的通路，設(shè)計(jì)輸出回路時(shí)可參考以下原則和方法：①規(guī)劃每張輸出回路圖的輸出點(diǎn)數(shù)。②按照輸出編址表的順序依次設(shè)計(jì)輸出回路圖。③輸出到外部的控制信號(hào)，必須分配接線端子，屬于柜內(nèi)的輸出信號(hào)，如指示燈，則不經(jīng)過端子。⑨模擬量輸入回路。④為了清楚地表達(dá)輸出回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)而屬于其他系統(tǒng)的電氣元件和連接關(guān)系，此時(shí)應(yīng)將這些元件放在虛線框內(nèi)。⑤對(duì)于指示燈輸出回路，無論是繼電器輸出型PLC還是晶體管輸出型PLC，都可直接驅(qū)動(dòng)指示燈，不必設(shè)計(jì)中間繼電器。⑥無論是AC220V的電磁閥，還是DC24V的電磁閥，為了提高系統(tǒng)的可靠性，一般在輸出回路的設(shè)計(jì)中都增加一級(jí)中間繼電器。④為了清楚地表達(dá)輸出回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)⑦接觸器的線圈電壓一般為AC220V或AC380V，因此，在輸出回路的設(shè)計(jì)中必須增加一級(jí)中間繼電器，使用中間繼電器的觸點(diǎn)為接觸器施加AC220V或AC380V的線圈電壓。⑧矩陣式輸出回路的設(shè)計(jì)。圖7.3矩陣式輸出回路的設(shè)計(jì)⑦接觸器的線圈電壓一般為AC220V或AC380V，因此⑨模擬量輸出回路。(6)端子圖的設(shè)計(jì)(7)面板布局圖①簡(jiǎn)潔、完整、對(duì)稱、協(xié)調(diào)，便于操作。②按鈕、選擇開關(guān)和指示燈的橫向間距、縱向間距一般取80mm為宜，避免太密而發(fā)生誤操作。③相對(duì)動(dòng)作的按鈕應(yīng)該相鄰排列，例如，左移和右移按鈕應(yīng)橫向左右排列，上升和下降按鈕可按上下垂直排列。⑨模擬量輸出回路。④相應(yīng)的動(dòng)作指示燈應(yīng)位于其動(dòng)作按鈕的上方。⑤多級(jí)液位指示燈應(yīng)垂直排列，便于直觀顯示液位情況，多個(gè)行程開關(guān)的指示可依據(jù)行程開關(guān)的實(shí)際動(dòng)作方向?qū)嵭写怪迸帕谢驒M向排列。(8)底版元件安裝圖(9)柜體結(jié)構(gòu)圖7.3控制程序設(shè)計(jì)7.3.1控制程序的模塊化設(shè)計(jì)④相應(yīng)的動(dòng)作指示燈應(yīng)位于其動(dòng)作按鈕的上方。PLC的程序模塊一般由多行語句或多步語句或多行梯形圖組成，模塊的劃分應(yīng)盡量滿足如下條件：①模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)外界而言如同一個(gè)“黑匣子”，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化不影響模塊的外部接口條件，一般只需要了解調(diào)用的輸入輸出參數(shù)和實(shí)現(xiàn)的功能，而不必關(guān)心其內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)過程。②將模塊間的耦合度減至最小，一般只傳遞必要的數(shù)據(jù)(正如子程序的入口參數(shù)和出口參數(shù))而不傳遞狀態(tài)參數(shù)，以減少相互依存的程度。PLC的程序模塊一般由多行語句或多步語句或多行梯形圖組成，模③每個(gè)模塊只實(shí)現(xiàn)1～2個(gè)基本功能,每個(gè)模塊的語句步數(shù)不要過多,以便調(diào)試和查錯(cuò)。7.3.2程序設(shè)計(jì)方法(1)繼電器線路替代法①將原有電氣控制系統(tǒng)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)作為PLC的I/O點(diǎn),設(shè)計(jì)相應(yīng)的I/O編址表。②用PLC的M觸點(diǎn)取代原有電氣線路的中間繼電器的觸點(diǎn)，用PLC的M線圈取代原有中間繼電器的線圈，用PLC的梯形圖完成原有控制線路的邏輯控制功能。(2)邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)方法③每個(gè)模塊只實(shí)現(xiàn)1～2個(gè)基本功能,每個(gè)模塊的語句步數(shù)不要過多以4.1節(jié)的走廊燈兩地控制程序?yàn)槔瑹舻目刂戚敵隹杀硎緸檫壿嫶鷶?shù)設(shè)計(jì)法的一般步驟如下：①根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達(dá)式。②對(duì)邏輯代數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。③設(shè)計(jì)I/O編址表，并根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式設(shè)計(jì)梯形圖程序。(3)流程圖設(shè)計(jì)法流程圖設(shè)計(jì)法的一般步驟如下：以4.1節(jié)的走廊燈兩地控制程序?yàn)槔?，燈的控制輸出可表示為①畫出控制系統(tǒng)流程圖。②設(shè)計(jì)I/O編址表。③根據(jù)流程圖，設(shè)計(jì)梯形圖。(4)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法(5)順序功能圖設(shè)計(jì)法其基本步驟如下：①根據(jù)工作任務(wù)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的動(dòng)作順序圖或狀態(tài)圖或節(jié)拍表，找出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的條件。②設(shè)計(jì)I/O編址表。①畫出控制系統(tǒng)流程圖。③將狀態(tài)流程圖翻譯成梯形圖。如果有SFC編程環(huán)境，可以直接使用SFC進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的SFC程序，此時(shí)不必轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的梯形圖控制程序。(6)Petri網(wǎng)設(shè)計(jì)法圖7.4自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系統(tǒng)行走線路③將狀態(tài)流程圖翻譯成梯形圖。