《電氣控制與PLC工程應用》第8章

第8章可編程控制器的設計及示例8.1PLC控制系統(tǒng)設計概述8.1.1PLC控制設計的基本原則8.1.2PLC控制設計的基本步驟8.2輸入輸出接線圖的設計8.2.1輸入接線圖的設計8.2.2節(jié)省輸入點的幾種方法8.2.3輸出接線圖的設計8.2.4節(jié)省輸出點的幾種方法8.3PLC控制設計示例8.3.1十字路口交通燈控制8.3.2電鍍自動生產(chǎn)線PLC設計8.3.3傳送帶機械手控制設計1第8章可編程控制器的設計及示例可編程控制器在電氣控制系統(tǒng)中，主要是根據(jù)控制梯形圖進行開關量的邏輯運算，根據(jù)運算結果進行開關量的輸出控制，如果和特殊模塊連接，也可以進行模擬量的輸入輸出控制?？删幊炭刂破鞯脑O計主要分為控制梯形圖設計、可編程控制器的輸入輸出接線設計以及主電路的設計等。控制梯形圖的設計是整個設計的核心部分。由于控制梯形圖的設計基本上和常規(guī)電器的控制電路一樣，所以掌握常規(guī)電器控制電路的控制原理和設計方法是可編程控制器設計的基礎。28.1PLC控制系統(tǒng)設計概述8.1.1PLC控制設計的基本原則PLC電氣控制系統(tǒng)是控制電氣設備的核心部件，因此PLC的控制性能是關系到整個控制系統(tǒng)是否能正常、安全，可靠、高率的關鍵所在。在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：最大限度地滿足被控對象的控制要求。力求控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、實用，維修方便。保證控制系統(tǒng)的安全、可靠性。操作簡單、方便、并考慮有防止誤操作的安全措施。滿足PLC的各項技術指標和環(huán)境要求。38.1.2PLC控制設計的基本步驟1、對控制系統(tǒng)的控制要進行詳細了解2、控制系統(tǒng)初步方案設計3、根據(jù)控制要求確定輸入輸出元件，繪制PLC輸入輸出接線圖和主電路圖4、根據(jù)控制要求和輸入輸出接線圖繪制梯形圖

