PLC及其控制原理介绍.ppt

PLC控制原理簡單介紹及應用 D10 3FME Xiongqibin PLC簡介 PLC是間于單片機控制和computer控制之間的廣泛應用于工業自動控制的設備 PLC為programlogiccontrol縮寫 通常譯為 可編程序控制器 PLC控制可運用在大 中 小型化場合 即可以單獨控制 也可以與計算機聯合控制 本教材主要簡單介紹 三菱 PLC 其它廠商PLC大同小異 PLC控制原理 PLC采用類似硬物理電路控制方式 只不過將控制部分集成 輸入sensor和輸出控制通過專用接口進行 內部程序流程圖反應到紙張上即為標准化的硬物理控制電路 PLC與硬物理控制電路對比 一 PLC與硬物理控制電路相似 如下圖 M M 220V N 繼電器 模擬繼電器 開關 模擬開關 電源線 母線 PLC程序中當模擬開關閉合模擬繼電器M導通 硬物理控制電路中當開關閉合繼電器M也導通 PLC與硬物理控制電路對比 二 一般電路故障大多在控制部分 硬物理控制電路查找修改線路麻煩 特別在一些大型設備中如采用硬物理控制電路則當出現電路故障或修改時極其費時費力 PLC主要用在控制電路部分 因此修改程序靈活而方便 且故障率很低 PLC內部集成了大量的控制和邏輯運算軟元件 如將這些軟元件用響應的物理硬元件代替將占據巨大的空間 PLC與單片機控制區別 單片機也需要有程序執行 但其程序為一次性燒錄 事后不易修改 多用于簡單永久性電路控制中 PLC程序可根據需要隨時修改 并可用計算機或人機界面進行監控 直觀形象 PLC編程一般電氣技朮人員即可掌握 但單片機編程則需專業的軟件人員進行 PLC組成 簡圖一 電源單元 輸入單元 中央邏輯運算控制單元 輸出單元 通信接口 此為最常見小中型組成 有的小型PLC無擴展接口 擴展接口 通信線 主單元 擴展單元 在主單元輸入或輸出點數不夠用情況下 可使用擴展單元加以擴展 PLC組成 簡圖二 擴展母板 電源單元 中央邏輯運算控制單元 輸入單元 輸入單元 輸出單元 輸出單元 通信接口 此為常見中大型組成 PLC組成 一 PLC主要由4大部分組成 1 電源單元 相當于一台小型變穩壓裝置 在外部sensor功率不大的場合可以使用其提供的電源 一般PLC向外部sensor提供DC24V電源 2 輸入單元 采集外部信號 此部分一般采用了光電耦合放大電路 主要目的為降低外部噪音信號干擾和電氣隔離保護內部邏輯電路 輸入單元按輸入信號類型有 一般輸入單元 開關式 特殊輸入單元 如溫度 速度 壓力等輸入單元 一般為輸入模擬信號 PLC組成 二 3 中央邏輯運算控制單元 也叫CPU 負責邏輯運算 并根據預先所編存的program來決定輸出 4 輸出單元 執行中央控制單元運算結果 此單元也采用了光電耦合放大電路以進行電氣隔離 有兩種輸出形式 晶體管輸出 TR 和繼電器輸出 MR 小型化獨立式PLC一般將以上主要部分以層疊式組裝在一個機殼內 大中型則一般采取母板擴展式組裝 PLC運算方式 PLC依內部時鐘周期對用戶program進行掃描 在掃描周期內如滿足輸出條件先映像儲存 掃描結束后執行輸出 依此循環 PLC輸入輸出地址號 一 PLC輸入輸出地址號一般按8進制編號如 三菱 X001 X007X010 X017 Y001 Y007Y010 Y017 注意 1 小型獨立式PLC輸入信號一般只有1個公共輸入點COM 輸出信號則最少有2個公共點COM1和COM2 以對應不同電壓的輸出電器 2 中大型母板擴展式輸入輸出信號一般一個擴展單元有1個公共輸入點COM 有的輸出單元有2個以上公共點COM1和COM2 以對應不同電壓的輸出電器 3 特殊單元 模擬信號 則有2個以上公共點 以對應不同路信號 4 輸出地址號YXXX既可作為輸出點使用又可以作為內部模擬開關無限次使用 但輸入地址號卻只能作為開關無限次使用 