圖7.4自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系圖7.5自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系統(tǒng)的Petri網(wǎng)圖7.5自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系統(tǒng)的Petri網(wǎng)由此可得小車的行車輸出邏輯為小車1的行車控制輸出：OUT11＝P11＋P15＋P13+P16小車2的行車控制輸出：OUT12＝P22＋P23＋P25+P27由此可得小車的行車輸出邏輯為小車3的行車控制輸出：OUT13＝P34＋P35＋P36+P37轉(zhuǎn)向輸出邏輯為小車1轉(zhuǎn)向控制輸出：OUT21=P16小車2轉(zhuǎn)向控制輸出：OUT22=P27小車3轉(zhuǎn)向控制輸出：OUT23=P36+7.4PLC電控系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.1干擾源及其傳播途徑(1)干擾源及分類(2)干擾源的傳播小車3的行車控制輸出：OUT13＝P34＋P35＋P36+P干擾源的傳播又稱為耦合，主要有以下6種耦合方式：①直接耦合方式，即干擾信號(hào)直接經(jīng)過線路傳導(dǎo)到工作電路中。例如，干擾信號(hào)經(jīng)過電源線進(jìn)入PLC電控系統(tǒng)是最常見的直接耦合現(xiàn)象。②公共阻抗耦合方式，即是噪聲源與信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。③電容耦合方式，即是電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的靜電感應(yīng)，如組件之間、導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與組件之間存在的分布電容所引起的噪聲傳導(dǎo)通路。干擾源的傳播又稱為耦合，主要有以下6種耦合方式：④電磁感應(yīng)耦合方式，即交變電流在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)周圍的閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。⑤輻射耦合方式，即當(dāng)高頻電流流過導(dǎo)體時(shí)，在該導(dǎo)體周圍便產(chǎn)生高頻交變的電力線或磁力線，從而形成電磁波。⑥漏電耦合方式，即當(dāng)相鄰的組件或?qū)Ь€之間的絕緣阻抗降低時(shí)，有些信號(hào)便經(jīng)過絕緣電阻耦合到邏輯組件的輸入端形成干擾。7.4.2抗干擾措施④電磁感應(yīng)耦合方式，即交變電流在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)周(1)串模干擾的抑制措施(2)共模干擾的抑制措施(3)電源回路的抗干擾措施(4)信號(hào)的長(zhǎng)距離傳送(5)軟件措施7.5PLC電控系統(tǒng)的接地技術(shù)7.5.1安全接地(1)保護(hù)接地(2)保護(hù)接零7.5.2工作接地(1)串模干擾的抑制措施(1)浮地方式(2)直接接地方式(3)電容接地方式7.5.3屏蔽接地(1)信號(hào)電纜屏蔽層接地(2)雙絞線接地(3)變壓器屏蔽層的接地7.5.4接地方法①安全接地均采用一點(diǎn)接地方式。工作接地有一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種。(1)浮地方式②接地線盡可能粗，最好用接地網(wǎng)或接地銅板，確保接地電阻很小。③將模擬地和數(shù)字地分別通過各自的接地點(diǎn)接入大地。模擬信號(hào)的各接地點(diǎn)應(yīng)通過同一個(gè)銅板接入大地。7.6PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例圖7.6軋輥和軸承座②接地線盡可能粗，最好用接地網(wǎng)或接地銅板，確保接地電阻很小。7.6.1需求分析冶金企業(yè)的軸承座翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有以下技術(shù)要求：①可以在0～90°內(nèi)任意翻轉(zhuǎn),耐沖級(jí)負(fù)荷。②翻轉(zhuǎn)過程要平穩(wěn)，不能有突變和蠕動(dòng)。③翻轉(zhuǎn)過程中可隨時(shí)啟停，停在任意位置處，無滑動(dòng)現(xiàn)象。④翻轉(zhuǎn)過程中，可隨時(shí)改變翻轉(zhuǎn)方向。⑤具有限位保護(hù)，即使限位開關(guān)故障，系統(tǒng)仍然可以安全運(yùn)行。⑥具有液壓系統(tǒng)油位低停車和油溫高等報(bào)警功能。7.6.1需求分析⑦電機(jī)電源和總電源統(tǒng)一，可在緊急狀態(tài)下切斷或關(guān)機(jī)。7.6.2方案設(shè)計(jì)7.6.3選型設(shè)計(jì)(1)PLC選型圖7.7翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)物圖⑦電機(jī)電源和總電源統(tǒng)一，可在緊急狀態(tài)下切斷或關(guān)機(jī)。圖7.7(2)低壓電器的選型7.6.4電氣圖設(shè)計(jì)(1)輸入編址表(2)低壓電器的選型(2)輸出編址表(2)輸出編址表(3)電氣圖圖7.8翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)圖紙目錄(3)電氣圖圖7.8翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)圖紙目錄圖7.9翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)元件明細(xì)表圖7.9翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)元件明細(xì)表圖7.10翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)主電路、PLC及直流電源圖7.10翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)主電路、PLC及直流電源圖7.11翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸入回路一圖7.11翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸入回路一圖7.12翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸入回路二圖7.12翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸入回路二圖7.13翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸出回路一圖7.13翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸出回路一圖7.14翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸出回路二圖7.14翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)輸出回路二圖7.15翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)操作臺(tái)端子接線圖圖7.15翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)操作臺(tái)端子接線圖圖7.16翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)液壓站端子接線圖圖7.16翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)液壓站端子接線圖圖7.17翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)操作臺(tái)尺寸及面板圖圖7.17翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)操作臺(tái)尺寸及面板圖圖7.18翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)操作臺(tái)內(nèi)元件布置示意圖圖7.18翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)操作臺(tái)內(nèi)元件布置示意圖7.6.5控制程序設(shè)計(jì)(1)油泵啟停控制(2)翻轉(zhuǎn)控制(3)卸荷閥控制圖7.19翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)控制程序7.6.5控制程序設(shè)計(jì)圖7.19翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)(4)油溫控制(5)報(bào)警指示7.6.6調(diào)試及實(shí)物結(jié)果圖7.20翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)(4)油溫控制圖7.20翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)7.6.7使用說明書(1)簡(jiǎn)介(2)開機(jī)準(zhǔn)備(3)系統(tǒng)運(yùn)行操作①按下“油泵啟/?！卑粹o，油泵啟動(dòng)，油泵指示燈點(diǎn)亮；再次按下“油泵啟/?！卑粹o，油泵停止。②按下“左旋/?！卑粹o，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開始左旋，再次按下“左旋/停”按鈕，左旋停止。③按下“右旋/?！卑粹o，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開始右旋，再次按下“右旋/停”按鈕，右旋停止。7.6.7使用說明書(4)系統(tǒng)保護(hù)及報(bào)警本系統(tǒng)設(shè)有以下保護(hù)及報(bào)警：①系統(tǒng)設(shè)有短路保護(hù)。②油泵電機(jī)設(shè)有過載保護(hù)。③系統(tǒng)設(shè)有液位低自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。④系統(tǒng)設(shè)有完善的報(bào)警顯示。(5)注意事項(xiàng)①本系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)由主令電器及各檢測(cè)裝置發(fā)出，嚴(yán)禁將交流220V電源接入主令電器和檢測(cè)裝置的輸出觸點(diǎn)，嚴(yán)禁將PLC輸出端短路，否則將損壞PLC。(4)系統(tǒng)保護(hù)及報(bào)警②非電工人員，操作臺(tái)的接線不許改動(dòng)。③PLC機(jī)內(nèi)的鋰電池每隔4～5年需由電工人員更換，PLC的BATTV指示燈點(diǎn)亮?xí)r，必須及時(shí)進(jìn)行更換。④本系統(tǒng)的備份程序在所移交資料的光盤內(nèi)，萬一主機(jī)內(nèi)的鋰電池電壓過低或外界干擾所引起程序丟失，可用筆記本電腦在GXDeveloper軟件的支持下，將程序重新裝入PLC即可。②非電工人員，操作臺(tái)的接線不許改動(dòng)。第3部分

綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與工程設(shè)計(jì)

第6章綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6.1三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制。②掌握用計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)脈寬為一個(gè)掃描周期且頻率可變的脈沖發(fā)生器和用位移位指令(SFTR或SFTL)產(chǎn)生時(shí)序脈沖的編程方法和技巧。第3部分

綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與工程設(shè)計(jì)

