《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)》課件第11章

第11章

PLC在控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

11.1PLC技術(shù)應(yīng)用中的問題11.2PLC在液壓自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用11.3PLC在燃油鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用11.4PLC在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用11.5PLC在多臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制中的應(yīng)用11.6PLC用于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11.7PLC用于自動(dòng)倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11.8PLC用于車庫管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可編程控制器控制系統(tǒng)包括電氣控制線路(硬件部分)和程序(軟件部分)兩部分。電氣控制線路是以可編程控制器為核心的系統(tǒng)電氣原理圖；程序是以指令為基礎(chǔ)，結(jié)合被控對(duì)象工藝過程的控制要求和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，對(duì)照PLC的輸入、輸出點(diǎn)編號(hào)得出的梯形圖。本章將介紹PLC技術(shù)應(yīng)用的若干問題，并且給出PLC在控制系統(tǒng)中的一些應(yīng)用和設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，以便運(yùn)用PLC進(jìn)行自動(dòng)化的設(shè)計(jì)。11.1PLC技術(shù)應(yīng)用中的問題

PLC是專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，一般不需要采取特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是如果環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就往往不能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了保證其正常安全運(yùn)行及提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，在應(yīng)用PLC時(shí)還要注意以下問題。11.1.1PLC控制系統(tǒng)的可靠性干擾可能使PLC接收到錯(cuò)誤的信號(hào)，造成誤動(dòng)作，或使PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)失控。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的可靠性措施，以消除或減少干擾的影響，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.?PLC的工作環(huán)境

(1)溫度。PLC要求環(huán)境溫度在0～55°C。安裝時(shí)不能把發(fā)熱量大的元件放在PLC下面，PLC四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百頁窗。

(2)濕度。為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度一般應(yīng)小于85%(無凝露)。

(3)振動(dòng)。應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的振動(dòng)源，可以用減振橡膠來減輕柜內(nèi)和柜外產(chǎn)生的振動(dòng)影響。

(4)空氣。如果空氣中有較濃的粉塵、腐蝕性氣體和煙霧，在溫度允許時(shí)可以將PLC封閉，或者將PLC安裝在密閉性較好的控制室內(nèi)，并安裝空氣凈化裝置。

2.對(duì)電源的處理在干擾較強(qiáng)或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱?chǎng)合，可以在可編程控制器的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。隔離變壓器可以抑制從電源線竄入的外來干擾，提高高頻共模干擾能力，屏蔽層應(yīng)可靠接地。在電力系統(tǒng)中，使用220V的直流電源(蓄電池)給PLC供電可以顯著地減少來自交流電源的干擾，在交流電源消失時(shí)，也能保證PLC正常工作；動(dòng)力部分、控制部分、PLC、I/O電源應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O電源之間應(yīng)采用雙絞線連接；外部輸入電路用的外接直流電源最好采用穩(wěn)壓電源。

3.安裝與布線的注意事項(xiàng)數(shù)字量信號(hào)一般對(duì)信號(hào)電纜無嚴(yán)格的要求，可選用一般電纜，信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，可選用屏蔽電纜。模擬信號(hào)和高速信號(hào)線(如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤等提供的信號(hào))應(yīng)選擇屏蔽電纜。通信電纜對(duì)可靠性的要求高，有的通信電纜的信號(hào)頻率很高(如大于等于10MHz)，一般應(yīng)選用專用電纜(如光纖電纜)，在要求不高或信號(hào)頻率較低時(shí)，也可以選用帶屏蔽的多芯電纜或雙絞線電纜。

PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，如大功率晶閘管裝置、變頻器、高頻焊機(jī)和大型動(dòng)力設(shè)備等。PLC不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)，在開關(guān)柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線(二者之間的距離應(yīng)大于200mm)。與PLC裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)的電感性元件，如繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。

4.?PLC的接地良好的接地是PLC安全可靠運(yùn)行的重要條件。PLC一般應(yīng)與其他設(shè)備分別采用各自獨(dú)立的接地裝置，接地線的截面積應(yīng)大于2mm2，接地點(diǎn)與PLC的距離應(yīng)小于50m。

5.冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)在冗余控制系統(tǒng)中，整個(gè)PLC控制系統(tǒng)由兩套完全相同的“雙胞胎”組成。兩塊CPU模塊使用相同的用戶程序并行工作，其中一塊是主CPU，另一塊是備用CPU，后者的輸出是被禁止的。當(dāng)主CPU失效時(shí)，馬上投入備用CPU，這一切換過程是由所謂冗余處理單元RPU控制的。I/O系統(tǒng)的切換也是用RPU完成的。另一類系統(tǒng)沒有冗余處理單元RPU，兩臺(tái)CPU用通信接口連在一起，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由主CPU通知備用CPU，這一切換過程一般不是太快。這種結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)叫熱備用系統(tǒng)。

6.故障的檢測(cè)與診斷

PLC的可靠性很高，本身有很完善的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，借助自診斷程序可以方便地找出故障部件，更換后就可以恢復(fù)正常工作。大量的工程實(shí)踐表明，PLC外部的輸入、輸出元件，如限位開關(guān)、電磁閥、接觸器等的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PLC本身的故障率，而這些元件出現(xiàn)故障后，PLC一般不會(huì)自動(dòng)停機(jī)，可能使故障擴(kuò)大，直至強(qiáng)電保護(hù)裝置動(dòng)作后停機(jī)，有時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和查找故障，提高維修效率，可用梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。

