PLC系统设计ppt课件

第四章PLC控制系统设计 第一节控制系统设计的基本步骤第二节硬件设计第三节软件设计第四节PLC设计应用举例 第一节控制系统设计的基本步骤 一 设计原则1 最大限度的满足被控对象和生产过程中的控制要求 2 在满足控制要求的前提下 力使系统简单经济 操作方便 3 保证控制系统工作安全可靠 4 考虑日后发展和工艺改进 留有余量 二 设计内容1 拟订控制系统的技术条件 以设计任务书的形式来确定 2 选择电气传动形式和电动机 电磁阀等执行机构 3 PLC选型 4 编制PLC输入 输出分配表或绘制其子接线图 5 软件规格说明书的编写 并用相应的编程语言进行程序设计 6 人机界面的设计 7 设计操作台 电气柜及非标准电器元器件 8 编写设计说明书和使用说明书 设计出满足控制要求的应用程序 PLC控制系统的设计包括三个重要的环节 通过对控制任务的分析 确定控制系统的总体设计方案 根据控制要求确定硬件构成方案 三 PLC控制系统设计的基本步骤 1 对控制对象的工艺条件和控制要求作深入的调查研究 2 确定系统总体设计方案 3 根据控制要求确定输入 输出元件 选择PLC机型 4 确定PLC的输入 输出点分配 5 设计应用程序的梯形图 核心工作 6 应用程序的调试 包括模拟调试和现场调试 7 制做电气控制柜和控制盘 8 连机整体调试应用系统 9 编写技术文件 机械手的4个自由度说明 1 腰部 3 小臂 2 大臂 4 手腕 PLC 电源 A1B2C PLC控制机械手 机械手 计算机 电源 程序 反馈信号 指令信号 四 PLC的应用程序质量 衡量程序质量的几个方面 1 程序的正确性 2 程序的可靠性好 3 参数的易调整性好 4 程序要简练 5 程序的可读性好 第二节硬件设计 一 PLC型号选择首先应该详细了解被控对象的控制要求 从而决定是否选择PLC控制 目前国内外生产厂商提供了各种系列功能齐全的PLC产品 所以要全面权衡利弊 合理地选择机型以达到经济使用的目的 一般以满足工程需要为宗旨 勿盲目贪大求全 以免造成投资和设备资源的浪费 一般需要考虑以下几点 1 对输入 输出点的选择首先弄清楚控制系统I O点数 按15 20 留有余量后确定所需的PLC点数 另外注意 一些高密度输入点模块对同时接通的输入点有限制 PLC每个输出点的驱动能力也有限 输出点分为共点式 分组式和隔离式三种接法 隔离式的各组输出点之间可采用不同的电压等级 种类 但是这种比较昂贵 如果输出信号不需要隔离选用前两种 PLC型号选择之一 2 存储容量的选择根据经验 功能器件占用内存大致如下 所需存储器字数 开关量输入所需存储器字数 输入点数X10 开关量输出所需存储器字数 输出点数X8 定时器 计数器所需存储器字数 定时器 计数器数量X2 模拟量所需存储器字数 模拟量通道X100 通信接口所需存储器字数 接口个数X300 最后一般按估算容量的50 100 留有余量 PLC型号选择之二 3 I O点响应时间的选择一般响应时间包括输入电路延时 输出电路延时和扫描工作方式引起的延时 对一般工控是允许的 但有些设备实时性要求较高 不允许有较大的延时 通常为了提高PLC的处理速度 采用如下方法 1 选择CPU执行速度快的PLC 2 优化应用软件 缩短扫描周期 3 采用高速度响应模块 PLC型号选择之三 4 根据输出负载的特点选型不同负载对PLC的输出方式也有相应的要求 如频繁通断的感性负载应选择晶体管或晶闸管输出型的 而不应选择继电器输出型的 但继电器输出型的导通压降小 有隔离作用 价格便宜 承受瞬间过电压 过电流能力较强 故在动作不频繁的负载中可以选用 5 对在线和离线编程的选择离线编程指主机与编程器共用一个CPU 通过编程器的方式选择开关选择PLC的编程 监控和运行工作状态 对计算机辅助编程既可以实现离线编程也可以实现在线编程 6 根据是否有通信连网选型7 对PLC结构形式的选型整体式比模块式价格低 但后者扩展灵活 维修方便 第三节软件设计 一 设计方法1 经验编程法 借鉴电器控制电路图来设计 也可由典型控制环节或基本电路组成 2 计算机辅助设计编程3 图解法编程 梯形图法逻辑设计法时序流程图法 二 设计步骤1 对系统任务分块2 编制逻辑关系图3 绘制各种电路图4 编制PLC程序并进行模拟调试5 制作控制台和控制柜6 现场调试7 编写技术文件并现场试运行 第四节PLC应用举例 一 逻辑设计法举例 二 时序图设计法 三 梯形图法应用举例 四 经验编程法应用举例 一 逻辑设计法 举例 某系统中有4台通风机 要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号 三台及三台以上开机时 绿灯常亮 两台开机时 绿灯以5Hz的频率闪烁 一台开机时 红灯以5Hz的频率闪烁 全部停机时 红灯常亮 1 选择PLC机型 