第6章綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目6③訓(xùn)練能綜合各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)某種控制規(guī)律的編程思路和方法。④掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟，從而提高應(yīng)用PLC的能力。6.1.2三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理簡(jiǎn)介(1)概述(2)結(jié)構(gòu)圖6.1三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖③訓(xùn)練能綜合各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)某種控制規(guī)律的編程思路和方法。圖6.步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(步距角)的大小與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)及通電的方式有關(guān)，即(3)旋轉(zhuǎn)1)電流脈沖的施加方式，共有3種。①單相三拍方式——按單相繞組施加電流脈沖(見圖6.2)。圖6.2步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(步距角)的大小與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)及通電的方式有②雙相三拍方式——按雙相繞組施加電流脈沖(見圖6.3)。③三相六拍方式——單相繞組和雙相繞組交替施加電流脈沖(見圖6.4)。圖6.3圖6.4②雙相三拍方式——按雙相繞組施加電流脈沖(見圖6.3)。圖62)本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用六拍工作方式，其工作原理(見圖6.5)如下：①A相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子A-A′級(jí)對(duì)齊(見圖6.5(a))。②在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相，這時(shí)定子B-B′極對(duì)轉(zhuǎn)子齒2-4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是A-A′極繼續(xù)拉住齒1-3，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩個(gè)磁拉力平衡為止，這時(shí)轉(zhuǎn)子的位置如圖6.5(b)所示，即轉(zhuǎn)子從圖6.5(a)位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過了15°。③A相斷電，B相繼續(xù)通電。這時(shí)轉(zhuǎn)子齒2-4和定子B-B′極對(duì)齊(見圖6.5(c))，轉(zhuǎn)子從圖6.5(b)的位置又轉(zhuǎn)過了15°。其位置如圖6.5(c)所示。2)本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用六拍工作方式，其工作原理(見圖6.1.3三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求①能控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：分慢速、中速、快速和單步4擋，由轉(zhuǎn)換開關(guān)(四擋)SA2選擇，且空擋設(shè)為單步擋。圖6.5三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作原理圖6.1.3三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求圖6.5三相步②可實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制：由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3選擇，且空擋設(shè)為反轉(zhuǎn)擋。電動(dòng)機(jī)只能在停車狀態(tài)時(shí)才可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換。③能控制三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步數(shù)：分10步、100步兩擋，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4分兩擋選擇。④單步控制通過按鈕SB1進(jìn)行操作。6.1.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置①PLC選型：FX2N-32MT或FP1-C24。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出編址表，如表6.1所示。②可實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制：由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3選擇，(2)程序設(shè)計(jì)1)程序功能分析①轉(zhuǎn)速控制：(2)程序設(shè)計(jì)圖6.6圖6.7圖6.8圖6.6圖6.7圖6.8②正、反轉(zhuǎn)控制：2)梯形圖①采用三菱FX系列編制的梯形圖程序如圖6.9所示。②采用松下FP1系列編制的梯形圖程序如圖6.10所示。6.2Z3050搖臂鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)Z3050搖臂鉆床的控制。②掌握用PLC改造傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)對(duì)輸入和輸出信號(hào)的確定原則和方法。②正、反轉(zhuǎn)控制：圖6.9三相步進(jìn)電機(jī)控制(三菱FX系列)圖6.10三相步進(jìn)電機(jī)控制(松下FP1系列)圖6.9三相步進(jìn)電機(jī)控制(三菱FX系列)圖6.10③學(xué)會(huì)選擇關(guān)鍵信號(hào)構(gòu)成主控程序和故障信號(hào)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法。④訓(xùn)練用PLC改造傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)的編程的思路和綜合分析問題的能力。6.2.2機(jī)床概況6.2.3控制要求圖6.11Z3050搖臂鉆床外形圖③學(xué)會(huì)選擇關(guān)鍵信號(hào)構(gòu)成主控程序和故障信號(hào)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法。圖6.12Z3050搖臂鉆床的電氣原理圖圖6.12Z3050搖臂鉆床的電氣原理圖(1)控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(2)搖臂升降及夾緊、放松控制工作流程如下：①放松流程：②上升(或下降)流程：③夾緊流程：(3)立柱與主軸箱的夾緊及放松工作流程如下：①按下松開按鈕SB5→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M正轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁閥YA不通電(其提供的壓力油(1)控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

