PLC第八章-PLC控制系统设计PPT课件.ppt

第八章PLC控制系统的设计 第一节PLC的设计步骤及内容第二节PLC的编程要求和编程方法第三节FX2控制的五层电梯自动控制系统第四节PLC控制的恒压供水系统及组态软件应用第五节触摸屏人机界面在半自动内圆磨床PLC控制系统中的应用 1 最大限度地满足工艺流程和控制要求 2 监控参数 精度要求以满足实际需要为准 不宜过多 过高 力求使控制系统简单 经济 使用及维修方便 并降低系统的复杂性和开发成本 3 保证控制系统的运行安全 稳定 可靠 4 考虑到生产的发展和工艺的改进 在选择PLC容量时 应适当留有余量 第一节PLC的设计步骤及内容 一 PLC控制系统设计的基本原则 所有电气控制系统都是在遵循以上设计原则的基础上 实现被控对象 生产设备或生产过程 的工艺要求 不论所设计系统的大小 一般都要按照图中的基本步骤来进行 二 PLC控制系统设计的基本步骤 1 首先 根据系统需完成的控制任务 对被控对象的工艺过程 工作特点 控制系统的控制过程 控制规律 功能和特性进行详细分析 归纳出工作循环图或状态流程图 然后 明确其控制要求和设计要求 明确划分控制的各个阶段及各阶段的特点 阶段之间的转换条件 最后归纳出各执行元件的动作顺序表 2 根据控制要求确定所需的用户输入设备 按钮 操作开关 限位开关 传感器等 输出设备 继电器 接触器 信号灯等执行元件 以及由输出设备驱动的控制对象 电动机 电磁阀等 确定PLC的I O点数 3 选型 PLC是控制系统的核心部件 选型一方面是选择多大容量的PLC 另一方面是选择什么公司的PLC和外设 4 进行合理的PLC变量规划 I O点以及所用到的内部元件定义 绘制电气原理图 这一步是非常重要的一步 开关量 变量规划实际上是把PLC的I O分配给实际的元器件 给实际的元器件赋予一定的PLC地址 模拟量 输入输出的路数与实际电路也是一一对应的 在PLC控制系统中 电气原理图中应增加PLC的I O连接图 此外 还有一部分 软件程序 即梯形图 5 PLC控制程序设计 6 控制柜设计和现场施工 采用PLC控制系统 可以使软件设计与硬件配备工作平行进行 缩短工程周期 7 试运行 验收 交付使用 并编制技术文件 三 选用PLC控制系统的依据 继电器 接触器控制系统 PLC控制系统 微机控制系统 选取哪一种更合适 提供以下几点依据 1 输入 输出量以开关量为主 也可有少量模拟量 2 I O点数较多 70年代 I O点数应在70点以上 80年代 降为40点左右 现在 10点以上 3 控制对象工艺流程比较复杂 逻辑设计部分用继电器控制难度较大 4 有较大的工艺变化或控制系统扩充的可能性 5 现场处于工业环境 而又要求控制系统具有较高的工作可靠性 6 系统的调试比较方便 能在现场进行 7 现场人员有条件掌握PLC技术 PLC的选型基本原则是满足控制系统的功能需要 同时要兼顾维修 备件的通用性 1 可编程控制器控制系统I O点数估算根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数 选择相应规模的可编程控制器并留有10 15 的I O裕量 2 内存估计用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响 开关量输入输出点数 模拟量输入输出点数 控制要求 运算处理量 程序结构等 1 开关量输入输出的点数开关量输入 所需存储器字数 输入点数 10开关量输出 所需存储器字数 输出点数 8 三 PLC的选型 2 模拟量输入输出总点数具有模拟量控制的系统就要用到数字传送和运算的功能指令 这些功能指令内存利用率较低 因此所占内存数要增加 模拟量 所需存储器字数 模拟量通道数 100这些经验公式的算法是在10点模拟量左右 当点数小于10时 内存字数要适当加大 点数多时 可适当减小 3 程序结构推荐下面的经验计算公式 总存储器字数 开关量输人点数 开关量输出点数 l0 模拟量点数 150 然后按计算存储器字数的25 考虑裕量 3 响应时间系统响应时间 输入滤波时间 输出滤波时间 扫描周期 选择CPU处理速度快的PLC 优化应用软件 缩短扫描周期 采用高速响应模块 其响应时间不受PLC扫描周期的影响 而只取决于硬件的延时 4 性价比要高在功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能 但对于某些特殊要求 就要知道所选用的PLC是否能完成控制任务 在价格方面 不同厂家的PLC产品价格差异不大 有些功能类似 质量相当 I O点数相当的PLC价格相差40 以上 因此 在选择机型时 这些因素需要综合考虑 还存在个人喜好问题 另外 可能政治因素也会成为选择的原因 5 结构型式的选择整体式 把PLC的I O和CPU放在一块大印刷电路板上 节省插接环节 结构紧凑 体积小 价格便宜 小型PLC控制系统多采用的结构 模块式 模块式PLC的功能扩展 I O点数的增减 输入与输出点数的比例 都比整体式方便灵活 维修方便 因此 对于较复杂的要求较高的系统 一般选用模块式结构 PLC的主机选择以后 根据需要 相应配套模块也就选定 如通讯模块 模拟量单元 显示输出单元等 四 系统调试 模拟调试 联机调试将程序下载到PLC主机 