第九章可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計課件

目的和要求：1、熟悉PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟；2、掌握PLC機(jī)型的選擇方法和依據(jù)，熟悉PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用；3、理解電氣制圖的一般規(guī)定，掌握電氣圖紙頁面布局方法。第九章可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計第九章可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計預(yù)備知識第一節(jié)可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計基本內(nèi)容和步驟第二節(jié)應(yīng)用程序設(shè)計方法第三節(jié)PLC應(yīng)用舉例第四節(jié)電氣制圖的一般規(guī)則第五節(jié)可編程控制器的安裝與維護(hù)一、PLC應(yīng)用系統(tǒng)類型PLC單機(jī)控制系統(tǒng)PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)預(yù)備知識二、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計前應(yīng)掌握的知識（一）自動化產(chǎn)品1、PLC掌握常用的三種：Simens西門子：LOGO，S7-200,S7-200SMART,S7-300,S7-400Mitsubishi三菱：α,FX2N，A，AnS，Q，QnA

OMRON歐姆龍:CPM2A/B，CQM1H（?。?，CS1，VM1D(中大)，CPM2C(超薄)，CPM2B，CPM1A-MAD02-CH(板型)西門子觸摸屏：MP277，MP377，TP177B，TD200C，SMART700三菱觸摸屏：F940WGOT-TWD-E，GT11,GT15,GT23，GT25,GT27(GT2000系列)昆侖通態(tài)觸摸屏：MCGS2、PLC觸摸屏西門子：

G110和G150單相輸入水泵、風(fēng)機(jī)用，Micromaster4系列M440多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器、M430標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載用、M420模塊化設(shè)計的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器、M410緊湊型標(biāo)準(zhǔn)變頻器三菱：

FR-F540，F(xiàn)R-A540(L)，F(xiàn)R-E520(S)，F(xiàn)R－E500，

FR-F700，F(xiàn)R-F740,

FR-V540L常用變頻器3、變頻器變頻器品牌歐美國家的品牌：西門子、ABB、Vacon、DANFOSS（丹佛斯）、Lenze（倫茨）、KEB（科比）、C.T.（統(tǒng)一）、歐陸、Moeller、Schneider（施耐德）、SIEI（西威）等；日本產(chǎn)的品牌：富士、三菱、安川、三肯、日立、松下、東芝、明電、春日、東洋等；韓國生產(chǎn)：LG、三星、現(xiàn)代等；港澳臺地區(qū)的品牌：普傳、臺安、臺達(dá)、東元、正頻、寧茂、九德松益、愛德利等；國產(chǎn)的品牌：有康沃、安邦信、惠豐、森蘭、阿爾法、時代、格立特、海利、佳靈、富凌、英威騰等。1、組態(tài)軟件西門子SIMATICWinCC組態(tài)軟件MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件組態(tài)王KINGVIEWAB公司RSLINKV通信組態(tài)軟件（二）工程應(yīng)用軟件2、PLC編程軟件（1）西門子PLC編程軟件STEP7V5.4SP3（用于S7-300,S7-400）STEP7-Micro/WINSMARTV2.0（用于S7-200SMART）STEP7-Micro/WINV4.0SP3（用于S7-200）LOGO!SoftComfortV6.0（用于LOGO）（2）三菱PLC編程軟件GX-Developerv8.86GX-works2SWOPC-FXGP-WIN-C（3）歐姆龍PLC編程軟件歐姆龍CX-ProgrammerV6.1（4）AB公司PLC編程軟件：RSLogix5000西門子WinCC

Fexible觸摸屏組態(tài)軟件（用于西門子觸摸屏）MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件（用于MCGS昆侖通態(tài)觸摸屏）FX-PCS-DU/WIN-E、GTDesigner2或GTDesigner31.58L(用于三菱觸摸屏)4、常用繪圖軟件AUTOCAD軟件VISIO繪圖軟件Protel99SE3、PLC觸摸屏軟件1、現(xiàn)場總線（三）PLC網(wǎng)絡(luò)IEC61158中的現(xiàn)場總線公司FFSiemensABPhonexP-netWorldFipSwiftnet現(xiàn)場總線H1Profibus-DP/PADevicenet*InterbusP-net31.25kbpsSwiftnet高速總線HSE高速以太網(wǎng)Profibus-FMS車間級采用controlnet

1M,2.5MbpsSwiftnet市場分布過程工業(yè)制造工業(yè)制造工業(yè)制造工業(yè)農(nóng)牧漁業(yè)交通運(yùn)輸業(yè)航空業(yè)2、工業(yè)以太網(wǎng)第一節(jié)PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計基本內(nèi)容和步驟本節(jié)介紹PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的原則、方法和步驟目的和要求：1、了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計基本原則及設(shè)計任務(wù)；2、熟悉PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟及設(shè)計內(nèi)容。內(nèi)容：