1)超時(shí)檢測(cè)機(jī)械設(shè)備在各工步的動(dòng)作所需的時(shí)間一般是不變的，即使變化也不會(huì)太大，因此可以以這些時(shí)間為參考，在PLC發(fā)出輸出信號(hào)，相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下的持續(xù)時(shí)間長20%左右。例如，設(shè)某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)在正常情況下運(yùn)行10s后，它驅(qū)動(dòng)的部件使限位開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出動(dòng)作結(jié)束信號(hào)。在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)設(shè)定值為12s的定時(shí)器定時(shí)，若12s后還沒有接收到動(dòng)作結(jié)束信號(hào)，由定時(shí)器的常開觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào)，該信號(hào)停止正常的程序，啟動(dòng)報(bào)警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時(shí)采取排除故障的措施。

2)邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC的輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)(如存儲(chǔ)器位的狀態(tài))相互之間存在著確定的關(guān)系，若出現(xiàn)異常的邏輯信號(hào)，則說明出現(xiàn)了故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就按故障處理，例如某機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程先后由兩個(gè)限位開關(guān)動(dòng)作，這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)為ON。若它們同時(shí)為ON，則說明至少有一個(gè)限位開關(guān)被卡死，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行處理。在梯形圖中，用這兩個(gè)限位開關(guān)對(duì)應(yīng)的輸入位的常開觸點(diǎn)串聯(lián)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)表示限位開關(guān)故障的存儲(chǔ)器位。11.1.2PLC維護(hù)與故障診斷

1.日常維護(hù)

PLC在設(shè)計(jì)時(shí)采取了很多保護(hù)措施，使它的穩(wěn)定性、可靠性、適應(yīng)性都比較強(qiáng)。一般情況下，只要對(duì)可編程控制器進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)和檢查，就可以保證控制系統(tǒng)長期不間斷地工作。日常維護(hù)工作包括以下內(nèi)容。

1)日常清潔與巡查經(jīng)常用干抹布和皮老虎為可編程控制器的表面及導(dǎo)線間除塵除污，以保持工作環(huán)境的整潔和衛(wèi)生；經(jīng)常巡視、檢查工作環(huán)境、工作狀況、自診斷指示信號(hào)、編程器的監(jiān)控信息及控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2)定期檢查與維修在日常檢查、記錄的基礎(chǔ)上，每隔半年(可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提前或推遲)應(yīng)對(duì)控制系統(tǒng)做一次全面停機(jī)檢查，項(xiàng)目應(yīng)包括工作環(huán)境、安裝條件、電源電壓、使用壽命和控制性能等方面。重點(diǎn)檢查溫度、濕度、振動(dòng)、粉塵、干擾是否符合標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境；接線是否安全、可靠；螺絲、連線以及接插頭是否有松動(dòng)；電氣、機(jī)械部件是否有銹蝕和損壞；電壓大小、電壓波動(dòng)是否在允許范圍內(nèi)；導(dǎo)線及元件是否老化；鋰電池壽命是否到期;繼電器輸出型觸點(diǎn)開合次數(shù)是否已超過規(guī)定次數(shù)；金屬部件是否銹蝕等。在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)不符合要求的情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整、更換或修復(fù)。

2.故障診斷可編程控制系統(tǒng)的常見故障，一方面可能來自外部設(shè)備，如各種開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載等；另一方面也可能來自系統(tǒng)內(nèi)部，如CPU、存儲(chǔ)器、系統(tǒng)總線、電源等。大量的統(tǒng)計(jì)分析與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明：控制器本身一般是很少發(fā)生故障的，控制系統(tǒng)的故障主要發(fā)生在各種開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等外部設(shè)備上。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，首先應(yīng)檢查外部設(shè)備。在檢查時(shí)，根據(jù)可編程控制器使用手冊(cè)上給出的診斷方法、診斷流程圖和錯(cuò)誤代碼表，可以很容易地檢查出PLC的故障。另外，也可以利用FX系列PLC基本單元上LED指示燈診斷故障的方法。

PLC電源接通后，若電源指示燈(POWER)LED亮，則說明電源正常；若電源指示燈不亮，則說明電源不通，應(yīng)按電源檢查流程圖檢查。當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行或監(jiān)控狀態(tài)時(shí)，若基本單元上的RUN燈不亮，則說明基本單元出現(xiàn)故障；若鋰電池(BATTERY)燈亮，應(yīng)更換鋰電池；若一路輸入觸點(diǎn)接通，而相應(yīng)的LED燈不亮，或者某一路未輸入信號(hào)，但是這一路對(duì)應(yīng)的LED燈亮了，則可以判斷是輸入模塊出了問題；若輸出LED燈亮，而對(duì)應(yīng)的輸出繼電器觸點(diǎn)不動(dòng)作，則說明輸出模塊出了故障。若基本單元上CPUERROR燈LED閃亮，則說明PLC用戶程序的內(nèi)容因外界原因發(fā)生了改變，可能的原因有：鋰電池電壓下降；外部干擾的影響和PLC內(nèi)部故障；寫入程序時(shí)發(fā)生了語法錯(cuò)誤。若基本單元上CPUERROR燈LED常亮，則說明PLC的CPU誤動(dòng)作后，監(jiān)控定時(shí)器使CPU恢復(fù)了正常工作。這種故障可能是由于外部干擾和PLC內(nèi)部故障引起的，應(yīng)查明原因，對(duì)癥采取措施。11.1.3PLC程序調(diào)試