I O点分配 若系统选择的机型是CPM1A A B C D4个输入信号 F1 F2两个输出 作出I O分配表 PLC输入 输出子接线图 2 绘制PLC输入 输出子接线图 3 分析 设4台通风机分别为A B C D 红灯为F1 绿灯为F2 设灯常亮为 1 灭为 0 通风机开机为 1 停为 0 3 1红灯常亮的程序设计 全部停机 A B C D F1 3 2绿灯常亮的程序设计 三台及三台以上开机时 化简 3 3红灯闪烁的程序设计 一台开机时 化简 设红灯闪烁为F1 1 列状态表为 化简 3 4绿灯闪烁的程序设计 两台开机时 化简 设绿灯闪烁为F2 1 列状态表为 化简 01101 25501 01102 25501 00101 00101 00101 00101 00101 00101 00101 00101 00101 00101 00102 00102 00102 00102 00102 00102 00102 00102 00102 00102 00103 00103 00103 00103 00103 00103 00103 00103 00103 00103 00104 00104 00104 00104 00104 00104 00104 00104 00104 a a 通风机运行状态显示的梯形图 00104 红灯 绿灯 全部停机时 红灯常亮 三台及三台以上开机时 绿灯常亮 一台开机时 红灯以5Hz的频率闪烁 两台开机时 绿灯以5Hz的频率闪烁 逻辑设计法小结 适用 开关量控制 基础 逻辑代数 方法 用不同的逻辑变量来表示各输入 输出信号 并设定对应输入 输出信号各种状态时的逻辑值 根据控制要求 列出状态表或画出时序图 由状态表或时序图写出相应的逻辑函数 并进行化简 根据化简后的逻辑函数画出梯形图 上机调试 使程序满足要求 二 时序图设计法 例1 某十字路口 东西方向的车流量较小 南北方向的车流量较大 则控制 当在东西 或南北 方向的绿灯灭时 该方向的黄灯与南北 或东西 方向的红灯一起以5Hz的频率闪烁5s 以提醒司机和行人注意 闪烁5s之后 立即开始另一个方向的放行 要求只用一个控制开关对系统进行启停控制 东西方向的放行时间 绿灯亮 为20s 南北方向的放行 绿灯亮 时间为30s 分析 1 分析PLC的输入和输出信号 以作为选择PLC机型的依据之一 控制要求 6个输出点 1个输入点 2 工作时序图 3 由时序图分析各输出信号之间的时间关系 时序图 启动 5s 30s 南北绿灯 南北黄灯 30s 5s 东西红灯 30s 5s 30s 5s 5s 20s 东西绿灯 东西黄灯 20s 5s 南北红灯 20s 5s 20s 5s T0T1T2T3T4 一个循环 一个循环 0 30s 南北绿灯和东西红灯亮30 35s 南北黄灯东西红灯以5HZ闪烁35 55s 东西绿灯南北红灯亮55 60s 东西黄灯南北红灯以5HZ闪烁 设计 1 选择PLC机型 I O点分配 输入 输出 2 明确定时器的功能 各定时器一个循环中的功能明细表 3 梯形图设计根据定时器功能明细表和I O分配 画出的梯形图 00000 IL 02 TIM000 0300 TIM001 0350 TIM002 0550 TIM003 0600 系统启动 南北绿灯 东西红灯亮30s定时 南北黄灯 东西红灯闪5s定时 东西绿灯 南北红灯亮20s定时 东西黄灯 南北红灯闪5s定时 TIM003 ILC 03 0 30s 南北绿灯和东西红灯亮30 35s 南北黄灯东西红灯以5HZ闪烁35 55s 东西绿灯南北红灯亮55 60s 东西黄灯南北红灯以5HZ闪烁 00000 IL 02 TIM000 0300 TIM001 0350 TIM002 0550 TIM003 0600 系统启动 南北绿灯 东西红灯亮30s定时 南北黄灯 东西红灯闪5s定时 东西绿灯 南北红灯亮20s定时 东西黄灯 南北红灯闪5s定时 TIM003 01000 南北绿灯亮30s 01001 01005 东西红灯亮30s闪5s 南北黄灯闪5s 01003 东西绿灯亮20s 01002 南北红灯亮20s 闪5s 01004 东西黄灯闪5s a a TIM000 01000 TIM000 01001 25501 TIM001 TIM001 TIM002 01003 01004 TIM002 25501 TIM003 ILC 03 END 例2 分析 1 2个输出点 2个输入点 要求 按下启动按钮后 Ml运转10s 停止5s M2与M1相反 即M1停止时M2运行 M1运行时M2停止 如此循环往复 直至按下停车按钮 两台电机顺序控制 2 工作时序图 启动 10s M1 5s 停机 10s M1 5s 一个循环 一个循环 中间继电器 设计 1 选择PLC机型 I O点分配 2 明确定时器的功能用2个定时器 