一、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的原則

二、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容

三、可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計步驟

四、可編程控制器在化工過程控制中的應(yīng)用1、滿足被控對象的控制要求考慮將來發(fā)展的需要，PLC選用功能較強(qiáng)的新產(chǎn)品，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?．系統(tǒng)安全、可靠3．盡可能簡單、經(jīng)濟(jì)、使用與維修方便4．具有高的性能價格比。一、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的原則1、擬定設(shè)計任務(wù)書2、原理設(shè)計（1）確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案；（2）主電路設(shè)計（3）選定PLC的型號；（4）輸入/輸出分配；（5）PLC控制電路及其他電路設(shè)計；（6）主要參數(shù)計算及元器件選擇；（7）程序設(shè)計；3、工藝設(shè)計4、編制技術(shù)文件二、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容（二）確定控制方案（總體方案）1、拖動方案（1）驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電動機(jī)拖動（2）傳動方式：電動機(jī)集中拖動、電動機(jī)分立拖動（3）調(diào)速方案及調(diào)速裝置有級調(diào)速：齒輪變速箱、液壓調(diào)速、多速電動機(jī)無級調(diào)速：直流電動機(jī)調(diào)速、交流電動機(jī)變頻調(diào)速三、可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計步驟

（一）了解工藝、設(shè)備及控制要求（4）負(fù)載特性：調(diào)速與負(fù)載特性相適應(yīng)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速（星－雙星、調(diào)壓調(diào)速）：配恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率調(diào)速（角－雙星、調(diào)磁調(diào)速）：配恒功率負(fù)載（5）啟動、制動與反向要求繼電器－接觸器控制單片機(jī)控制微機(jī)控制PLC控制3、工作方式自動控制工作方式半自動控制工作方式手動控制工作方式4、聯(lián)鎖條件5、信號檢測裝置速度檢測溫度檢測位置檢測等6、指示/顯示方式指示燈、LED、LCD、觸摸屏2、控制方式（控制系統(tǒng)）7、保護(hù)措施電流型保護(hù)、電壓型保護(hù)、其他保護(hù)8、控制線路電源簡單的交流控制線路：AC380V、220V復(fù)雜的交流控制線路：AC110V、48V、24V、36V照明及信號指示線路：AC48V、24V、6.3V直流電力傳動控制線路：DC220V、110V直流電磁鐵及電磁離合器控制線路：DC48V、24V、12V（四）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1、確定I／O點(diǎn)數(shù)及類型I/O點(diǎn)數(shù)：考慮20～30％的備用量。I/O類型：數(shù)字量／模擬量、電流容量、電壓等級（三）主電路設(shè)計2、選擇PLC（1）機(jī)型選擇：合理、統(tǒng)一（2）輸入/輸出的選擇①I/O點(diǎn)數(shù)估算②輸入/輸出模塊的選擇1）輸入模塊類型：DC5V、12V、24V、48V、60V2）輸出模塊選擇：輸出方式選擇：負(fù)載類型、實(shí)時性要求輸出模塊允許的工作電壓類型及等級帶負(fù)載能力（3）存儲容量估算總存儲字?jǐn)?shù)＝（開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)）×10+模擬量點(diǎn)數(shù)×150再按計算存儲器字?jǐn)?shù)的25%考慮余量4、設(shè)計控制面板或監(jiān)控畫面（五）主要參數(shù)計算及元器件選擇6、編制控制程序（六）工藝設(shè)計（導(dǎo)線標(biāo)記、工藝圖紙）（七）程序調(diào)試（八）編制技術(shù)文件說明書：設(shè)計說明書、使用說明書3、I/O分配及其他器件分配原理圖：電路圖圖紙工藝圖紙：電氣接線圖電器布置圖單元接線圖互連接線圖端子接線圖元器件表程序清單5、PLC控制系統(tǒng)電路及其他電路四、可編程控制器在化工過程控制中的應(yīng)用（一）工藝過程及要求1、組成：