經(jīng)二位六通電磁閥YA的另一油路，推動(dòng)活塞和菱形塊使立柱和主軸箱松開)→松開到位→行程開關(guān)SQ4動(dòng)作→松開指示燈HL2亮，松開SB5→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M停止。②按下夾緊按鈕SB6→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M反轉(zhuǎn)(反向推動(dòng)活塞和菱形塊使立柱和主軸箱夾緊)→夾緊到位→行程開關(guān)SQ4復(fù)位→夾緊指示燈HL1亮，松開SB6→液壓泵電動(dòng)機(jī)3M停止。(4)升降限位及過載保護(hù)(5)延時(shí)轉(zhuǎn)換經(jīng)二位六通電磁閥YA的另一油路，推動(dòng)活塞和菱形塊使立6.2.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置①PLC選型:根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為15個(gè)開關(guān)量，輸出信號(hào)為11個(gè)開關(guān)量，故選PLC型號(hào)為FX2N-32MR或FP1-C40。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出表，如表6.2所示。(2)程序設(shè)計(jì)①采用三菱FX系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.13所示。②采用松下FP1系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.14所示。6.2.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件圖6.13搖臂鉆床控制（三菱FX系列）圖6.14搖臂鉆床控制（松下FP1系列）圖6.13搖臂鉆床控制（三菱FX系列）圖6.16.3機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.3.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的手動(dòng)、自動(dòng)控制。②用PLC設(shè)計(jì)具有多種操作方式的電控系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)。③掌握一般控制系統(tǒng)操作方式切換時(shí)保持系統(tǒng)狀態(tài)連續(xù)的程序設(shè)計(jì)思路和方法。④讀者參考原程序后自行設(shè)計(jì)手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步、單周期和自動(dòng)5種工作方式下的控制程序。6.3.2設(shè)備概況6.3機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)工藝介紹圖6.15機(jī)械手動(dòng)作示意圖(1)工藝介紹圖6.15機(jī)械手動(dòng)作示意圖(2)操作面板6.3.3控制要求圖6.16操作方式面板布置圖(2)操作面板圖6.16操作方式面板布置圖(1)液壓系統(tǒng)油泵啟動(dòng)及停車(2)機(jī)械手工作方式①手動(dòng)：②回原點(diǎn)：③單步：④單周期：⑤自動(dòng)：(3)系統(tǒng)保護(hù)和報(bào)警功能6.3.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置(1)液壓系統(tǒng)油泵啟動(dòng)及停車①PLC選型:根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為24個(gè)開關(guān)量，輸出信號(hào)為13個(gè)開關(guān)量，故選PLC型號(hào)為FX2N-48MR或FP1-C40。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出編址表，如表6.3所示。(2)程序設(shè)計(jì)①程序設(shè)計(jì)僅考慮手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作方式，此時(shí)X0=ON為手動(dòng)，X4=ON為自動(dòng)。②采用三菱FX和松下FP1編制的參考程序的梯形圖分別如圖6.17、圖6.18所示。①PLC選型:根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為24個(gè)開關(guān)量，輸出信可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.17機(jī)械手控制程序(三菱FX系列)圖6.18機(jī)械手控制程序(松下ＦＰ１系列)圖6.18機(jī)械手控制程序(松下ＦＰ１系列)6.4鑄造機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.4.1目的和要求①用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造機(jī)的控制。②掌握用PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)對(duì)輸入和輸出信號(hào)的確定原則和方法。③學(xué)會(huì)使用傳感器的檢測(cè)信號(hào)構(gòu)成主控程序和故障信號(hào)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法。