1.控制系統(tǒng)模擬調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序用編程器輸入到PLC中，進(jìn)行編輯和檢查，改正程序設(shè)計(jì)語法錯(cuò)誤。然后在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行用戶程序的模擬運(yùn)行和程序調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題立即修改和調(diào)整程序，直至滿足工藝流程和狀態(tài)流程圖的要求。模擬調(diào)試時(shí)首先根據(jù)順序功能圖，用小開關(guān)和按鈕來模擬PLC實(shí)際的輸入信號(hào)，例如發(fā)出操作命令，或在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。其次通過輸出模塊各輸出繼電器對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管，觀察各輸出信號(hào)的變化是否滿足設(shè)計(jì)的要求。調(diào)試順序控制程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合順序功能圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)是否發(fā)生步活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，例如該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、順序功能圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)修改程序，直至在各種可能的情況下輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系完全符合要求。在編程軟件中，可以用梯形圖來監(jiān)視程序的運(yùn)行，觸點(diǎn)和線圈的導(dǎo)通狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖里的每一活動(dòng)步都能用顏色表示出來，調(diào)試效果非常明顯，很容易找到故障原因，及時(shí)修改程序。用簡(jiǎn)易編程器只能看指令表里面觸點(diǎn)的通斷，不如用計(jì)算機(jī)監(jiān)視梯形圖直觀。

2.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試模擬調(diào)試好的程序要傳送到現(xiàn)場(chǎng)使用的PLC存儲(chǔ)器中，這時(shí)可先不帶負(fù)載，只帶上接觸器線圈、信號(hào)燈等進(jìn)行調(diào)試，可利用編程器的監(jiān)控功能，或用計(jì)算機(jī)監(jiān)視梯形圖，采用分段、分級(jí)調(diào)試方法進(jìn)行。待各部分功能都調(diào)試正常后，再帶上實(shí)際負(fù)載運(yùn)行。若不符合要求，則可對(duì)硬件和程序做調(diào)整，通常只需修改部分程序即可達(dá)到調(diào)整目的?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，如果可編程控制器使用的是RAM存儲(chǔ)用戶程序，一般還應(yīng)將程序固化在有長久記憶功能的EPROM中長期保持，由于目前使用的很多機(jī)型都是用EEPROM作為基本配置，因此可以減少固化這一步。特別注意如果是批量生產(chǎn)的設(shè)備，應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。對(duì)調(diào)試好的程序如果需要固化，則直接固化一批，不需固化的也要將程序保存好，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試好的程序再次使用時(shí)就可以減少最初的程序模擬調(diào)試。11.1.4減少I/O點(diǎn)的措施在可編程控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)數(shù)量不夠用的問題，最簡(jiǎn)單的解決方法就是增加硬件配置，這樣既提高了成本，又使安裝體積增大。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意節(jié)省輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。

1.減少所需輸入點(diǎn)數(shù)的方法

1)分組輸入很多設(shè)備都有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種狀態(tài)，自動(dòng)程序和手動(dòng)程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行，把自動(dòng)和手動(dòng)信號(hào)加起來，按不同控制狀態(tài)要求分組輸入到可編程控制器，可以節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)。分組輸入電路如圖11.1所示。X000用來輸入手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換命令，供自動(dòng)和手動(dòng)切換之用。SB3和SB1按鈕雖然都是使用X001輸入端，但實(shí)際代表的邏輯意義不同。圖中的二極管是用來切斷寄生信號(hào)的，避免錯(cuò)誤信號(hào)的產(chǎn)生。很顯然，X001輸入端可分別反映兩個(gè)輸入信號(hào)的狀態(tài)，節(jié)省了輸入端。

2)觸點(diǎn)合并式輸入修改外部電路，將某些具有相同功能的輸入觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)后再輸入可編程控制器，這些信號(hào)就只占用一個(gè)輸入點(diǎn)了。串聯(lián)時(shí)，幾個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合才有效。并聯(lián)時(shí)，其中任何一個(gè)觸點(diǎn)閉合都有效。例如，一般設(shè)備控制時(shí)都有很多保護(hù)開關(guān)，任何一個(gè)開關(guān)動(dòng)作都要使設(shè)備停止運(yùn)行，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)就可以將這些開關(guān)串聯(lián)在一起，用一個(gè)輸入點(diǎn)。對(duì)同一臺(tái)設(shè)備的多點(diǎn)控制一般將多點(diǎn)的控制按鈕并聯(lián)在一起，用一點(diǎn)輸入，如圖11.2所示。圖11.1輸入端分組輸入圖11.2觸點(diǎn)合并的輸入

3)矩陣式輸入當(dāng)可編程控制器有兩個(gè)以上富余的輸出端點(diǎn)時(shí)，可將二極管開關(guān)矩陣的行、列引線分別接到I/O端點(diǎn)上。這樣，當(dāng)矩陣為n行m列時(shí)，可以得到n?×?m個(gè)輸入信號(hào)供可編程控制器組成的控制系統(tǒng)使用。對(duì)FX2N系列，使用矩陣輸入指令MTR，只用8個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)就可以輸入64個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)。

4)充分利用可編程控制器的內(nèi)部功能使用KEY指令，只需4個(gè)輸入點(diǎn)、4個(gè)輸出點(diǎn)就可以輸入10個(gè)數(shù)字鍵和6個(gè)功能鍵；使用DSW指令，只需4個(gè)或8個(gè)輸入點(diǎn)、4個(gè)輸出點(diǎn)就可以讀入一個(gè)或兩個(gè)4位BCD碼數(shù)字開關(guān)信息。利用轉(zhuǎn)移指令，在輸入端上接一開關(guān)，作為自動(dòng)、手動(dòng)工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，用轉(zhuǎn)移指令可以將自動(dòng)和手動(dòng)操作加以區(qū)別。利用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)或移位寄存器移位，也可以利用交替輸出指令實(shí)現(xiàn)單按鈕的啟動(dòng)停止。

