可编程控制器(PLC)应用举例.doc

学习目标：l 通过典型实例的分析，掌握可编程控制器设计的步骤；l 掌握程序调试方法；l 能够依据控制要求，进行顺序控制梯形图的设计。可编程控制器应用举例第一节 两种液体混合装置设有两种液体A和B，在容器内按照一定比例进行混合搅拌，装置结构如图6-1所示。其中，SL1、SL2、SL3为液面传感器，当液面淹没时为ON;YV1、YV2、YV3为电磁阀；M为搅拌电动机。 图6-1 两种液体混合装置一、控制要求1. 初始状态此时各阀门关闭，容器是空的。YV1=YV2=YV3=OFFSL1=SL2=SL3=OFFM=OFF2. 起动操作按下起按钮,开始下列操作：（1） YV1=ON，液体A流入容器；当液面到达SL3时，YV1=OFF，YV2=ON；（2） 液体B流入，液面到达SL1时，YV2=OFF，M=ON；开始搅拌；（3） 混合液体搅拌均匀后（设时间为10s），M=OFF，YV3=ON，放出混合液体；（4） 当液体下降到SL2时，SL2从ON变为OFF，再过20s后容器放空，关闭YV3，YV3=OFF，完成一个操作周期；（5） 只要没按停止按钮，则自动进入下一操作周期。3. 停止操作按一下停止按钮，则在当前混合操作周期结束后，才停止工作，使系统停止处于初始状态。二、 I/O通道分配及I/O接线图1. I/O通道分配在了解了系统要求和工艺要求和控制要求后，首先要做I/O通道分配，即把已知的输入信号和输出信号分配给PLC的指定I/O端子，具体如表6-1所示。表6-1 I/O通道分配分类元件端子号作 用 输入SB10000起动按钮SB20001停止按钮SL10002液面高位传感器SL20003液面低位传感器SL30004液面中位传感器输出M1000搅拌电动机YV11004液体A流入电磁阀YV21005液体B流入电磁阀YV31006放出混合液体电磁阀2. PLC的I/O接线图根据I/O通道分配情况，可画出PLC的I/O接线图，如图6-2所示。 图6-2 两种液体混合装置的I/O接线图三、设计梯形图程序根据系统的控制要求及I/O通道分配，设计用锁存器控制的梯形图如图6-3所示。在初始状态，各继电器均为OFF。1. 起动操作按起动按钮0000，使锁存器21115置为ON，21115使1110ON一个扫描周期，使锁存器21004置位，断开电磁阀YV1，使液体A流入容器。2. 当液位上升到SL3时当液位上升到SL3时，0004由OFF变为ON，21104ON一个扫描周期，使1004复位，关闭电磁阀YV1。同时使1005置位，打开电磁阀YV2，使液体B流入容器。3. 当液面上升到SL1时当液面上升到SL1时，0002由OFF变为ON，21102ON一个扫描周期，使1005复位，关闭电磁阀YV2，同时使1005置位，起动搅拌电动机M。此时启动定时器TIM00，10s后TIM00动作，使1000复位。4. 搅拌均匀后放出混合液体在1000的下降沿通过后沿微分指令DIFD使1006置位，断开电磁阀YV3，开始放出混合液体。5. 当液位下降到SL2时当液位下降到SL2时，0003由ON变OFF，在下降沿使21103ON一个扫描周期，置位21114，启动定时器TIM01，20s后使1006复位，关闭电磁阀YV3，此时容器已放空。6. 自动循环工作若未按停止按钮0001，则在TIM01的计时时间到时，使1004置位，自动进入下一操作周期。7. 停止操作当按下停止按钮时，0001为ON，将锁存器21115复位，不能时电磁阀YV1断开，系统执行完本周期的操作，停留在初始状态。 图6-3 两种液体混合装置PLC控制梯形图 第二节 大电动机的Y起动控制Y起动是笼型电动机的降压起动方式之一，将电动机定子绕组接成Y形起动，起动电流是用形接法直接起动的三分之一，达到规定的速度后，再将电动机的定子绕组切换成形运行。这种减少起动电流的起动方法，适合于容量大、起动时间长的大电动机起动，或者在受到电源容量限制，为避免起动时过大的起动电流造成电源电压下降过大时使用。一、控制要求Y起动控制时的时序图如图6-7（b）所示，当主接触器KM1与Y接法接触器KM2同时接通时，电机工作在Y形起动状态；而当主接触器KM1与形接法接触器KM3同时接通时，电机就工作在形接法的正常运行状态。 图6-7 Y起动控制时的时序图由于PLC内部切换时间很短，必须有放火花的内部锁定。TA为内部锁定时间。当电机绕组从Y形切换到形接法时，从KM2完全截止到KM3接通这段时间即为TA，其值过长多短都不好，应通过实验确定。从KM3接通到KM1接通这段时间为TM，TM一般小于TA。Y形起动时间为TS。第三节 机械手的步进控制 在自动化生产线上，经常机械手完成工作的取放操作，图613是以机械手的结构示意图，其任务是将传送带A上的物品搬送至传送带B。一、机械手工作过程机械手工作过程示意如下： 原位下降 抓紧上升右移 左移上升放松下降机械手的每次循环动作均从原位开始。