④訓(xùn)練用PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的編程思路和綜合分析問題的能力。6.4.2設(shè)備概況6.4鑄造機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1)試模合模缸退到2位→發(fā)合模缸進(jìn)1指令→合模缸向前進(jìn)→上、下模合模壓力到上限→合模缸退到１位2)裝模圖6.19鑄造機(jī)結(jié)構(gòu)圖1)試模圖6.19鑄造機(jī)結(jié)構(gòu)圖人工放入模具→發(fā)合模缸進(jìn)2指令→合模缸從1位向前進(jìn)→上、下模合模壓力到上限→旋轉(zhuǎn)缸進(jìn)(鑄模前傾)同時(shí)人工倒入鑄液3)鑄造鑄液凝固(保壓一段時(shí)間)→旋轉(zhuǎn)缸退(鑄模后傾)→合模缸退到2位4)脫模脫模缸進(jìn)(脫模)→脫模缸進(jìn)到位→脫模缸退→脫模缸退到位→人工取出鑄件6.4.3控制要求(1)開機(jī)人工放入模具→發(fā)合模缸進(jìn)2指令→合模缸從1位向前進(jìn)→上、下模①合上PLC控制柜內(nèi)的所有空氣開關(guān)，接通PLC電源及直流24V供電電源。②將手動(dòng)/順控轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動(dòng)位置，按下油泵啟停按鈕，電機(jī)在卸荷狀態(tài)下啟動(dòng)(再次按下油泵啟停按鈕，油泵電機(jī)停止運(yùn)行)，其控制由PLC自動(dòng)完成，此時(shí)可進(jìn)行鑄造機(jī)運(yùn)行操作。(2)系統(tǒng)運(yùn)行操作1)手動(dòng)方式2)順控方式(3)系統(tǒng)保護(hù)及報(bào)警①合上PLC控制柜內(nèi)的所有空氣開關(guān)，接通PLC電源及直流24①系統(tǒng)設(shè)有短路保護(hù)。②油泵電機(jī)設(shè)有過載保護(hù)和回油濾油器堵指示信號(hào),并設(shè)有相應(yīng)的聲音報(bào)警，按下報(bào)警解除按鈕，即可解除報(bào)警聲。③系統(tǒng)設(shè)有完善的互鎖保護(hù)。6.4.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容(1)系統(tǒng)配置①PLC選型根據(jù)控制要求確定輸入信號(hào)為23個(gè)開關(guān)量，輸出信號(hào)為13個(gè)開關(guān)量，故選PLC型號(hào)為FX2N-48MR或FP1-C40。②根據(jù)控制要求編制輸入/輸出編址表，如表6.4所示。①系統(tǒng)設(shè)有短路保護(hù)。(2)程序設(shè)計(jì)①采用三菱FX系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.20所示。②采用松下FP1系列編制的參考程序的梯形圖如圖6.21所示。(2)程序設(shè)計(jì)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)續(xù)圖6.20鑄造機(jī)控制程序(三菱FX系列)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)續(xù)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)續(xù)圖6.21鑄造機(jī)控制程序(松下FP1系列)第7章PLC電控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)7.1PLC電控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概述7.1.1工程設(shè)計(jì)步驟(1)需求分析(2)總體方案設(shè)計(jì)(3)選型設(shè)計(jì)(4)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電控柜安裝(5)控制程序設(shè)計(jì)(6)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與測(cè)試(7)工程驗(yàn)收和技術(shù)歸檔第7章PLC電控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)7.1PLC電控系統(tǒng)圖7.1PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖7.1PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程7.1.2總體方案設(shè)計(jì)(1)確定技術(shù)途徑(2)確定技術(shù)方法(3)劃分子系統(tǒng)和主要功能塊(4)確定系統(tǒng)組成框圖(5)系統(tǒng)的綜合與檢查7.1.3PLC選型設(shè)計(jì)(1)I/O點(diǎn)數(shù)的估算(2)存儲(chǔ)器容量的估算7.1.2總體方案設(shè)計(jì)(3)功能的選擇1)運(yùn)算功能2)控制功能3)通信功能4)編程功能5)診斷功能6)處理速度(4)機(jī)型的選擇1)PLC的類型2)I/O模塊的選擇(3)功能的選擇3)電源的選擇4)存儲(chǔ)器的選擇5)冗余功能的選擇6)經(jīng)濟(jì)性考慮7.2電氣系統(tǒng)及電氣圖的設(shè)計(jì)7.2.1電氣圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(1)電氣圖的分類(2)電氣圖設(shè)計(jì)軟件(3)電氣圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)7.2.2電氣圖設(shè)計(jì)原則和方法(1)PLC輸入/輸出編址表3)電源的選擇可編程序控制器實(shí)訓(xùn)67章課件(2)主電路圖主電路設(shè)計(jì)的一般原則和方法如下：①進(jìn)入系統(tǒng)的三相電源首先經(jīng)過主電路向其他各電路或回路供電，因此，在主電路的三線電源進(jìn)線處必須配置一個(gè)總電源空開。②一張主電路圖可能包括多臺(tái)電機(jī)的主回路，每臺(tái)電機(jī)的主回路一般應(yīng)包括空開、接觸器、熱繼電器和電機(jī)等電氣符號(hào)。