2.減少所需輸出點(diǎn)數(shù)的方法

(1)通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載并聯(lián)后，可以共用PLC的一個(gè)輸出點(diǎn)。

(2)在采用信號(hào)燈作負(fù)載時(shí)，采用數(shù)碼管作指示燈可以減少輸出點(diǎn)數(shù)。FX2N系列七段譯碼指令SEGD可把十六進(jìn)制數(shù)譯為七段顯示器所需的代碼，直接控制一只七段顯示器。用7個(gè)輸出點(diǎn)及一些數(shù)字顯示的指令，可以減少輸出點(diǎn)的數(shù)量。11.1.5PLC用于繼電-接觸控制系統(tǒng)改造中若干問題的處理可編程控制器使用與繼電-接觸器控制電路極為相似的梯形圖語言。如果用可編程控制器改造繼電器控制系統(tǒng)，根據(jù)繼電器電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖是一條捷徑。這是因?yàn)樵械睦^電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期使用和考驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能，而繼電器電路圖又與梯形圖有很多相似之處，所以可以將繼電器電路圖“翻譯”成梯形圖，即可用可編程序控制器的外部硬件接線和梯形圖來實(shí)現(xiàn)繼電器系統(tǒng)的功能。根據(jù)繼電器電路設(shè)計(jì)可編程控制器的外部接線和梯形圖時(shí)應(yīng)注意以下問題：

(1)應(yīng)遵守梯形圖語言的語法規(guī)定。由于工作原理不同，梯形圖不能照搬繼電器電路中的某些處理方法。例如在繼電器電路中，觸點(diǎn)可以放在線圈的兩側(cè)，但是在梯形圖中，線圈必須放在電路的最右邊。

(2)適當(dāng)分離繼電器電路圖中的某些電路。設(shè)計(jì)繼電器電路原理圖時(shí)的一個(gè)基本原則是盡量減少圖中使用的觸點(diǎn)個(gè)數(shù)，但是這往往會(huì)使某些線圈的控制電路交織在一起。在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，首要的問題是設(shè)計(jì)的思路要清楚，設(shè)計(jì)出的梯形圖容易閱讀和理解，并不是特別注意是否多用幾個(gè)觸點(diǎn)，因?yàn)檫@不會(huì)增加硬件的成本，只是在輸入程序時(shí)需要多花一點(diǎn)時(shí)間。

(3)盡量減少可編程序控制器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。PLC的價(jià)格與I/O點(diǎn)數(shù)有關(guān)，每一個(gè)輸入信號(hào)和每一個(gè)輸出信號(hào)分別占用一個(gè)輸入點(diǎn)和一個(gè)輸出點(diǎn)，因此減少輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)是降低硬件費(fèi)用的主要措施。

(4)設(shè)置中間單元。在梯形圖中，若多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，為了簡(jiǎn)化電路，在梯形圖中可設(shè)置電路控制的存儲(chǔ)器位，在各線圈的控制電路中使用其常開觸點(diǎn)，它類似于繼電器電路的中間繼電器。

(5)設(shè)立外部互鎖電路?？刂飘惒诫妱?dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的交流接觸器如果同時(shí)動(dòng)作，將會(huì)造成三相電源短路。為了防止出現(xiàn)這樣的事故，除了在梯形圖中設(shè)置與它們對(duì)應(yīng)的輸出線圈串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)組成的聯(lián)鎖電路外,還應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬件互鎖電路。

(6)變換外部負(fù)載的額定電壓。PLC的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊一般只能驅(qū)動(dòng)額定電壓AC220V的負(fù)載，如果系統(tǒng)原來的交流接觸器的線圈電壓為380V，則應(yīng)將線圈換成220V，或設(shè)置外部中間繼電器。11.2PLC在液壓自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的如下：

(1)了解PLC在液壓自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

(2)掌握用PLC基本邏輯指令設(shè)計(jì)梯形圖的方法。

2.實(shí)訓(xùn)要求動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床加工工件時(shí)完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，它由液壓驅(qū)動(dòng)。這種滑臺(tái)具有兩種進(jìn)給速度，往往先以快速度加工，而后面以較慢的速度加工，如鏜孔、車端面等。圖11.3為二次工進(jìn)動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)，它的工作狀態(tài)由YA1～YA4四個(gè)電磁鐵的通斷來控制。圖11.3二次工進(jìn)動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖電磁鐵YA1～YA4的通斷電動(dòng)作順序見表11-1。

(1)按下啟動(dòng)按鈕SB1，液壓滑臺(tái)從原位快速啟動(dòng)；

(2)當(dāng)快進(jìn)到擋鐵壓動(dòng)SQ2時(shí)，液壓滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為一次工進(jìn)；

(3)當(dāng)一次工進(jìn)到擋鐵壓動(dòng)SQ3時(shí)，液壓滑臺(tái)由一次工進(jìn)轉(zhuǎn)為二次工進(jìn)；

(4)二次工進(jìn)到終點(diǎn)死擋鐵處，壓住SQ4；

(5)終點(diǎn)停留6s后，轉(zhuǎn)為反向快退，到達(dá)原位后壓下SQ1停止；

(6)系統(tǒng)在控制方式上，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/單周循環(huán)控制及點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制。表11-1動(dòng)作順序表