3 梯形图设计根据定时器功能明细表和I O分配 画出的梯形图 分析 与前面哪个程序相近 00001 TIM000 0100 TIM001 0050 系统启保停电路 M1电机启动M2电机停机10s定时 M1电机停机M2电机启动5s定时 TIM000 01001 M1电机启动 TIM001 20000 00002 20000 20000 01002 M2电机启动 20000 TIM000 20000 01001 详细分析控制要求 明确各输入 输出信号个数 合理选择机型 明确各输入和各输出信号之间的时序关系 画出各输入和输出信号的工作时序图 把时序图划分成若干个时间区段 确定各区段的时间长短 找出区段间的分界点 弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件 根据时间区段的个数确定需要几个定时器 分配定时器号 确定各定时器的设定值 明确各定时器开始定时和定时时间到这两个关键时刻对各输出信号状态的影响 对PIC进行I O分配 时序图设计方法 根据定时器的功能明细表 时序图和I O分配画出梯形图 作模拟运行实验 检查程序是否符合控制要求 进一步修改程序 一 PLC在带式输送机控制系统中的应用 皮带传送广泛应用于建材 化工 机械 钢铁 冶金 煤矿等工业生产中的原料或货物运输 如下图是原料带式输送机的示意图 原料从料斗经过PD 1 PD 2两台带式运输机送出 从料斗向PD 1供料由电磁阀YV控制 PD 2 PD 1分别由电动机M2 M1驱动 三 梯形图设计法 1 分析被控对象的生产过程及工艺要求 2 控制要求 1 起动 起动为了避免在前段运输带上造成物料堆积 要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动 其起动顺序为 时隔5s时隔5sPD 2PD 1YV2 停止 停止为了使运输带上不残留物料 要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止 其停止顺序为 时隔10s时隔10sYVPD 1PD 23 紧急停止 紧急情况下无条件的把PD 2 PD 1 YV全部同时停止 4 故障停止 运转中 当M2过载应使PD 1 PD 2 YV同时停止 当M1过载时 PD 1 YV同时停止 PD 2在PD 1停止后10S停止 3 确定合适的PLC4 确定I 0地址分配 1 先设计起动 00000 01001 01001 TIM000 0050 TIM001 0050 01000 TIM000 TIM001 01002 PD 2 PD 1 YV 00000 01001 01001 TIM000 0050 TIM001 0050 01000 TIM000 TIM001 01002 00001 01004 01004 TIM002 0100 TIM003 0100 TIM002 01004 PD 2 PD 1 YV TIM002 TIM003 2 再设计停止 红色为新增 00000 01001 01001 TIM000 0050 TIM001 0050 01000 TIM000 TIM001 01002 00001 01004 01004 TIM002 0100 TIM003 0100 TIM002 01004 PD 2 PD 1 YV TIM002 TIM003 00002 3 设计急停 红色为新增 00000 01001 01001 TIM000 0050 TIM001 0050 01000 TIM000 TIM001 01002 00001 01004 01004 TIM002 0100 TIM003 0100 TIM002 01004 PD 2 PD 1 YV TIM002 TIM003 00002 4 M2过载 全部停止 红色为新增 00003 00000 01001 01001 TIM000 0050 TIM001 0050 01000 TIM000 TIM001 01002 00001 01004 01004 TIM002 0100 TIM003 0100 TIM002 01004 PD 2 PD 1 YV TIM002 TIM003 00002 5 M1过载 红色为新增 00003 TIM004 0100 01001 00004 00004 TIM004 00004 利用经验编程法设计下面的程序 设计水位计监测程序 要求 当水位正常时 绿灯亮 当水位超出警戒线时红灯闪烁 亮0 2s 暗0 4s 蜂鸣器开始鸣叫 当水位超出警戒线时按下复位键则停止红灯闪烁和蜂鸣器鸣叫 四 经验编程法应用举例 I O点数分配 分析 当水位正常时 00000为OFF 水位超出警戒线时00000为ON 按下复位键00001为ON 00000 01001 0000