二、控制要求1、 在传输带A端部，安装了光电开关PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为ON状态。2、 机械手在原位时，按下启动按钮，系统启动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A停。3、 传输带A停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带A上搬到传送带B（连续运转）上。4、 机械手返回原位后，自动启动传送带A运转，进行下一个循环。5、 按下停止按钮后，待整个循环完成后，机械手返回原位，才能停止工作。6、 机械手的上升/下降和左移/右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。7、 抓紧/放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈得电时执行抓紧动作，线圈断电时执行放松动作。8、 机械手的上升、下降、左移、右移动作均由限位开关控制。9、 抓紧动作由压力继电器控制，当抓紧时，压力继电器动合触点闭合。放松动作作为时间控制（设为2S）。 表6-6 机械手步进控制的I/O通道分配 类 别 元 件 端 子 号 作 用输入SB10000起动按钮SB20001停止按钮SQ10002上升极限开关SQ20003下降极限开关SQ30004右移极限开关SQ40005左移极限开关KA0006抓紧压力继电器触点PS0007光电开关输出KM11000传输带A驱动KM21001右移电磁阀KM31002左移电磁阀KM41003抓紧/放松电磁阀KM51004上升电磁阀KM61005下降电磁阀 四、梯形图程序设计 根据机械手的工作过程，我们可以将其工作过程分解为九个步骤，这是典型的具有步进性质的顺序控制，因此就可以用移位寄存器来设计机械手的控制程序。 用位移寄存器设计具有步进性质的顺序控制，其核心是设计移位脉冲输入。这里我们介绍用画状态流程图的方法设计梯形图程序。 状态流程图的画法如下：1、 首先将整个工作过程分解为若干个独立的控制功能步，简称步（本例中机械手的工作过程就可以分解成九个独立的步），它是为完成相应的控制功能而设计的独立的控制程序段。2、 每个独立的步分别用一个方框表示，然后根据动作顺序将各个步用箭头连接起来。3、 在相邻的两个步之间画上一条短横线，表示状态转换条件。当转换条件满足时，上一步被封锁，下一步被激活，转向执行新的控制程序，若不满足转换条件，则继续执行上一步的控制程序。4、 在每个步的右侧，画上要被执行的控制程序。 图6-16 用移位寄存器设计的机械手的梯形图第四节 全自动洗衣机的自动控制全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用；内桶可以旋转，做脱水（甩水）用。内桶的周围有很多小孔，使内桶和外桶的水流相同。洗衣机的金水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到及外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，有洗涤电机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。其示意图如图6-20所示。一、 控制要求该全自动洗衣机的控制要求可以用图6-21所示的流程图来表示。按下启动按钮后，洗衣机开始进水。水满时（即水位到达高水位，高水位开关由OFF变ON），PLC停止进水，并开始洗涤正转，正转洗涤15s后暂停，暂停3s后开始洗涤反转。反洗15s后暂停。暂停3s后，若正、反洗涤未满3次，则返回从正开始的动作；若正、反满3次时，则开始排水。水位下降到低水位时（低水位开关由ON变OFF）开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10s后结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。 图6-21 全自动洗衣机流程图 表6-8 洗衣机的I/O通道分配 类 别 元 件 端 子 号 作 用输入SB10000起动按钮SB20001停止按钮SB30002排水按钮SL10003高水位开关SL20004低水位开关输出KM11000进水电磁阀KM21001电动机正转接触器KM31002电动机反转接触器KM41003排水电磁阀KM51004脱水电磁离合器KM61005报警蜂鸣器 表6-9 洗衣机的定时器/计数器通道分配 类 别 器 件 号设 定 值作 用定时器TIM0015s正转洗涤计时TIM013s正洗暂时计时TIM0215s反转洗涤计时TIM033s反洗暂时计时TIM0410s脱水计时TIM0510s洗完报警计时计数器CNT063次正、反洗循环计数CNT073次脱