3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟如下：

1)?I/O地址分配根據(jù)以上液壓系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)控制要求分析，系統(tǒng)共需開關(guān)量輸入點(diǎn)10個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)4個(gè)。考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)指標(biāo)，擬選用三菱公司的FX2N—24MR機(jī)型，該機(jī)型基本單元有12點(diǎn)輸入、12點(diǎn)輸出，完全能滿足控制要求。輸入/輸出信號(hào)地址分配如表11-2所示。

2)硬件接線根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，畫出硬件接線圖，接線時(shí)輸出負(fù)載可用指示燈代替。

3)設(shè)計(jì)控制程序根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，編制梯形圖程序。

4)系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行根據(jù)工藝要求，運(yùn)用PLC的調(diào)試手段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。表11-2輸入/輸出信號(hào)地址分配表11.3PLC在燃油鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的如下：

(1)了解PLC在燃油鍋爐中的應(yīng)用。

(2)掌握用PLC設(shè)計(jì)梯形圖的方法。

2.實(shí)訓(xùn)要求圖11.4為某燃油鍋爐示意圖。燃油經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱，由噴油泵經(jīng)噴油口打入鍋爐進(jìn)行燃燒。燃燒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，噴油口噴油，點(diǎn)火變壓器接通(子火燃燒)，瓦斯閥打開(母火燃燒)，將燃油點(diǎn)燃。點(diǎn)火完畢，關(guān)閉子火與母火，繼續(xù)送風(fēng)、噴油，使燃燒持續(xù)。鍋爐的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水閥和排水閥來執(zhí)行，上、下水位分別由上限、下限水位開關(guān)來檢測(cè)，蒸汽壓力由蒸汽壓力開關(guān)來檢測(cè)。圖11.4某燃油鍋爐示意圖

(1)啟動(dòng)。該鍋爐的燃燒按一定時(shí)間間隔順序起燃。其起燃順序如下：

(2)停止。停止燃燒時(shí)，要求如下：

(3)異常情況自動(dòng)關(guān)火。鍋爐燃燒過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)(即蒸汽壓力超過允許值、水位超過上限，或水位低于下限)，能自動(dòng)關(guān)火進(jìn)行清爐；異常情況消失后，又能按起燃程序重新點(diǎn)火燃燒。即

(4)鍋爐水位控制。鍋爐工作啟動(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開，排水閥關(guān)閉；當(dāng)水位高于上限時(shí)，排水閥打開，進(jìn)水閥關(guān)閉。

3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟如下：

1)?I/O地址分配根據(jù)示意圖和控制要求可知，該系統(tǒng)需要5個(gè)輸入點(diǎn)和7個(gè)輸出點(diǎn)，其地址分配如表11-3所示。

2)硬件接線根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，畫出硬件接線圖，接線時(shí)輸出負(fù)載可用指示燈代替。

3)設(shè)計(jì)控制程序根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，編制梯形圖程序。

4)系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行根據(jù)工藝要求，運(yùn)用PLC的調(diào)試手段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。表11-3輸入/輸出信號(hào)地址分配表11.4PLC在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用

1.實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的如下：

(1)了解PLC在起重機(jī)中的應(yīng)用。

(2)掌握PLC技術(shù)應(yīng)用在起重機(jī)檢測(cè)設(shè)計(jì)中的方法。

2.實(shí)訓(xùn)要求橋式起重機(jī)有3個(gè)主要的執(zhí)行工作機(jī)構(gòu)：升降機(jī)構(gòu)、進(jìn)退機(jī)構(gòu)、左右運(yùn)行機(jī)構(gòu)。對(duì)橋式起重機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)，主要是針對(duì)工作機(jī)構(gòu)在空載和加載兩種工況下的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)?？蛰d檢測(cè)時(shí)，要求系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間不少于1h；加載檢測(cè)要加載到1.1倍額定負(fù)載，并按控制要求反復(fù)運(yùn)行1h。

(1)檢測(cè)進(jìn)退機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)順序是：前進(jìn)30s，停45s，后退30s，停45s；每一個(gè)周期150s。

(2)當(dāng)進(jìn)退機(jī)構(gòu)一個(gè)周期結(jié)束1s后，進(jìn)行左右檢測(cè)，左行14s，停23s，右行14s，停23s，左右行一個(gè)周期75s。

(3)檢測(cè)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，升降機(jī)構(gòu)在進(jìn)退機(jī)構(gòu)啟動(dòng)15s后啟動(dòng)，即在左右行機(jī)構(gòu)工作14s后停止時(shí)啟動(dòng)，上升10s，停15s，下降10s，停15s，一個(gè)周期50s。

(4)為了安全，起重機(jī)任意兩個(gè)機(jī)構(gòu)不能同時(shí)啟動(dòng)，但可同時(shí)運(yùn)行；同時(shí)，要求3個(gè)機(jī)構(gòu)不能同時(shí)運(yùn)行。

(5)為了適應(yīng)不同的現(xiàn)場(chǎng)要求，要求檢測(cè)設(shè)備有隨機(jī)手動(dòng)控制功能，以保證運(yùn)行的靈活性和安全性。

3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟如下：

1)?I/O地址分配根據(jù)上述對(duì)橋式起重機(jī)檢測(cè)過程的控制要求，PLC控制系統(tǒng)的輸入包括：自動(dòng)運(yùn)行開關(guān)的輸入信號(hào)，手動(dòng)前進(jìn)、后退開關(guān)信號(hào)，手動(dòng)左行、右行開關(guān)信號(hào)，手動(dòng)上升、下降開關(guān)信號(hào)，共計(jì)7個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào)。

PIC控制系統(tǒng)的輸出包括：前進(jìn)、后退接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，左行、右行接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，上升、下降接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電鈴和指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共計(jì)8個(gè)開關(guān)量輸出信號(hào)。系統(tǒng)I/O地址分配如表11-4所示。表11-4輸入/輸出信號(hào)地址分配表