5、完善上述設計內容6、安裝調試48.2輸入輸出接線圖的設計8.2.1輸入接線圖的設計下面通過一些簡單的實例說明輸入電路的設計。例8-1

將圖8-1所示的兩個地點控制一臺電動機的控制電路改為PLC控制。圖8-1兩個地點控制一臺電動機的控制電路圖8-2兩個地點控制一臺電動機的PLC控制圖15圖8-3兩個地點控制一臺電動機的PLC控制圖26例8-2智力搶答分3組進行智力搶答，每組一盞燈，先按下按鈕的燈亮，后按下按鈕無效。兒童組2人，每人一個按鈕，按下其中1個人按下按鈕燈就亮。學生組1人，1個按鈕。教授組2人，每人一個按鈕，2人都按下按鈕燈才亮。主持人按下復位按鈕后燈滅，開始搶答。如果主持人閉合開關后10秒內搶答成功，電磁線圈將使彩球擺動，以示搶答者得到一次幸運機會。圖8-4智力搶答7例8-3將時間原則轉子回路串接電阻起動控制電路(第二章圖2-23)改為PLC控制。圖8-5時間原則轉子回路串接電阻PLC起動控制電路88.2.2節(jié)省輸入點的幾種方法1、編碼輸入法編碼輸入是將多個輸入繼電器的組合作為輸入信號，n個輸入繼電器有2n種組合，可以用n位二進制數(shù)表示，這種輸入方法可以最大限度地利用輸入點，一般需要梯形圖譯碼。如圖8-6所示，輸入繼電器X0、X1有4種組合，(即2位二進制數(shù)00、01、10、11)，用M0～M3表示，相當于4個輸入信號。例如開關在M2位置，X1、X0=10，梯形圖中M2線圈得電。圖8-6編碼輸入之一9圖8-7編碼輸入之二102、矩陣輸入法圖8-8為3行2列輸入矩陣，這種接線一般常用于有多種輸入操作方式的場合。如圖中的選擇開關SA打在左邊，則執(zhí)行手動操作方式，用按鈕進行輸入操作。開關打在右邊，則執(zhí)行自動操作方式，由系統(tǒng)接點進行自動控制。用功能指令組成輸入矩陣的方法參見第六章的相關內容。圖8-83行2列輸入矩陣113、編程法圖8-9是用編程的方式組成的輸入電路。輸入按鈕SB相當于一個十檔位的選擇開關，初始位置為M20線圈得電，M20=1，接點閉合。圖8-9按鈕式十檔位選擇開關128.2.3輸出接線圖的設計PLC輸出電路中常用的輸出元件有各繼電器、接觸器、電磁閥、信號燈、報警器、發(fā)光二極管等。PLC輸出電路采用直流電源時，對于感性負載，應反向并聯(lián)二極管，否則接點的壽命會顯著下降，二極管的反向耐壓應大于負載電壓的5～10倍，正向電流大于負載電流。PLC輸出電路采用交流電源時，對于感性負載，應并聯(lián)阻容吸收器(由一個0.1μF電容器和一個100～120Ω電阻串聯(lián)而成)以保護接點的壽命。PLC輸出電路無內置熔斷器，當負載短路等故障發(fā)生時將損壞輸出元件，為了防止輸出元件損壞，在輸出電源中串接一個5～10A的熔斷器。如圖8-10所示。圖8-10PLC輸出電路保護的措施13例8-4星三角降壓起動PLC控制在第四章圖4-53中、星三角降壓起動PLC控制電路需用2點輸入(一個起動按鈕，一個停止按鈕)，3點輸出(接觸器KM1～3)。而在圖8-11所示的星三角降壓起動PLC控制電路中采用了1點輸入，2點輸出。SB即是起動按鈕又是停止按鈕?？紤]到星形起動接觸器KM2只是在起動時用一下，可以和KM1共用一個輸出點Y1。圖8-11星三角降壓起動PLC控制148.2.4節(jié)省輸出點的幾種方法1.外部譯碼輸出圖8-12BCD碼驅動七段數(shù)碼管電路圖152、矩陣輸出在特定的場合可以用輸出矩陣來控制外部電路。圖8-13是一個5×8LED輸出矩陣，使用了13點輸出，用40個發(fā)光二極管，可用于顯示40種工作狀態(tài)。如果用動態(tài)掃描方式也可以顯示一個5×8點陣的圖形或文字。圖8-135×8LED輸出矩陣16例8-5工業(yè)袋式除塵器的部分PLC控制圖8-14是工業(yè)袋式除塵器的部分PLC控制電路。該除塵器有4個除塵室，當除塵器開始工作時，1～4室依次輪流卸灰，每室卸灰時間為20秒，卸灰完畢后起動反吹風機，3秒后，1～4室再依次輪流清灰，每室清灰時間為15秒，結束后，并反復執(zhí)行上述過程。圖8-14袋式除塵器PLC接線圖178.3PLC控制設計示例8.3.1十字路口交通燈控制在第四章第七節(jié)中，對十字路口交通燈的PLC控制是采用基本邏輯指令進行編程的，下面舉幾個十字路口交通燈的PLC控制的程序，以供參考。圖8-15十字路口交通燈的PLC控制181920圖8-16十字路口交通燈控制梯形圖21圖8-17具有通行時間顯示的十字路口交通燈控制228.3.2電鍍自動生產(chǎn)線PLC設計1、電鍍自動生產(chǎn)線基本情況圖8-18電鍍自動生產(chǎn)線示意圖232PLC輸入輸出接線設計圖8-19電鍍自動生產(chǎn)線PLC接線圖243、主電路設計圖8-20電鍍自動生產(chǎn)線主電路圖254、操作面板設計圖8-21操作面板圖26

5、電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序設計圖8-22單周、連續(xù)、手動程序圖27圖8-23電鍍自動生產(chǎn)線總梯形圖128圖8-24單周、連續(xù)、單步控制狀態(tài)轉移圖29圖8-25電鍍自動生產(chǎn)線總梯形圖230圖8-26傳送帶機械手動作控制示意圖光電開關M2電動機M1電動機傳送帶2傳送帶1SQ3SQ2SQ4SQ5上升下降右轉左轉夾緊SQ6SQ18.3.3傳送帶機械手控制設計(1)、傳送帶機械手基本情況和控制要求在一條自動生產(chǎn)線上，由機械手將傳送帶1上的物品傳送到傳送帶2上。機械手的上升、下降、左轉、右轉、夾緊、放松動作分別由電磁閥控制液壓傳動系統(tǒng)工作，并用限位開關及光電開關檢測機械手動作的狀態(tài)和物品的位置。傳送帶1、2均由三相鼠籠型異步電動機驅動。電動機應有相應的保護。機械手初始狀態(tài)為手臂在下限位（下限位開關SQ4受壓），手在傳送帶1上（右限位開關SQ2受壓）手指松開。機械手和傳送帶動作控制示意圖如圖8-26所示。機械手要求有3種控制方式：1）手動控制方式，2）單周期控制方式，3）連續(xù)控制方式。31輸入元件輸入繼電器輸入元件輸入繼電器輸出元件輸出繼電器光電開關X0放松按鈕X10放松電磁閥Y0夾緊開關X1夾緊按鈕X11夾緊電磁閥Y1上限位開關X2上升按鈕X12上升電磁閥Y2下限位開關X3下降按鈕X13下降電磁閥Y3左限位開關X4左轉按鈕X14左轉電磁閥Y4右限位開關X5右轉按鈕X1