③如果要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，則需要使用兩個(gè)接觸器，但只需一個(gè)熱繼電器。兩個(gè)接觸器由兩個(gè)中間繼電器驅(qū)動(dòng)，必須利用兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)互鎖其控制線圈。(2)主電路圖④導(dǎo)線截面積的標(biāo)注。對(duì)于小功率電機(jī)，可將電機(jī)電纜視為控制電纜統(tǒng)一考慮，這種情況下，可不在主電路圖中標(biāo)注電纜的截面積，而代之以文字說明。對(duì)功率互不相同，且功率較大的電機(jī)，由于電機(jī)電纜的成本相對(duì)較高，此時(shí)應(yīng)該針對(duì)電機(jī)的實(shí)際功率選擇并標(biāo)出相應(yīng)的柜內(nèi)安裝導(dǎo)線或柜外電機(jī)電纜的截面積。(3)PLC系統(tǒng)電源圖①對(duì)采用220VAC供電的PLC,為了提高抗擾能力,一般需要配置一臺(tái)隔離變壓器,以隔離PLC系統(tǒng)電源和主電路電源的電氣關(guān)系。④導(dǎo)線截面積的標(biāo)注。對(duì)于小功率電機(jī)，可將電機(jī)電纜視為控制電纜②在工廠不提供零線的情況下，必須配置一臺(tái)隔離變壓器，以便將380V的線電壓轉(zhuǎn)為PLC系統(tǒng)所需要的AC220V。③為了便于控制PLC系統(tǒng)的電源，一般須在隔離變壓器輸入側(cè)配置一個(gè)空開。④直流電源用于為PLC的輸出回路、中間繼電器線圈或電磁閥供電，電磁閥的電流一般為0.5～2A，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)查閱相關(guān)手冊(cè)。對(duì)于電磁閥較多的系統(tǒng)，直流電源的容量主要取決于電磁閥的個(gè)數(shù)。⑤為了便于控制或維修，直流電源的輸入側(cè)和輸出側(cè)都應(yīng)該配置相應(yīng)的空開。②在工廠不提供零線的情況下，必須配置一臺(tái)隔離變壓器，以便將3⑥當(dāng)采用直流供電的PLC時(shí)，也需要配置相應(yīng)的直流電源，此時(shí)，一般不再配置隔離變壓器，因?yàn)橹绷麟娫幢旧硎歉綦x的。(4)PLC輸入回路圖PLC輸入回路是輸入信號(hào)進(jìn)入PLC的通路，設(shè)計(jì)輸入回路時(shí)可參考以下原則和方法：①規(guī)劃每張輸入回路圖的輸入點(diǎn)數(shù)。②按照輸入編址表的順序依次設(shè)計(jì)輸入回路圖。③從外部輸入到電控柜的信號(hào)，必須分配接線端子，屬于柜內(nèi)的輸入信號(hào)，如按鈕、選擇開關(guān)等，則不經(jīng)過端子。⑥當(dāng)采用直流供電的PLC時(shí)，也需要配置相應(yīng)的直流電源，此時(shí)，④為了清楚地表達(dá)輸入回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)而屬于其他系統(tǒng)的電氣元件和連接關(guān)系，此時(shí)應(yīng)將這些元件放在虛線框內(nèi)。⑤對(duì)于24V電平信號(hào)或低頻脈沖信號(hào)，其信號(hào)的負(fù)端或低端和三菱FX系列PLC的COM端連接，正端或高端和PLC的輸入端連接。⑥對(duì)于NPN型接近開關(guān)，如果采用三線制，則電源接PLC的24VDC，接近開關(guān)的公共端和PLC的COM端連接，信號(hào)輸出端接PLC的輸入端。如果是PNP型接近開關(guān)，則需增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。④為了清楚地表達(dá)輸入回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)⑦對(duì)于非24V的電平信號(hào)或交流信號(hào)，增加相應(yīng)的中間繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)中間繼電器的線圈，將中間繼電器的觸點(diǎn)連接到PLC的輸入和COM端。⑧矩陣式輸入回路的設(shè)計(jì)。圖7.2矩陣式輸入回路的設(shè)計(jì)⑦對(duì)于非24V的電平信號(hào)或交流信號(hào)，增加相應(yīng)的中間繼電器進(jìn)⑨模擬量輸入回路。(5)PLC輸出回路圖PLC輸出回路是PLC輸出控制信號(hào)的通路，設(shè)計(jì)輸出回路時(shí)可參考以下原則和方法：①規(guī)劃每張輸出回路圖的輸出點(diǎn)數(shù)。②按照輸出編址表的順序依次設(shè)計(jì)輸出回路圖。③輸出到外部的控制信號(hào)，必須分配接線端子，屬于柜內(nèi)的輸出信號(hào)，如指示燈，則不經(jīng)過端子。⑨模擬量輸入回路。④為了清楚地表達(dá)輸出回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)而屬于其他系統(tǒng)的電氣元件和連接關(guān)系，此時(shí)應(yīng)將這些元件放在虛線框內(nèi)。⑤對(duì)于指示燈輸出回路，無論是繼電器輸出型PLC還是晶體管輸出型PLC，都可直接驅(qū)動(dòng)指示燈，不必設(shè)計(jì)中間繼電器。⑥無論是AC220V的電磁閥，還是DC24V的電磁閥，為了提高系統(tǒng)的可靠性，一般在輸出回路的設(shè)計(jì)中都增加一級(jí)中間繼電器。④為了清楚地表達(dá)輸出回路的邏輯關(guān)系，有時(shí)需要設(shè)計(jì)不屬于本系統(tǒng)⑦接觸器的線圈電壓一般為AC220V或AC380V，因此，在輸出回路的設(shè)計(jì)中必須增加一級(jí)中間繼電器，使用中間繼電器的觸點(diǎn)為接觸器施加AC220V或AC380V的線圈電壓。⑧矩陣式輸出回路的設(shè)計(jì)。圖7.3矩陣式輸出回路的設(shè)計(jì)⑦接觸器的線圈電壓一般為AC220V或AC380V，因此⑨模擬量輸出回路。(6)端子圖的設(shè)計(jì)(7)面板布局圖①簡(jiǎn)潔、完整、對(duì)稱、協(xié)調(diào)，便于操作。②按鈕、選擇開關(guān)和指示燈的橫向間距、縱向間距一般取80mm為宜，避免太密而發(fā)生誤操作。③相對(duì)動(dòng)作的按鈕應(yīng)該相鄰排列，例如，左移和右移按鈕應(yīng)橫向左右排列，上升和下降按鈕可按上下垂直排列。⑨模擬量輸出回路。④相應(yīng)的動(dòng)作指示燈應(yīng)位于其動(dòng)作按鈕的上方。