2)硬件接線根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，畫出硬件接線圖，接線時(shí)輸出負(fù)載可用指示燈代替。

3)設(shè)計(jì)控制程序根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，進(jìn)行系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)，包括進(jìn)退機(jī)構(gòu)、左右運(yùn)行機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)的控制梯形圖設(shè)計(jì)。

4)系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行根據(jù)工藝要求，運(yùn)用PLC的調(diào)試手段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。11.5PLC在多臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制中的應(yīng)用

1.實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的如下：

(1)了解PLC與軟啟動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制中的應(yīng)用。

(2)掌握采用順序控制設(shè)計(jì)梯形圖的方法。

2.實(shí)訓(xùn)要求電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)和軟停止是一種新型的啟動(dòng)方式。軟啟動(dòng)是電動(dòng)機(jī)的輸入電壓從0V開始，按預(yù)先設(shè)置的方式逐步上升，直到全電壓結(jié)束。電動(dòng)機(jī)的軟停止是電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速開始，按預(yù)先設(shè)置的方式逐步減速，直到停止。軟啟動(dòng)和軟停止依賴于串接在電源和電動(dòng)機(jī)之間的軟啟動(dòng)器，用它控制軟啟動(dòng)內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制其輸出電壓或電流，達(dá)到有效控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。軟啟動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)單元在主電路中的接線如圖11.5所示。圖中，在軟啟動(dòng)器的輸入和輸出兩端，并聯(lián)接觸器KMn1(n=1，2，3，4)的常開觸點(diǎn)，串聯(lián)接觸器KM和接觸器KMn2的常開觸點(diǎn)。當(dāng)軟啟動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KMn2閉合，觸點(diǎn)KMn1斷開，啟動(dòng)電流經(jīng)軟啟動(dòng)器流向電動(dòng)機(jī)。軟啟動(dòng)完成后，觸點(diǎn)KMn1閉合，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KMn2斷開，軟啟動(dòng)器不工作，工作電流通過KMn1送至電動(dòng)機(jī)。當(dāng)軟停止時(shí)，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KMn2閉合，觸點(diǎn)KMn1斷開，實(shí)現(xiàn)軟停止，直到電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，然后斷開觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KMn2。圖11.5啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的主回路圖11.5是用一臺(tái)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)4臺(tái)風(fēng)機(jī)的線路圖。每臺(tái)風(fēng)機(jī)45kW，啟動(dòng)、停止的控制過程可由PLC的順序控制完成，控制要求如下：

(1)每臺(tái)風(fēng)機(jī)都應(yīng)有手動(dòng)、自動(dòng)兩種選擇，用開關(guān)人工設(shè)定。

(2)在手動(dòng)或自動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)均由軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。

(3)?4臺(tái)風(fēng)機(jī)為二用二備，在控制程序中要能自動(dòng)識(shí)別。

(4)在自動(dòng)運(yùn)行中若兩臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量不夠時(shí)，備用風(fēng)機(jī)要能手工啟動(dòng)并投入運(yùn)行，其主回路如圖11.7所示。圖中的軟啟動(dòng)器設(shè)置為軟啟動(dòng)方式。

若選定風(fēng)機(jī)為自動(dòng)狀態(tài)，啟動(dòng)次序如下：KM閉合→KM12閉合→軟啟動(dòng)觸點(diǎn)閉合(軟啟動(dòng)開始)→KM11閉合→KM12斷開→軟啟動(dòng)觸點(diǎn)斷開→KM斷開(1#?風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完畢)→KM閉合→KM22閉合→軟啟動(dòng)觸點(diǎn)閉合→KM21閉合→軟啟動(dòng)觸點(diǎn)斷開→KM斷開(2#?風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完畢)。按要求3#、4#?風(fēng)機(jī)為手動(dòng)啟動(dòng)，在按下手動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，也應(yīng)有以上的啟動(dòng)過程。軟啟動(dòng)過程由PLC控制。當(dāng)手動(dòng)啟動(dòng)某風(fēng)機(jī)時(shí)，本風(fēng)機(jī)應(yīng)在靜止?fàn)顟B(tài)，其他風(fēng)機(jī)的手動(dòng)啟動(dòng)按鈕未按下；同時(shí)，其他風(fēng)機(jī)也不在啟動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)循環(huán)中也沒有風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)才有效，有效時(shí)間為1min，由定時(shí)器決定。如3#?風(fēng)機(jī)的手動(dòng)軟啟動(dòng)時(shí)，必須滿足3#?風(fēng)機(jī)在手動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，3#?風(fēng)機(jī)無運(yùn)行、啟動(dòng)反饋信號(hào)，1#、2#、4#?風(fēng)機(jī)均無啟動(dòng)要求，也不在軟啟動(dòng)過程中。以上條件由常閉觸點(diǎn)的互鎖實(shí)現(xiàn)，若條件成立，3#?風(fēng)機(jī)的手動(dòng)啟動(dòng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，進(jìn)入軟啟動(dòng)狀態(tài)。

3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟如下：

1)硬件接線根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，畫出硬件接線圖，接線時(shí)輸出負(fù)載可用指示燈代替。

2)設(shè)計(jì)控制程序根據(jù)控制要求和PLC的I/O定義，編制梯形圖程序。

3)系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行根據(jù)工藝要求，運(yùn)用PLC的調(diào)試手段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。11.6PLC用于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的如下：