PLC輸入輸出地址號 二 如右圖小車馬達正反轉控制電路PLC 三菱 接線簡圖 輸入部分 開關K1 K3共用公共輸入點COM 輸出部分COM0接24V COM1接220V 這就因為 運轉指示燈 使用電壓24V 而 正反轉 交流接觸器使用電壓220V 220V N 24V 0V 運轉指示燈 馬達正反轉控制電路PLC接線圖 X000 COM X001 X002 COM0 Y000 COM1 Y001 Y002 M0 M1 K1 K3 K2 M1 M0 正轉 反轉 K2反轉限位 K3正轉限位 正轉 反轉 小車 PLC軟元件組成 PLC軟元件 是指PLC內部參與邏輯運算 存儲 控制的地址元 因其與一般的硬邏輯元件有相似的功能 故統稱其為軟元件 PLC軟元件主要有 三菱 輔助繼電器 M 狀態寄存器 S 定時器 T 記數器 C 數據寄存器 D 中斷常數 K 十進制 十六進制 等 PLC的編程語言 PLC基本上是采用邏輯語言編程 PLC編程語言雖然各廠家寫法不一樣 但都離不開指令和梯形圖這兩種最基本的語言 有的廠商PLC 如三菱 還有SFC 順序功能或狀態轉移指令 不同廠商PLC有自己的編程指令代碼 基本指令代碼 一 三菱 基本指令符號 二 三菱 SETYMS RSTYMSCDVZ PLSYM PLFYM MCNYM MCRN MPS MRD MPP 梯形圖語言與指令語言對應關系 Y000 LD AND LDI LDI LD AND AND ANI ORB ORB ANB SETM0 RSTM1 0LDXXXX1ANDXXXX2LAIXXXX3ANDXXXX4ORB5LDIXXXX6ANDXXXX7LDXXXX8ANIXXXX9ORB10ANB11OUTY00012SETM013RSTM114END END 此為母線 可以看出梯形圖模擬硬電路圖而設計 指令語言 梯形圖 SFC指令與指令語言對應關系 S0 S1 S2 Y000 Y001 S3 Y002 X001 X002 X003 X004 X005 0LDX0001ZRSTS0S36SETS08STLSO9LDX00110SETS112LDX00213SETS215STLS116OUTY00017STLS218OUTY00119STLS1 ZRSTS0S3 SETS0 X000 20LDX00321SETS323STLS224LDX00425SETS327STLS328OUTY00229LDX00530OUTS032RET33END 可看出 SFC直觀形象表示了機械動作的流程 1 少不了 SET 置位 指令 和 STL 順控 指令 2 一執行下一步 S 狀態寄存器 上一步 S 馬上復位 相關 S 通路中所有輸出全部關閉 SFC指令最大特點是 批復位指令 PLC編程注意 一 在變程之前要清楚你使用PLC類型和相應的編程軟件 你要PLC控制達到哪些目的 有哪些輸入信號和類型 開關式或模擬式 有哪些輸出信號 輸入輸出信號接在哪些端子上 必須清楚控制對象的整個動作流程 每個動作間的相互關系 在有的廠商PLC 如三菱 整個程序段中最終輸出執行點 如三菱YXXX 只能有一次被編輯 當一點輸出被編輯有2次以上時 則在內部時鐘一個掃描周期內最后一次被編輯者被執行 如右上圖 當X000和X001都閉合時Y000卻不會輸出 只有當X002閉合時Y000才輸出 但在SFC指令中卻不受此限制 Y000 X000 Y000 X001 X002 Y000 Y000 X001 X002 X000 梯形圖錯誤 梯形圖正確 PLC編程注意 二 以前面控制小車電機正反轉為咧 1 使用三菱FXON 14MR 2 輸入信號3個 K1啟動 停止 K2正轉限位 K3反轉限位 輸出信號3個 驅動 運轉指示燈 正轉 反轉 交流接觸器 3 動作流程 啟動開關K1 運轉指示燈 亮 Y001輸出 交流接觸器M0吸合 馬達正轉 