断开主电路 只对控制电路进行调试 硬件模拟调试断开主电路 试手动 软件模拟调试电脑上模拟调试 一 编程要求1 所编的程序要合乎所使用的PLC的有关规定2 要使所编的程序尽可能简洁3 程序的可读性要好4 要使所编的程序合乎PLC的性能指标及工作要求5 所编程序的可靠性好 能够循环运行 第二节PLC的编程要求和编程方法 二 编程方法 经验法运用已掌握的成功设计经验 结合实际情况进行修改 直至满足新的设计任务要求 解析法利用组合逻辑或时序逻辑 画成梯形图或直接写出程序 图解法靠画图进行设计 常用的方法有梯形图法 波形图法及流程法 1 电梯的基本结构 主要由轿厢 对重 曳引机 控制柜 箱 导轨等主要部件组成 2 电梯的电力拖动部分 第三节FX2控制的五层电梯自动控制系统 电梯主拖动类型有可控硅供电 SCR M 的直流拖动 交流双速电机拖动 交流调压调速 ACVV 拖动 交流变频调速 VVVF 等 以交流变频调速 VVVF 最有前途 3 电梯的电气控制部分 电梯的电气控制有继电器控制和计算机控制两种方式 继电器控制故障率高 基本上已淘汰 计算机控制分为PLC控制与微机控制两种方式 PLC以其体积小 功能强 故障率低等诸多优点得到广泛应用 PLC控制的恒压变频供水系统 二 五层电梯的逻辑设计 1 主体设计 五层电梯的简化模型和控制柜示意图 本例中着重电梯的升降逻辑 不调节主电机升降速度 表8 3输入 输出点分配表 2输入 输出点分配表 编程时可用手持式编程器或计算机软件编程 通过编程口传输至PLC程序存储区 可进行独立控制和远程控制 4五层电梯的逻辑程序 3梯形图编程 参见教材 第四节PLC控制的恒压供水系统及组态软件的应用 一 PLC控制的恒压变频供水系统1 楼层及供水系统模型恒压变频供水系统的结构如图所示 供水系统分两路 一路为变频器调速系统提供的生活用水 一路为消防用水 楼底层放置水源水箱 实际生活中水源水箱可放在地下室中 顶部放置消防水箱 水箱内有水位检测仪 当高位水箱 或水源蓄水池 液面高于溢流水位时自动报警 当夜面低于最低报警水位时 自动报警 当发生火灾时 消防泵自动启动 如果蓄水池液面达到最高设定水位 将自动停止 2 PLC控制方案该设计采用高性能 模块化结构 带模拟量通道且具备网络功能的西门子S7 215可编程控制器 配合变频器 VVVF 完成无塔供水自动控制 PLC控制系统的I O分配如表8 3所示 PLC的I O接线示意图 3 PLC控制程序 二 组态软件简介1 组态王 软件的组成 组态王 软件包由工程管理器 工程浏览器 TouchExplorer 画面运行系统 TouchView 信息窗口等四部分组成 2 组态王的数据采集工作原理 三 利用 组态王 软件对供水系统进行监控正确地安装 组态王 和I O设备驱动程序后 在 组态王 软件对供水系统进行监控运行之前 必须先进行必要的设置 画面绘制和程序的编写 具体的设置如下 1 设置I O设备 2 设置数据词典 组态王 软件在使用时 所用的变量 包括内部变量和I O变量 都必须在数据词典中定义 设置相应的内存变量和I O变量 内存变量不与下位机相联系 仅仅通过I O变量与下位机相联系 3 网 组态王 可以选择单机或网络监控 在相应的网络设置窗口设置是单机或网络 如果采用网络控制的话 必须进行网络设置 包括设置连接的远程站点 本机节点名 URL路径 协议类型和服务器的配置设定等网络参数络设置 4 监控画面的绘制利用 组态王 方便的画面开发软件 可以很容易地绘制出漂亮的画面 供水系统控制画面 动态曲线监控画面 5 组态王 的软件编制要使所绘制的画面以动画的方式进行实时的监控 在运行前还必须进行必要的运行程序的编制 组态王 的程序是采用类C语言的编程方式 使用户编程变的非常容易 下面是供水系统的部分程序片段 本站点 生活水箱水位 本站点 生活水箱水位 10 if 本站点 变频泵启停指示 1 本站点 生活水箱水位 本站点 生活水箱水位 10 本站点 管网水位 本站点 管网水位 10 if 本站点 变频泵启停指示 0 本站点 管网水位 本站点 管网水位 10 第五节触摸屏人机界面在半自动内圆磨床PLC控制系统中的应用一 触摸屏人机界面的用途和接线触摸屏是工业级人机界面的通常称呼 触摸屏产品配备有大型LCD显示荧屏及触控面板 具有工业级防水防尘设计 可适用于各种恶劣环境 1 指拨开关PWS3260触摸屏的背后共有十个指拨开关SW1 SW10 SW1和SW2用来设置显示器的类型 2 COM1和COM2口触摸屏使用时 一般将COM1 COM2口中的一个用于连接PC机 另一个连接PLC 不允许带电插拔 3 其它接线端口LPT端口仅在画面与表格打印输出时使用 DCpowersupply是给触摸屏供电的直流24V电源接线端子 PWS3260 DTN人机界面产品的耗电量为16瓦 二 触摸屏软件ADP3的使用方法建立新的工程文件如果要将PWS触摸屏产品作为人机界面用于某一设备的控制 首先应在PC机上安装ADP3软件 并建立一个新的工程文件 这时需要输入的内容是 新文件的应用名称 人机界面的产品型号和所使用的PLC产品型号 2 画面编辑在ADP3软件中 可使用的画面元件有4类 1 可触摸元件按钮 设置数值按键 状态选择按键 翻页按键等 2 状态显示元件显示灯 动态数字文字信息显示 显示