(1)掌握模擬量模塊FX2N—4AD、FX2B—4DA的使用。

(2)掌握FX2N系列PLC的PID的應(yīng)用。

(3)了解PLC在溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

2.實(shí)訓(xùn)要求在燒結(jié)配礦試驗(yàn)與燒結(jié)礦的理化檢驗(yàn)中，常用到試驗(yàn)電爐。傳統(tǒng)的試驗(yàn)電爐只具備恒溫控制，溫度設(shè)定值由人工通過溫度控制器的給定電位器設(shè)定，試驗(yàn)準(zhǔn)確性很難保證。為了得到理想的配礦結(jié)構(gòu)及燒結(jié)工藝，必須對(duì)爐膛的溫度、溫度的時(shí)間變速及試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。這樣就要求對(duì)試驗(yàn)電爐的溫度進(jìn)行程序的控制，使?fàn)t膛的溫度嚴(yán)格按給定的溫控曲線變化，從而保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。試驗(yàn)電路的溫控曲線設(shè)定為多段曲線，如圖11.6所示。

1)溫控曲線的形成先求得每段線的斜率，再運(yùn)用PLC算術(shù)指令，對(duì)給定值進(jìn)行積算累加，當(dāng)達(dá)到某個(gè)平臺(tái)設(shè)定值時(shí)將其保持；到達(dá)平臺(tái)恒溫時(shí)間后，再根據(jù)斜率進(jìn)行積算累加或遞減。經(jīng)過幾次積算累加或遞減后，可精確逼近溫控曲線。

2)加熱控制溫度控制系統(tǒng)采用PID控制系統(tǒng)。主回路用雙向可控硅對(duì)加熱器進(jìn)行控制，雙向可控硅采用過零觸發(fā)方式，與主回路共同構(gòu)成調(diào)控器。通過溫度變送器將爐膛溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將變送器輸出通過FX2N—4AD轉(zhuǎn)換后送給PLC,作為溫度反饋信號(hào)。運(yùn)用PLC的PID指令，將反饋信號(hào)與溫度給定曲線進(jìn)行PID運(yùn)算后得到控制信號(hào)，供給觸發(fā)電路，作為調(diào)功器的給定信號(hào)。圖11.6試驗(yàn)電爐溫控曲線

3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟如下：

1)系統(tǒng)構(gòu)成試驗(yàn)電路加熱系統(tǒng)如圖11.7所示。

2)元件地址分配軟元件有關(guān)地址分配情況列于表11-5中。圖11.7試驗(yàn)電路加熱系統(tǒng)表11-5PLC內(nèi)部地址分配表

3)程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求和PLC內(nèi)部軟元件的定義，進(jìn)行系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)：

(1)溫控曲線的形成。溫控曲線分成兩種情況：一是斜坡部分；二是平臺(tái)部分。斜坡部分的主要參數(shù)是斜坡斜率和斜坡時(shí)間。平臺(tái)部分的主要參數(shù)是平臺(tái)溫度值和平臺(tái)時(shí)間。將兩個(gè)平臺(tái)的溫差值與斜坡時(shí)間相除后，即得斜坡斜率，有了斜率就得到了單位時(shí)間溫度的上升(或下降)值。然后利用PLC的MUL和ADD指令按一定斜率進(jìn)行計(jì)算，完成溫度給定值的逼近。當(dāng)積算值時(shí)間達(dá)到平臺(tái)溫度時(shí)，斜坡曲線完成。此時(shí)將給定值保持，保持時(shí)間為平臺(tái)恒溫時(shí)間。保持時(shí)間一到，再進(jìn)行下一個(gè)斜坡曲線的積算逼近。

(2)模擬量的處理。系統(tǒng)中模擬量有兩個(gè)，一是爐膛實(shí)際溫度測(cè)量的反饋值；二是實(shí)際溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行PID運(yùn)算后的控制信號(hào)。測(cè)量值為模擬量輸入，采用FX2N—4AD實(shí)現(xiàn)。將FX2N—4AD的CH1設(shè)定為電壓輸入方式，將溫度反饋值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，為PID運(yùn)算提供反饋信號(hào)?？刂菩盘?hào)為模擬量輸出，采用FX2N—4DA完成，將FX2N—4DA的CH1設(shè)定為電壓輸出方式，經(jīng)PID運(yùn)算后產(chǎn)生的溫度控制信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，作為調(diào)控器過零觸發(fā)電路的給定電壓。

(3)?PID調(diào)節(jié)。FX2N系列PLC提供PID指令(FUN88)。該指令對(duì)當(dāng)前值[S2]和設(shè)定值[S1]進(jìn)行比較，通過PID回路處理兩者之間的偏差來產(chǎn)生一個(gè)調(diào)節(jié)值，存入目標(biāo)元件[D]中。

4)系統(tǒng)調(diào)試

(1)溫控曲線形成的程序調(diào)試。在程序中設(shè)置斷點(diǎn)，對(duì)溫控曲線形成程序逐段進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)，可將溫度給定值直接送給FX2N—4DA，通過繪圖儀或電壓表和計(jì)時(shí)儀，觀察給定曲線是否正常。

(2)調(diào)整PID參數(shù)設(shè)置。根據(jù)系統(tǒng)的不同特點(diǎn)，合理調(diào)整PID參數(shù)的設(shè)置，直到符合要求的性能指標(biāo)。11.7PLC用于自動(dòng)倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的如下：