（1）P1~P6共6個泵，加熱器，攪拌器（2）檢測容器空和滿的傳感器。2、工藝過程（1）啟動泵P1、P2加堿和聚合物。（2）加滿后，P1、P2泵關(guān)閉，#2容器開始加熱。（3）當(dāng)溫度升到60℃時，關(guān)斷加熱器，啟動泵P3、P4，同時攪拌器啟動。（4）攪拌60s，一旦#3反應(yīng)池滿或#1、#2容器空，則關(guān)泵P3、P4。（5）當(dāng)攪拌時間到，啟動泵P5，直到#4產(chǎn)品池滿或#3反應(yīng)池空。（6）啟動泵P6抽走產(chǎn)品，直到#4產(chǎn)品池空。完成一次循環(huán)，等待新的循環(huán)開始。（7）若化學(xué)反應(yīng)過程中停電后恢復(fù)供電，應(yīng)能在原來的步驟繼續(xù)自動進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。聚合物加熱到60℃和堿在反應(yīng)池中混合，混合完后由泵P5抽到產(chǎn)品池，然后由泵P6抽走1、I/O點(diǎn)數(shù)確定及PLC選擇輸入信號：10個（啟動按鈕1個，溫度傳感器1個，高、低位置傳感器共8個），均為開關(guān)量信號。輸出信號：8個（6臺泵，1個加熱器，1個攪拌器），也都為開關(guān)量。PLC選擇：FX2N-32MR（二）總體方案選擇（略）（三）主電路設(shè)計（略）（四）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計輸入信號輸出信號輔助繼電器名稱功能編號名稱功能編號名稱編號名稱編號SB啟動按鈕X000KM1P1泵接觸器Y000LM80029步M509SQ1#1容器滿X001KM2P2泵接觸器Y0010步M50010步M510SQ2#1容器空X002KM3P3泵接觸器Y0021步M50111步M511SQ3#2容器滿X003KM4P4泵接觸器Y0032步M50212步M512SQ4#2容器空X004KM5P5泵接觸器Y0043步M50313步M513SQ5#3容器滿X005KM6P6泵接觸器Y0054步M504SQ6#3容器空X006KM7加熱器接觸器Y0065步M505SQ7#4容器滿X007KM8攪拌機(jī)接觸器Y0076步M506SQ8#4容器空X0107步M507SQ9溫度傳感器X0118步M5082、I/0口地址分配（1）狀態(tài)編程法控制系統(tǒng)采用半自動工作方式，即系統(tǒng)每完成一次循環(huán)，自動停止在初始狀態(tài)，等待再次啟動信號，才開始下一次循環(huán)。為了保證化學(xué)反應(yīng)過程中停電后恢復(fù)供電，能在原來的步驟繼續(xù)自動進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)選用M500起始的停電保持型輔助繼電器。3、PLC控制電路（略）4、程序設(shè)計①列出邏輯方程邏輯設(shè)計法一般公式：列寫出14個步序的狀態(tài)邏輯表達(dá)式。1）第0步為初始步（2）基本邏輯指令編程2）第1步到第12步包含了兩組并列序列（即第1步至第5步，第6步至第12步）。其邏輯表達(dá)式為:按啟動按鈕SB、P1泵開，直到#1容器滿（2）第1步到第12步包含了兩組并列序列（即第1步至第5步，第6步至第12步）。其邏輯表達(dá)式為:

按啟動按鈕SB、P1泵開，直到#1容器滿；按啟動按鈕SB、P2泵開，直到#2容器滿；#1容器滿后，P1泵關(guān)閉；#2容器滿后，P2泵關(guān)閉；#1、#2容器都滿后，加熱器開啟；加熱到60℃，泵P3開啟，直到#3池滿或#1容器空；加熱到60℃，泵P4開啟，直到#3池滿或#2容器空；加熱到60℃，攪拌機(jī)開啟，直徑60s時間到；#3池滿或#1容器空，P3泵關(guān)閉；#3池滿或#2容器空，P4泵關(guān)閉；攪拌計時；攪拌時間到，P5泵開啟。（3）第13步為單序列結(jié)構(gòu)，它的激活條件是；它的關(guān)斷條件為。其邏輯表達(dá)式為：#4池滿或#3池空，P5泵關(guān)，P6泵開啟。Y000(P1泵)=M501;Y001(P2泵)=M503；Y002(P3泵)=M506;Y003(P4泵)=M508;Y004(P5泵)=M512；Y005(P6泵)=M513;Y006(加熱器)=M505;Y007(攪拌機(jī))=M510；定時器T250由M510控制。②控制系統(tǒng)的梯形圖程序化學(xué)反應(yīng)過程控制系統(tǒng)的梯形圖如下圖所示。梯形圖的獲得是直接通過邏輯表達(dá)式完成的。執(zhí)行電器的控制梯形圖可并接在步序線圈中，也可以分開繪制，當(dāng)執(zhí)行電器由多個步序線圈驅(qū)動時，必須分開繪制。（4）執(zhí)行電器的邏輯表達(dá)式電鍍專用行車的PLC控制圖2FCS的體系結(jié)構(gòu)FCS的體系結(jié)構(gòu)多總線的PLC網(wǎng)絡(luò)液壓油缸單線圈雙向電磁閥三位五通電磁閥液壓動力滑臺氣缸示意圖雙向電控閥實(shí)物圖單向電控閥實(shí)物圖圖9－1主電路圖9－2PLC控制電路圖9－3內(nèi)裝PLC的電氣控制柜圖9－4CW6163型臥式車床電器元件布置圖圖9－5CW6163型臥式車床電氣安裝接線圖表9－1典型傳動設(shè)備及電器元件所需PLC的I/O點(diǎn)數(shù)輸入信號輸出信號輔助繼電器代號名稱編號代號名稱編號名稱編號名稱編號SB啟動按鈕X000KM1P1泵接觸器Y000LM80029步M509SQ1#1容器滿X001KM2P2泵接觸器Y0010步M50010步M510SQ2#1容器空X002KM3P3泵接觸器Y0021步M50111步M511SQ3#2容器滿X003KM4P4泵接觸器Y0032步M50212步M512SQ4#2容器空X004KM5P5泵接觸器Y0043步M50313步M513SQ5#3容器滿X005KM6P6泵接觸器Y0054步M504SQ6#3容器空X006KM7加熱器接觸器Y0065步M505SQ7#4容器滿X007KM8攪拌機(jī)接觸器Y0076步M506