當小車行至K2正轉限位時 Y001關閉 然后Y002輸出 交流接觸器M1吸合 馬達反轉 當小車行至K3反轉限位時 Y002關閉然后Y001輸出 依此循環直至啟動開關K1斷開為止 X000 COM X001 X002 COM0 Y000 COM1 Y001 Y002 M0 M1 正轉 反轉 220V N 運轉指示燈 24V 0V K1 K3 K2 馬達正反轉控制電路PLC接線圖 M1 M0 K2正轉限位 K3反轉限位 正轉 反轉 小車 編程技巧 為了防止失控 有些正反轉 上下轉控制 除了在外部進行硬電路互鎖外 程序里還應當進行程序互鎖 以前面小車電機正反轉為咧 梯形圖和指令語言見右圖 PLC編程注意 三 Y000 X000 X001 Y001 M0 Y002 M0 X002 Y001 Y002 END M0 0LDX0001OUTY00022OUTM03LDM04ANIX0015ANIY0026OUTY0017LDM08ANIX0029ANIY00110OUTY00211END 將輸出作為內部輸入使用 以達到正反轉互鎖目的 此梯形圖從理論上說 一合上開關X000 那么Y001和Y002都可能同時輸出 但以PLC時鐘掃描方式卻先輸出Y001 只要Y001一輸出便將Y002鎖住 直到開關X001動作 對PLC編程必須清楚每一條基礎指令意義和它所占用的步數 每個廠家指令語句所占用的步數不同 對于功能指令在使用它時更要清楚它所占用的步數 對于數據寄存器還要清楚它采用的數制和位數 數制 八進制 十進制或十六位 位數 十六位或三十二位 以上資料都可以在PLC相關說明書里查到 對于程序里LDI ANI 邏輯閉與門 要知道當外部開關為閉合狀態時 此時程序里是斷開狀態 當外部開關為斷開狀態時 此時程序里是閉合狀態 PLC編程注意 四 PLC簡單應用 Conveyor 狹義上SMTConveyor可分為固定式和伸縮式 固定式又分直通式和檢測式 無論哪種方式Conveyor與其前后設備都必須有信號通信 Conveyor分類 PLC在conveyor的應用 一 直通式運作原理 如下圖 當不需要對PCB進行目檢時 旋起conveyor上 檢測 按鈕 PLC進入 直通 模式 當前段設備X有PCB需要送出而給ConveyorPLC一個信號 如Conveyor上無PCB 即sensorPH3無PCB擋住 此時PLC將執行輸出使Conveyor馬達M隨前段設備X同時運轉 如果此時當后段設備Y也需要PCB 則其也給ConveyorPLC一個要板信號 Conveyor上的PCB將一直送離sensorPH3馬達M才停止 如后段設備Y沒有給ConveyorPLC要板信號 則該PCB將一直運行至sensorPH3處才停止 當后段設備Y發出要板信號PCB就送出 依此循環 PH3 M 前段設備X Conveyor 后段設備Y PH1 PH2 注 直通式中PH2可有可無 只不過關系到conveyor上閑置PCB是否多1pcs PLC在conveyor的應用 二 檢測式運作原理 當需要對PCB進行目檢時 按下conveyor上 檢測 按鈕 PLC進入 檢測 模式 同樣當前段設備X有PCB需要送出而給ConveyorPLC一個信號 如Conveyor上無PCB 即sensorPH3無PCB擋住 此時PLC將執行輸出使Conveyor馬達M隨前段設備X同時運轉 PCB送至PH2馬達M即停止 目檢人員目檢完按一下conveyor上 檢測OK 按鈕 如PH3無PCB擋住且后段設備Y也發出要板信號 則馬達M將PCB送離PH3即停止 當PH3有板則馬達M停止直至后段設備Y發出要板信號才送出 依此循環 前段設備X Conveyor 后段設備Y PH3 PH1 M PH2 PLC在conveyor的應用 三 直通式和檢測式PLC接線圖 三菱 如右圖 程序限于篇幅不在這里列出 