(1)了解PLC在自動(dòng)倉庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

(2)掌握PLC與上位機(jī)及變頻器的配合應(yīng)用。

2.實(shí)訓(xùn)要求隨著我國物流現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，自動(dòng)倉庫在生產(chǎn)過程中的地位愈顯重要。它能提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理程度，降低產(chǎn)品成本，提升企業(yè)整體素質(zhì)。目前，自動(dòng)倉庫的建設(shè)在我國經(jīng)濟(jì)效益好的中、大型企業(yè)方興未艾。自動(dòng)倉庫的組成有以下幾部分：①貨架；②堆垛機(jī)或自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)；③堆垛機(jī)的自動(dòng)控制；④自動(dòng)倉庫的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。自動(dòng)倉庫的布局如圖11.8所示。圖11.8自動(dòng)倉庫布局

1)取貨用戶發(fā)出取貨要求，給出貨位地址(貨位地址用相應(yīng)的排號(hào)、列號(hào)、層號(hào)組成)后，上位機(jī)(計(jì)算機(jī))根據(jù)堆垛機(jī)當(dāng)前位置，經(jīng)過貨位地址變換，給出相對(duì)于堆垛機(jī)當(dāng)前位置的貨位地址，發(fā)出取貨指令給堆垛機(jī)，堆垛機(jī)控制系統(tǒng)接收信號(hào)后，堆垛機(jī)行走，同時(shí)安裝在堆垛機(jī)上的回轉(zhuǎn)頭沿立柱升降運(yùn)動(dòng)，并且回轉(zhuǎn)到位；當(dāng)運(yùn)動(dòng)到達(dá)目的貨位時(shí)，貨叉開始伸縮運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行取貨操作；堆垛機(jī)將所取貨物送至貨物輸出口；然后在此位待命或返回至規(guī)定位置。

2)存貨用戶發(fā)出存貨要求，系統(tǒng)根據(jù)倉庫貨位情況，給出貨物的存放地址，上位機(jī)根據(jù)堆垛機(jī)當(dāng)前位置，經(jīng)過貨位地址變換，給出相對(duì)于堆垛機(jī)當(dāng)前位置的貨位地址，發(fā)出存貨指令給堆垛機(jī)；堆垛機(jī)控制系統(tǒng)接收信號(hào)后，在貨物輸入口接收貨物，堆垛機(jī)行走，同時(shí)回轉(zhuǎn)頭沿立柱升降運(yùn)動(dòng)，并且回轉(zhuǎn)到位；當(dāng)運(yùn)動(dòng)到達(dá)目的貨位時(shí)，貨叉開始伸縮運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行存貨操作；完成操作后在此位待命或返回至規(guī)定位置。

3)堆垛機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)堆垛機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)包括：

(1)堆垛機(jī)沿貨架巷道(列方向)的前后高低速運(yùn)動(dòng)；

(2)安裝在堆垛機(jī)上的回轉(zhuǎn)頭沿立柱(層方向)的上下升降運(yùn)動(dòng)及左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(排方向)；

(3)安裝在回轉(zhuǎn)頭上的貨叉伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮運(yùn)動(dòng)。

3.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟如下：

1)?I/O地址分配考慮到PLC與上位機(jī)的通信，以及所需要的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，其輸入/輸出點(diǎn)接線如圖11.9所示。

2)程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求和PLC輸入/輸出接線圖，進(jìn)行系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)：

(1)本程序中必須考慮堆垛機(jī)的認(rèn)址問題和堆垛機(jī)的速度變換，這兩個(gè)問題可利用PLC的數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)數(shù)器以及比較指令來完成；圖11.9PLC輸入/輸出點(diǎn)配置圖

(2)當(dāng)堆垛機(jī)行走時(shí)或回轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，貨叉不能進(jìn)行伸出或收縮動(dòng)作，反之亦然，此問題可利用PLC中輸出繼電器間的互鎖解決。

3)系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)工藝要求，運(yùn)用PLC的調(diào)試手段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。11.8PLC用于車庫管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.實(shí)訓(xùn)目的本實(shí)訓(xùn)以兩層車庫管理的控制系統(tǒng)為例，通過方案論證、系統(tǒng)建立、電氣原理圖設(shè)計(jì)、元器件選擇及性能測(cè)試和安裝接線圖設(shè)計(jì)，訓(xùn)練應(yīng)用PLC計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的思路和方法，并建立設(shè)計(jì)實(shí)際控制系統(tǒng)的一個(gè)完整的概念。設(shè)計(jì)分初步設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。

2.實(shí)訓(xùn)要求兩層車庫簡(jiǎn)圖如圖11.10所示，為了簡(jiǎn)化問題，本設(shè)計(jì)暫定三個(gè)泊車位為一個(gè)單元，其中Ⅰ號(hào)位置作為車輛存取泊位調(diào)整，以保證在任何情況下均能存取車輛。兩層車庫電氣控制系統(tǒng)的主要技術(shù)要求如下：圖11.10兩層車庫簡(jiǎn)圖

(1)泊車駕駛員只需用按鈕操作，系統(tǒng)完成對(duì)應(yīng)泊位托板位置調(diào)整，將托板位置調(diào)整到車輛出口處；存取車完畢后，托板自動(dòng)回復(fù)原位。

(2)系統(tǒng)具有停電時(shí)狀態(tài)保持功能，當(dāng)斷電后恢復(fù)通電，在操作者重新啟動(dòng)后，系統(tǒng)能按停電前原動(dòng)作順序繼續(xù)工作。

(3)為防止超長車輛進(jìn)入車庫造成車輛和車庫損壞，系統(tǒng)應(yīng)具有車輛測(cè)長功能，對(duì)超長車輛能作超長報(bào)警處理。

(4)上層泊位應(yīng)具有防墜落保護(hù)裝置。