⑤多級(jí)液位指示燈應(yīng)垂直排列，便于直觀顯示液位情況，多個(gè)行程開關(guān)的指示可依據(jù)行程開關(guān)的實(shí)際動(dòng)作方向?qū)嵭写怪迸帕谢驒M向排列。(8)底版元件安裝圖(9)柜體結(jié)構(gòu)圖7.3控制程序設(shè)計(jì)7.3.1控制程序的模塊化設(shè)計(jì)④相應(yīng)的動(dòng)作指示燈應(yīng)位于其動(dòng)作按鈕的上方。PLC的程序模塊一般由多行語句或多步語句或多行梯形圖組成，模塊的劃分應(yīng)盡量滿足如下條件：①模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)外界而言如同一個(gè)“黑匣子”，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化不影響模塊的外部接口條件，一般只需要了解調(diào)用的輸入輸出參數(shù)和實(shí)現(xiàn)的功能，而不必關(guān)心其內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)過程。②將模塊間的耦合度減至最小，一般只傳遞必要的數(shù)據(jù)(正如子程序的入口參數(shù)和出口參數(shù))而不傳遞狀態(tài)參數(shù)，以減少相互依存的程度。PLC的程序模塊一般由多行語句或多步語句或多行梯形圖組成，模③每個(gè)模塊只實(shí)現(xiàn)1～2個(gè)基本功能,每個(gè)模塊的語句步數(shù)不要過多,以便調(diào)試和查錯(cuò)。7.3.2程序設(shè)計(jì)方法(1)繼電器線路替代法①將原有電氣控制系統(tǒng)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)作為PLC的I/O點(diǎn),設(shè)計(jì)相應(yīng)的I/O編址表。②用PLC的M觸點(diǎn)取代原有電氣線路的中間繼電器的觸點(diǎn)，用PLC的M線圈取代原有中間繼電器的線圈，用PLC的梯形圖完成原有控制線路的邏輯控制功能。(2)邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)方法③每個(gè)模塊只實(shí)現(xiàn)1～2個(gè)基本功能,每個(gè)模塊的語句步數(shù)不要過多以4.1節(jié)的走廊燈兩地控制程序?yàn)槔?，燈的控制輸出可表示為邏輯代?shù)設(shè)計(jì)法的一般步驟如下：①根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達(dá)式。②對(duì)邏輯代數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。③設(shè)計(jì)I/O編址表，并根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式設(shè)計(jì)梯形圖程序。(3)流程圖設(shè)計(jì)法流程圖設(shè)計(jì)法的一般步驟如下：以4.1節(jié)的走廊燈兩地控制程序?yàn)槔?，燈的控制輸出可表示為①畫出控制系統(tǒng)流程圖。②設(shè)計(jì)I/O編址表。③根據(jù)流程圖，設(shè)計(jì)梯形圖。(4)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法(5)順序功能圖設(shè)計(jì)法其基本步驟如下：①根據(jù)工作任務(wù)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的動(dòng)作順序圖或狀態(tài)圖或節(jié)拍表，找出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的條件。②設(shè)計(jì)I/O編址表。①畫出控制系統(tǒng)流程圖。③將狀態(tài)流程圖翻譯成梯形圖。如果有SFC編程環(huán)境，可以直接使用SFC進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的SFC程序，此時(shí)不必轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的梯形圖控制程序。(6)Petri網(wǎng)設(shè)計(jì)法圖7.4自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系統(tǒng)行走線路③將狀態(tài)流程圖翻譯成梯形圖。圖7.4自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系圖7.5自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系統(tǒng)的Petri網(wǎng)圖7.5自動(dòng)導(dǎo)向小車運(yùn)輸系統(tǒng)的Petri網(wǎng)由此可得小車的行車輸出邏輯為小車1的行車控制輸出：OUT11＝P11＋P15＋P13+P16小車2的行車控制輸出：OUT12＝P22＋P23＋P25+P27由此可得小車的行車輸出邏輯為小車3的行車控制輸出：OUT13＝P34＋P35＋P36+P37轉(zhuǎn)向輸出邏輯為小車1轉(zhuǎn)向控制輸出：OUT21=P16小車2轉(zhuǎn)向控制輸出：OUT22=P27小車3轉(zhuǎn)向控制輸出：OUT23=P36+7.4PLC電控系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.1干擾源及其傳播途徑(1)干擾源及分類(2)干擾源的傳播小車3的行車控制輸出：OUT13＝P34＋P35＋P36+P干擾源的傳播又稱為耦合，主要有以下6種耦合方式：①直接耦合方式，即干擾信號(hào)直接經(jīng)過線路傳導(dǎo)到工作電路中。例如，干擾信號(hào)經(jīng)過電源線進(jìn)入PLC電控系統(tǒng)是最常見的直接耦合現(xiàn)象。②公共阻抗耦合方式，即是噪聲源與信號(hào)源具有公共阻抗時(shí)的傳導(dǎo)耦合。③電容耦合方式，即是電位變化在干擾源與干擾對(duì)象之間引起的靜電感應(yīng)，如組件之間、導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與組件之間存在的分布電容所引起的噪聲傳導(dǎo)通路。干擾源的傳播又稱為耦合，主要有以下6種耦合方式：④電磁感應(yīng)耦合方式，即交變電流在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生