X000 COM X001 X002 COM0 Y000 COM1 Y001 COM2 M0 M1 220V N 直通式和檢測式PLC接線圖 啟動 停止 直通 檢測 目檢OK X003 X004 PCB檢測1 PCB檢測2 PCB檢測3 X005 X006 緊急停止 Y002 Y003 Y004 運行指示 故障指示 X007 前段有板送出 馬達運轉 有板向后段送出 24V 0V FX1S 14MR conveyor直通式和檢測式常見故障 1 馬達不轉 包括不進不出板 1 電源是否開啟 2 緊急停止 按鈕是否被按下 3 前段設備是否有板送出 4 后段設備是否需要板 5 離后段設備最近sensor是否有異物遮住或sensor壞 6 目檢完是否按了 目檢OK 按鈕 2 馬達常轉不停 1 前段設備板送出是否完成 2 沒有進板到位或sensor壞 PLC在conveyor的應用 四 伸縮式運作原理 當前段設備X有PCB送出 即給conveyorPLC一出板信號 如conveyor上無板且處于原始位 Conveyor馬達M運轉 當PCB脫離PH1時 到達PH3時 如后段設備Y也需要PCB 則conveyor導軌將向后段設備Y靠攏 這過程中如有物體擋住sensorPH4和PH5 固定不動 conveyor導軌會馬上停止前進并回到原始位 一直到PH4和PH5遮擋物移出才動作 將PCB送給后段設備Y后其馬上回到原始位 PLC在conveyor的應用 五 Conveyor PH4 PH1 M1 PH3 反射板 PH5 后段設備Y 前段設備X 注 為了conveyor上可多閑置PCB有的將其導軌運輸分成兩段 由兩個馬達獨立控制 M0 LS2 LS1 PH2 車架限位 伸縮式PLC接線圖 三菱 如右圖 程序限于篇幅不在這里列出 PLC在conveyor的應用 六 X000 COM X001 X002 COM0 Y000 COM1 Y001 COM2 M0 M1 220V N 伸縮式PLC接線圖 啟動 停止 X003 X004 PCB檢測1 PCB檢測2 PCB檢測3 X005 X006 緊急停止 Y002 Y003 Y004 運行指示 故障指示 X007 前段有板送出 馬達運轉 24V 0V FX0N 24MR 檢測物體PH4 檢測物體PH5 X010 X011 車架原始位 車架送板到達位 有板向后段送出 M2 車架回來 車架送出 M3 X012 自動 手動 自動 手動 選擇開關可以取消 conveyor伸縮式常見故障 1 運送PCB馬達不轉 包括不進不出板 1 電源是否開啟 2 緊急停止 按鈕是否被按下 3 前段設備是否有板送出且車架處于原始位 4 后段設備是否需要板且車架處于送板到達位 5 車架上sensor是否有翼物遮住或sensor壞 2 運送PCB馬達常轉不停 1 前段設備板送出是否完成 2 沒有進板到位或sensor壞 3 運送車架馬達不轉 1 檢測物體 sensor是否有物體擋住 2 檢測物體 sensor壞 PLC在conveyor的應用 七 如右表 為PCB經過噴霧機sensor和噴頭過程示意圖 PLC分別在PCB前后端經過sensor時產生數據D1和D2 在脈沖記數C D1 D0 時開始噴霧 在C D2 D0 時停止噴霧 PLC在噴霧機的應用 一 PCB前端產生D1 D0 PCB后端產生D2 脈沖記數C 脈沖記數C 脈沖記數C 脈沖記數C C D1 D0 開始噴霧 C D2 D0 停止噴霧 PCB sensor 噴頭 Sensor到噴頭距離 流板方向 PLC在噴霧機的應用 二 噴霧機PLC接線圖 如右圖 這里需要注意 噴霧機所有輸出執行機構電壓都是DC24V 所以COM0 COM2全部接DC24V程序太繁不在這里例出 X000 COM X001 X002 COM0 Y000 COM1 Y001 CO